DE4137881A1 - Position detector and adjuster for vehicle tail-gate door piston - has integral displacement sensor built into adjustment system with coil mounted in piston rod - Google Patents
Position detector and adjuster for vehicle tail-gate door piston - has integral displacement sensor built into adjustment system with coil mounted in piston rodInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen und Verstellen der Lage eines Bauteils.The invention relates to a device for detecting and Adjusting the position of a component.
Das Verstellen der Lage eines Bauteils und dessen jeweilige Lageerfassung erfolgen üblicherweise mittels getrennter Vorrichtungen, nämlich einem Verstellaggregat und einem Wegsensor, die als getrennte Baugruppen einen eigenen Bauraum benötigen, getrennt voneinander ihr jeweiliges Gewicht aufbringen und zusätzliche Kosten für die Erfüllung beider Funktionen bedingen. Adjusting the position of a component and its respective Position detection is usually carried out using separate Devices, namely an adjustment unit and one Displacement sensor that has its own as separate assemblies Space is required, separate from each other Apply weight and additional fulfillment costs require both functions.
So weisen hydraulische, pneumatische oder hydro-pneumati sche Aggregate einen in einem Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder linear beweglichen Kolben auf, dessen Bewegung über eine mit ihm verbundene Kolbenstange auf ein anzutreibendes Bauteil übertragen wird. Für den Fall einer notwendigen Lage-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsregelung des Kolbens, der Kolbenstange bzw. des anzutreibenden Bauteils werden berührungsfreie oder mit dem Aggregat verbundene Sensoren vorgesehen, die mit einer entsprechenden Regeleinrichtung verbunden sind.For example, hydraulic, pneumatic or hydro-pneumati cal aggregates in a hydraulic, pneumatic or Hydro-pneumatic cylinder with linearly movable pistons, its movement via a piston rod connected to it is transferred to a component to be driven. For the In case of a necessary location, speed and / or Acceleration control of the piston, the piston rod or of the component to be driven are non-contact or with the unit connected sensors provided with a corresponding control device are connected.
Andererseits sind Wirbelstrom-Langwegsensoren bekannt, die insbesondere zur Weg- und Positionsmessung von Kolben in Hy draulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylindern dienen. Sie bestehen im wesentlichen aus einer in einem länglichen Spulenstab angeordneten Meßspule mit einer in einem Sensor gehäuse integrierten Elektronik. Als Meßobjekt dient ein me tallisches, vorzugsweise nicht ferromagnetisches Rohr, welches konzentrisch über dem Spulenstab in dessen Längs richtung bewegt wird. In Abhängigkeit von der Position des Rohres auf dem Spulenstab wird die flächenmäßige Abdeckung des Erregerfeldes variiert. Dadurch läßt sich über induzier te Wirbelströme eine positionsproportionale Erregerfeld schwächung erzielen, die elektronisch ausgewertet werden kann.On the other hand, eddy current long-range sensors are known that especially for displacement and position measurement of pistons in Hy serve draulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinders. They essentially consist of one in an elongated Coil rod arranged measuring coil with one in a sensor Integrated electronics housing. A me serves as the measurement object metallic, preferably non-ferromagnetic tube, which is concentric above the coil rod in its longitudinal direction is moved. Depending on the position of the Tube on the coil rod is the area coverage of the excitation field varies. This can be induced over eddy currents are a position-proportional field of excitation achieve weakening, which are evaluated electronically can.
Üblicherweise werden Wirbelstrom-Langwegsensoren derart in Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylindern einge baut, daß der Spulenstab vom Abschlußdeckel des Zylinders aus axial in das Zylinderinnere ragt. Das als Meßobjekt dienende metallischen Rohr ist dabei axial innerhalb des Kolbens und der Kolbenstange angeordnet und schiebt sich entsprechend der Position des Kolbens über den Spulenstab.Usually, eddy current long-range sensors are used in such a way Hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinders turned on builds the coil rod from the end cover of the cylinder protrudes axially into the cylinder interior. That as a measurement object serving metallic tube is axially within the Piston and the piston rod arranged and pushes according to the position of the piston over the coil rod.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen und Verstellen der Lage eines Bauteils anzugeben, die eine Integration des Wegesensors in das Verstellaggregat und damit die Trennung in zwei Baugrup pen aufhebt und somit sowohl Gewicht als auch Bauraum und Kosten einspart.The present invention has for its object a Device for detecting and adjusting the position of a Specify component that integrates the displacement sensor in the adjustment unit and thus the separation into two assemblies pen lifts and thus both weight and space and Saving costs.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die KombinationAccording to the invention, this object is achieved by the combination
- a) eines hydraulischen, pneumatischen oder hydro-pneumati schen Aggregats, das eine in einem Hydraulik-, Pneuma tik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder linear bewegliche, mit einem Kolben verbundene Kolbenstange aufweist mita) a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumati rule, the one in a hydraulic, pneumatic tic or hydro-pneumatic cylinders linearly movable, having a piston rod connected to a piston With
- b) einem Wirbelstrom-Langwegsensor , dessen Spulenstab aus der Kolbenstange mit einer in der Kolbenstange angeord neten Spule gebildet wird, die mit einer Elektronik verbunden ist, und dessen Zylinderrohr durch den Hydrau lik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder gebildet wird,b) an eddy current long-range sensor, the coil rod of the piston rod with one arranged in the piston rod Neten coil is formed with electronics is connected, and its cylinder tube through the hydraulic lik, pneumatic or hydro-pneumatic cylinders formed becomes,
derart, daß die relativ zueinander beweglichen Bauteile des Wirbelstrom-Langwegsensors in Doppelfunktion denen des hy draulischen, pneumatischen oder hydro-pneumatischen Aggre gats entsprechen. such that the relatively movable components of the Eddy current long-range sensor in dual function to that of the hy draulic, pneumatic or hydro-pneumatic units match gats.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Erfassung und Verstellung der Lage eines linear in einem Hydraulik-, Pneu matik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder beweglichen Bauteils. Durch Kombination von Teilen des Wirbelstrom-Langwegsensors und des Arbeitszylinders wird die Trennung von Wirbelstrom- Langwegsensor sowie Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneu matik-Zylinder in zwei Baugruppen aufgehoben, wobei die Integration nicht den Durchmesser des Arbeitszylinders vergrößert, so daß Bauraum-, Gewichts- und Kostenersparnis se erzielt werden. Diese Ersparnis wirkt sich besonders bei Anwendungsfällen wie Kraftfahrzeug-Anwendungen aus, bei denen nur ein beschränkter Bauraum zur Verfügung steht und bei denen jede Gewichts- und Kostenersparnis angestrebt wird.The solution according to the invention enables detection and Adjustment of the position of a linear in a hydraulic, tire Matics or hydro-pneumatic cylinders of moving components. By combining parts of the eddy current long-range sensor and the working cylinder, the separation of eddy current Long-distance sensor as well as hydraulic, pneumatic or hydro tires matik cylinders in two assemblies, the Integration not the diameter of the working cylinder enlarged, so that space, weight and cost savings se can be achieved. This saving is particularly beneficial Use cases like automotive applications, at which only have a limited space available and where every weight and cost saving is sought becomes.
Der Spulenstab des Wirbelstrom-Langwegsensors ist an dem in den Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder ra gende Ende mit dem Kolben des hydraulischen, pneumatischen oder hydro-pneumatischen Aggregats verbunden und dient somit gleichzeitig als Kolbenstange für den Zylinder und damit als Stellglied. Das Zylinderrohr dient als Meßobjekt für den Wirbelstrom-Langwegsensor. Bei Ausfahren bzw. Einfahren des Kolbens werden im Zylinderrohr Wirbelströme erzeugt, die Schwächungen des Erregerfeldes bewirken und damit den Erregerstrom durch die Spule modulieren. Diese Strommodulationen werden über die Elektronik zur Erfassung und Verstellung der Lage des Kolbens und damit des Stell gliedes ausgewertet. The coil rod of the eddy current long-range sensor is on the in the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder ra end with the piston of the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic unit connected and serves thus simultaneously as a piston rod for the cylinder and thus as an actuator. The cylinder tube serves as a measurement object for the eddy current long-range sensor. When extending or Retraction of the piston creates eddy currents in the cylinder barrel generated, which weaken the field of excitation and thus modulating the excitation current through the coil. These Current modulations are recorded via the electronics and adjusting the position of the piston and thus the position limb evaluated.
Die Elektronik ist bevorzugt an dem dem Kolben entgegenge setzten Stabende angeordnet. Dies gewährleistet einen einfa chen Zugang zur Elektronik, ungestört von der Bewegung des Kolbens im Zylinder.The electronics are preferably on the opposite of the piston set rod end arranged. This ensures an easy Chen access to electronics, undisturbed by the movement of the Piston in the cylinder.
Alternativ hierzu kann aber die Elektronik, insbesondere bei Platzmangel, auch an einer anderen Stelle angebracht sein und ist über abgeschirmte Signalleitungen mit der Spule verbunden.Alternatively, however, the electronics, in particular if there is not enough space, it can also be installed elsewhere be and is via shielded signal lines with the Coil connected.
Die Elektronik enthält einen Signalgeber, der bei Erreichen vorgegebener Stellungen des Kolbens ein Steuersignal an den hydraulischen oder pneumatischen Antrieb abgibt. Über dieses Signal wird eine Verstellung der Lage des Kolbens und damit die Bewegung des Stellgliedes in Abhängigkeit von seiner Position und/oder äußerer Einflüsse gesteuert.The electronics contain a signal transmitter that when reached predetermined positions of the piston a control signal to the hydraulic or pneumatic drive. over this signal will change the position of the piston and thus the movement of the actuator depending on controlled its position and / or external influences.
Über einen Zeitgeber können die Stellungen des Kolbens mit Vorteil mit dessen Ist-Geschwindigkeit korreliert werden. Weicht die Ist-Geschwindigkeit des Kolbens von einer vorge gebenen Soll-Geschwindigkeit ab, so werden Steuersignale zur Steuerung der Antriebsleistung, zum Stillstand des Antriebs oder zur Umkehr der Antriebsrichtung an den hydrau lischen oder pneumatischen Antrieb abgegeben. Dies erfolgt in Abhängigkeit von der Höhe der Abweichung der Ist-Ge schwindigkeit von der Soll-Geschwindigkeit sowie dem zeitli chen Verlauf der Ist-Geschwindigkeit.The positions of the piston can be set using a timer Advantage to be correlated with its actual speed. Deviates the actual speed of the piston from a pre given target speed, so control signals to control the drive power, to stop the Drive or to reverse the drive direction on the hydrau mechanical or pneumatic drive. this happens depending on the amount of the deviation of the actual ge Speed from the target speed and the time Chen course of the actual speed.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnung näher erläutert werden. The invention is intended below with reference to the Figure of the drawing will be explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 1 shows a longitudinal section through a schematic representation of the device according to the invention and
Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Erfassung und Verstellung der Lage eines Stellgliedes für die Betätigung einer Heckklappe eines Automobils. Fig. 2 is a block diagram for the detection and adjustment of the position of an actuator for actuating a tailgate of an automobile.
Die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrich tung in Fig. 1 zeigt ein hydraulisches, pneumatisches oder hydro-pneumatisches Aggregat 1 mit einem Hydraulik-, Pneuma tik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder 2 und einer Zylinder durchführung 3 sowie einem Kolben 5, der mit einer Kolben stange 4 verbunden ist. Über eine Leitung 7 wird dem Hydrau lik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder 2 ein ent sprechendes Druckmedium zur Betätigung des hydraulischen, pneumatischen oder hydro-pneumatischen Aggregats 1 zuge führt.The schematic representation of the Vorrich device according to the invention in Fig. 1 shows a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic unit 1 with a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder 2 and a cylinder bushing 3 and a piston 5 , with a Piston rod 4 is connected. Via a line 7 , the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder 2 is a corresponding pressure medium for actuating the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic unit 1 .
Durch die Anordnung einer Spule 6 in der Kolbenstange 4 dient diese gleichzeitig als Spulenstab 4′ eines Wirbel strom-Langwegsensors 1′, dessen Zylinderrohr 2′ durch den Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder 2 ge bildet wird. Der Spulenstab 4′ ist in diesem Ausführungsbei spiel mit einer integrierten Elektronik 8 verbunden, die aber auch getrennt vom Spulenstab 4′ vorgesehen werden kann. By arranging a coil 6 in the piston rod 4, this also serves as a coil bar 4 'of an eddy current long distance sensor 1', the cylinder tube is formed ge through the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder 2 2 '. The coil rod 4 'is in this game Ausführungsbei connected to an integrated electronics 8 , which can also be provided separately from the coil rod 4 '.
Von der Funktion des Wirbelstrom-Langwegsensor 1′ her ist der Spulenstab 4′ mit dem Zylinderrohr 2′ funktional aus tauschbar, da nur die Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen von Bedeutung ist. Diese Austauschbarkeit beider Bauteile bietet den Vorteil, daß sie an der jeweils günsti geren Stelle angeordnet werden können.From the function of the eddy current long-range sensor 1 'ago the coil rod 4 ' with the cylinder tube 2 'is functionally interchangeable, since only the relative movement between these components is important. This interchangeability of both components offers the advantage that they can be arranged at the more favorable location.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild für die Erfassung und Verstellung der Lage eines Stellgliedes, das zur Betätigung einer Heckklappe eines Automobils dient. Fig. 2 shows a block diagram for the detection and adjustment of the position of an actuator which is used to actuate a tailgate of an automobile.
Das vereinfachte Blockschaltbild zeigt die Elektronik 8 der Vorrichtung zum Erfassen und Verstellen der Lage eines in einem Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder linear beweglichen Bauteils eines hydraulischen, pneumati schen oder hydro-pneumatischen Aggregats, die eine mit der Spule 6 des Spulenstabes 4′ gemäß Fig. 1 verbundene erste Auswerteinheit 9, eine mit einem Zeitgeber 10 verbundene zweite Auswerteinheit 11 und einen Prozessor 14 enthält, der mit dem Antriebsglied 16 des hydraulischen, pneumati schen oder hydro-pneumatischen Aggregats verbunden ist.The simplified block diagram shows the electronics 8 of the device for detecting and adjusting the position of a linearly movable in a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder component of a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic unit, one with the coil 6 of the Coil rod 4 'shown in FIG. 1 connected first evaluation unit 9 , a second evaluation unit 11 connected to a timer 10 and a processor 14 which is connected to the drive member 16 of the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic unit.
Der Kolben eines hydraulischen Aggregats zur Betätigung beispielsweise einer Heckklappe für ein Automobil ist bei geschlossenem Kofferraum in den Hydraulikzylinder eingefah ren. Mittels des Stromsignals 17 der in dem Spulenstab 4′ angeordneten Spule 6 bestimmt die Auswerteinheit 9 bei Aus fahren des Kolbens aus dem Hydraulikzylinder die Position 18 des Kolbens. Bei Erreichen vorgegebener Stellungen des Kolbens gibt der Prozessor 14, der die Information über die Kolbenposition entsprechend umsetzt, ein Steuersignal 15 an das hydraulische Antriebsglied 16 zur Steuerung des Hydrau likmediums für das Hydraulikaggregats ab.The piston of a hydraulic unit for actuating, for example, a tailgate for an automobile is retracted into the hydraulic cylinder when the trunk is closed. By means of the current signal 17 of the coil 6 'arranged in the coil rod 4 , the evaluation unit 9 determines the position when the piston is moved out of the hydraulic cylinder 18 of the piston. When predetermined positions of the piston are reached, the processor 14 , which converts the information about the piston position accordingly, emits a control signal 15 to the hydraulic drive member 16 for controlling the hydraulic medium for the hydraulic unit.
Die Steuersignale 15 können eine Beibehaltung der Kolbenge schwindigkeit, eine verlangsamte Bewegung des Kolbens, dessen Stillstand oder auch eine Bewegungsumkehr des Kol bens bewirken. Bei Einfahren in die Endlage des Kolbens werden die Steuersignale 15 beispielsweise eine verlangsam te Bewegung des Kolbens bewirken, um ein hartes Anschlagen des Kolbens gegen den Abschlußdeckel bzw. die Zylinderdurch führung sowie ein abruptes Anhalten des Karosserieverstell teils zu verhindern.The control signals 15 can maintain the piston speed, a slowed movement of the piston, its standstill or a movement reversal of the piston. When entering the end position of the piston, the control signals 15 will, for example, cause a slow movement of the piston in order to prevent the piston from striking hard against the end cover or the cylinder lead-through and abruptly stopping the body adjustment.
Über einen Zeitgeber 10 wird eine Zeitkomponente in die Be wegung des Stellgliedes eingebracht. Die Positionen 18 des Kolbens werden über den Zeitgeber 10 mit dessen Ist-Ge schwindigkeit 13 in der Auswerteinheit 11 korreliert. Hemmt etwa ein Hindernis die Kolbenbewegung, so weicht die Ist-Ge schwindigkeit 13 des Kolbens von einer vorgegebenen Soll-Ge schwindigkeit 12 ab. Der Prozessor 14 vergleicht die Ist-Ge schwindigkeit 13 mit der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit 12 und gibt entsprechend Steuersignale 15 an den hydrauli schen oder pneumatischen Antrieb 16 ab, die entweder zur Re duzierung der Antriebsleistung, zum Stillstand des Antriebs oder zur Umkehr der Antriebsleistung dienen.Via a timer 10 , a time component is introduced into the movement of the actuator. The positions 18 of the piston are correlated via the timer 10 with its actual speed 13 in the evaluation unit 11 . For example, if an obstacle inhibits the piston movement, the actual speed 13 of the piston deviates from a predetermined target speed 12 . The processor 14 compares the actual speed 13 with the predetermined target speed 12 and outputs corresponding control signals 15 to the hydraulic or pneumatic drive 16 , which are used either to reduce the drive power, to bring the drive to a standstill or to reverse the drive power.
Die Art des Steuersignals 16 hängt von der Höhe der Abwei chung der Ist-Geschwindigkeit 13 von der Soll-Geschwindig keit 12 sowie dem zeitlichen Verlauf der Ist-Geschwindig keit 12 ab. Nimmt die Ist-Geschwindigkeit 12 beispielsweise abrupt ab, so ist anzunehmen, daß ein Hindernis den Öff nungs- bzw. Schließvorgang der Heckklappe behindert. Es wird daraufhin über ein Steuersignal 15 an den Antrieb 16 eine Umkehr der Antriebsleistung bewirkt.The type of control signal 16 depends on the amount of deviation of the actual speed 13 from the desired speed 12 and the time course of the actual speed 12 . If the actual speed 12 abruptly decreases, for example, it can be assumed that an obstacle is preventing the opening or closing operation of the tailgate. The drive power is then reversed via a control signal 15 to the drive 16 .
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist selbstver ständlich nicht auf das vorbeschriebene Beispiel beschränkt sondern läßt sich auf jede beliebige Vorrichtung zum Erfas sen und Verstellen der Lage eines in einem Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder linear beweglichen Bauteils eines hydraulischen, pneumatischen oder hydro-pneu matischen Aggregats übertragen.The application of the solution according to the invention is self-ver not limited to the example described above but can be on any device for detection and adjusting the position of one in a hydraulic, Pneumatic or hydro-pneumatic cylinders linearly movable Component of a hydraulic, pneumatic or hydro pneu matic aggregate transferred.
Claims (6)
- a) eines hydraulischen, pneumatischen oder hydro-pneumati schen Aggregats (1), das eine in einem Hydraulik-, Pneu matik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder (2) linear bewegli che, mit einem Kolben (5) verbundene Kolbenstange (4) aufweist mit
- b) einem Wirbelstrom-Langwegsensor (1′), dessen Spulenstab (4′) aus der Kolbenstange (4) mit einer in der Kolben stange (4) angeordneten Spule (6) gebildet wird, die mit einer Elektronik (8) verbunden ist, und dessen Zy linderrohr (2′) durch den Hydraulik-, Pneumatik- oder Hydro-Pneumatik-Zylinder (2) gebildet wird,
- a) a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic unit ( 1 ), which in a hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder ( 2 ) linearly movable, with a piston ( 5 ) connected piston rod ( 4 ) has with
- b) an eddy current long-range sensor ( 1 '), the coil rod ( 4 ') from the piston rod ( 4 ) with a rod in the piston ( 4 ) arranged coil ( 6 ) is formed, which is connected to electronics ( 8 ), and whose Zy cylinder tube ( 2 ') is formed by the hydraulic, pneumatic or hydro-pneumatic cylinder ( 2 ),
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