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Title:
MEASURING DEVICE FOR A VIBRATION DAMPER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/172042
Kind Code:
A1
Abstract:
A measuring device (1) is proposed for measuring the current axial position of a piston rod (3) of a vibration damper (4), which piston rod (3) is arranged such that it can be moved axially within a damper cylinder (2). Said measuring device (1) is distinguished by the fact that the measuring device (1) comprises a transmission arrangement (5) with a rotationally movable shaft (6), wherein the transmission arrangement (5) is operatively connected to the piston rod (3) and transforms a linear movement of the piston rod (3) into a rotational movement of the shaft (6), with the result that the current axial position of the piston rod (3) can be detected from the current angular position of the shaft (6).

Inventors:
NOWOTKA THOMAS (DE)
MEMMEL GEORG (DE)
ALMASSY ELKE (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/055257
Publication Date:
September 27, 2018
Filing Date:
March 05, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16F9/32
Domestic Patent References:
WO2017036697A12017-03-09
Foreign References:
US3246905A1966-04-19
DE102007020043A12008-10-30
DE102008042751A12010-04-15
DE102008042751A12010-04-15
DE102007020043A12008-10-30
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Claims:
Patentansprüche

1 . Messeinrichtung (1 ) zum Messen der aktuellen axialen Position einer innerhalb eines Dämpferzylinders (2) axial bewegbar angeordneten Kolbenstange (3) eines Schwingungsdämpfers (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1 ) eine Übersetzungsanordnung (5) mit einer rotatorisch bewegbaren Welle (6) umfasst, wobei die Übersetzungsanordnung (5) mit der Kolbenstange (3) wirkverbunden ist und eine lineare Bewegung der Kolbenstange (3) in eine rotatorische Bewegung der Welle (6) übersetzt, sodass die aktuelle axiale Position der Kolbenstange (3) aus der aktuellen Winkelposition der Welle (6) erkennbar ist.

2. Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (6) als eine Gelenkwelle ausgeführt ist.

3. Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (6) als eine biegsame Welle ausgeführt ist.

4. Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Übersetzungsanordnung (5) ein Hebelelement (7) mit einem ersten Endabschnitt (7a) und einem zweiten Endabschnitt (7b) umfasst, wobei der erste Endabschnitt (7a) zumindest mittelbar mit der Kolbenstange (3) und der zweite Endabschnitt mit der Welle (6) verbunden ist.

5. Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1 ) einen Winkelsensor (8) umfasst, welcher mit der Welle (6) wirkverbunden ist und die jeweils aktuelle Winkelposition der Welle (6) detektiert.

6. Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1 ) einen zumindest mittelbar an der Welle (6) angeordneten Permanentmagneten (9) umfasst.

7. Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelsensor (8) derart ausgeführt ist, dass dieser die aktuelle Winkelposition der Wel- le (6) anhand der Ausrichtung des Magnetfeldes des an der Welle (6) angeordneten Permanentmagneten (9) detektiert.

8. Schwingungsdämpfer (4) mit einer Messeinrichtung (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1 ) gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.

9. Schwingungsdämpfer (4) mit einer Messeinrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Abrollkolben (10) für eine Luftfeder (1 1 ) umfasst, wobei die Messeinrichtung (1 ) zumindest teilweise innerhalb des Abrollkolbens (10) angeordnet ist.

10. Schwingungsdämpfer (4) mit einer Messeinrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsanordnung (5) innerhalb des Abrollkolbens (10) und/oder der Luftfeder (1 1 ) angeordnet ist, wobei der Winkelsensor (8) außerhalb des Abrollkolbens (10) und/oder der Luftfeder (1 1 ) angeordnet ist.

Description:
Messeinrichtung für einen Schwingungsdämpfer

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zum Messen der aktuellen axialen Position einer innerhalb eines Dämpferzylinders axial bewegbar angeordneten Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers.

Aus der DE 10 2008 042 751 A1 ist beispielsweise eine Messeinrichtung bekannt, welche einen in einen Dämpferkolben eines Schwingungsdämpfers integrierten Hochfrequenzsensor umfasst, welcher mit Hilfe von einer an der Innenwand des Dämpferzylinders ausgeführten Markierungsskala die aktuelle Position und/oder die Geschwindigkeit des Dämpferkolbens detektiert. Markierungsskala umfasst Positionsmarkierungen, welche als Vertiefungen an der Innenwand des Dämpferzylinders angebracht sind. Der in dem Dämpferkolben untergebrachte Hochfrequenzsensor sendet durch ein Kolbenfenster in einer Seitenwand des Dämpferkolbens ein Messsignal aus, welches von der Markierungsskala reflektiert und von dem Sensor interpretiert wird.

Diese Messeinrichtung hat zum Nachteil, dass diese nur mit einem sehr hohen technischen Aufwand realisierbar ist.

In der DE 10 2007 020 043 A1 ist eine Messeinrichtung offenbart, welche einen Magnetfeldsensor verwendet, wobei dieser durch eine Impulszählung, welche durch die an dem Magnetfeldsensor axial vorbei gleitende magnetisch kodierte Kolbenstange verursacht wird, die Bewegung der Kolbenstange misst. Die Messeinrichtung detektiert jedoch nur die Bewegung, bzw. eine relative Höhenänderung der Kolbenstange und nicht deren zum jeweiligen Zeitpunkt aktuelle Position.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine alternative Messeinrichtung bereitzustellen, welche die zum jeweiligen Zeitpunkt aktuelle Position, bzw. Ausfahrhöhe der Kolbenstange detektiert und welche einfach und kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Messeinrichtung eine Übersetzungsanordnung mit einer rotatorisch bewegbaren Welle umfasst, wobei die Übersetzungsanordnung mit der Kolbenstange wirkverbunden ist und eine lineare Bewegung der Kolbenstange in eine rotatorische Bewegung der Welle übersetzt, sodass die aktuelle axiale Position der Kolbenstange innerhalb des Dämpferzylinders aus der aktuellen Winkelposition der Welle erkennbar ist

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Welle auf eine einfache Weise als eine steife Welle oder als eine Gelenkwelle ausgeführt sein.

Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante vorgesehen sein, die Welle als eine biegsame Welle auszuführen, was eine deutlich bessere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums ermöglicht.

Die Übersetzungsanordnung kann vorteilhafter Weise ein Hebelelement mit einem ersten Endabschnitt und einem zweiten Endabschnitt umfassen, wobei der erste Endabschnitt zumindest mittelbar mit der Kolbenstange und der zweite Abschnitt zumindest mittelbar mit der Welle verbunden ist.

Die Messeinrichtung kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante einen Winkelsensor umfassen, welcher die jeweils aktuelle Winkelposition der Welle detektiert. Dieser kann direkt mechanisch mit der Welle verbunden sein.

Für eine berührungslose Messung kann die Messeinrichtung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante einen zumindest mittelbar an der Welle angeordneten Permanentmagneten umfassen und der Winkelsensor derart ausgeführt sein, dass dieser die aktuelle Winkelposition der Welle anhand der Ausrichtung des Magnetfeldes des an der Welle angeordneten Permanentmagneten detektiert. Die vorteilhafter Weise in einem Schwingungsdämpfer angeordnete Messeinrichtung kann derart ausgeführt sein, dass diese zumindest teilweise innerhalb eines Abrollkolbens einer Luftfeder des Schwingungsdämpfers Platz findet.

Wenn die Übersetzungsanordnung innerhalb des Abrollkolbens angeordnet ist, wobei der Winkelsensor außerhalb des Abrollkolbens angeordnet ist, kann die aktuelle Position der Kolbenstange vorteilhafter Weise berührungslos, durch die Wand des Abrollkolbens gemessen werden.

Anhand folgender Figuren soll die Erfindung nun näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 : eine perspektivische Darstellung einer ersten beispielsweisen Ausführungsvariante einer Messeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 ;

Fig. 2: eine perspektivische Darstellung einer Messeinrichtung gemäß Fig. 1 mit einer Befestigungsvorrichtung;

Fig. 3: eine erste Seitenansicht auf die Messeinrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 4: eine zweite Seitenansicht auf die Messeinrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 5: eine perspektivische Darstellung einer Übersetzungsvorrichtung gemäß

Patentanspruch 1 ;

Fig. 6: eine teilweise Schnittdarstellung eines Schwingungsdämpfers mit einer

Messeinrichtung nach Fig. 1 .

Die Figur 1 zeigt perspektivisch eine beispielshafte Ausführungsvariante einer Messeinrichtung 1 gemäß Patentanspruch 1 .

Die in Figur 1 dargestellte Messeinrichtung 1 umfasst eine Übersetzungsanordnung 5 welche mit einer Kolbenstange 3 wirkverbunden ist. An dem gemäß der Abbildung der Figur 1 oberen Ende der Kolbenstange 3 ist eine Kappe 13 angeordnet, welche mit Hilfe einer Gewindemutter 21 axial gesichert ist. Die Übersetzungsanordnung 5 ist mit Hilfe eines Verbindungsbauteils 12 einerseits mit der Kappe 13 und andererseits mit der Übersetzungsanordnung 5 verbunden. Das Verbindungsbauteil 12 weist einen ersten Endabschnitt 12a und einen zweiten Endabschnitt 12b auf. Der zweite Endabschnitt 12b ist mit der Kappe 13, an einer, an der Kappe 13 angebrachten An- bindungsanordnung 14 drehbar gelagert.

Die Übersetzungsanordnung 5 umfasst ein Hebelelement 7 mit einem ersten Endabschnitt 7a und einem zweiten Endabschnitt 7b sowie eine rotatorisch bewegbare Welle 6 mit einem ersten Endabschnitt 6a und einem zweiten Endabschnitt 6b. Die Übersetzungsanordnung 5 ist in der Figur 5 gesondert dargestellt. Wie in den Figuren 1 , 3, 4 und 6 dargestellt, sind der erste Endabschnitt 7a des Hebelelements 7 und der erste Endabschnitt 12a des Verbindungsbauteils 12 miteinander verbunden und weisen eine gemeinsame Lagerstelle auf. Der zweite Endabschnitt 6b der Welle 6 ist mit dem zweiten Endabschnitt 7b des Hebelelements 7 fest verbunden. An dem ersten Endabschnitt 6a der Welle 6 ist ein Permanentmagnet 9 angeordnet. Darüber hinaus ist in der Figur 1 ein Winkelsensor 8 abgebildet, welcher mit der Welle 6 wirkverbunden ist und dazu ausgelegt ist, die aktuelle Winkelposition der Welle 6 anhand der aktuellen Ausrichtung des Magnetfeldes des Permanentmagneten 9 zu erkennen.

Eine Axialbewegung der innerhalb des Dämpferzylinders 2 axial bewegbar angeordneten Kolbenstange 3 wird über das Verbindungsbauteil 12 auf das Hebelelement 7 übertragen. Das Hebelelement 7 ist an dessen zweiten Endabschnitt 7b an einer hier nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung 15 drehbar gelagert. Somit wird die von der Kolbenstange 3 eingeleitete Axialbewegung in einer rotatorische Bewegung des Endabschnitts 7b des Hebelelements 7 übersetzt. Diese wird von der Welle 6 an den Winkelsensor 8 weitergeleitet.

Es vorgesehen sein, dass die Welle 6 direkt mit dem Winkelsensor 8, welcher beispielsweise als ein Potentiometer ausgeführt sein kann, verbunden ist. In der Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist jedoch vorgesehen, dass die Welle 6 einen Permanentmagneten 9 rotatorisch bewegt und dass der Winkelsensor 8 als ein Magnetfeldsensor ausgeführt ist, welcher die Veränderung des Magnetfeldes und/oder die jeweils aktuelle Ausrichtung des Magnetfeldes des Permanentmagneten 9 detek- tiert. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein kontaktloses Messen und Erkennen der axialen Position der Kolbenstange 3. In den Figuren 2, 3, 4 und 6 ist jeweils zusätzlich zu der Messeinrichtung 1 eine Befestigungsvorrichtung 15 dargestellt welche mehrere Stege aufweist die dafür ausgelegt sind die Übersetzungsanordnung 5 der Messeinrichtung 1 aufzunehmen und an einem hier nicht dargestellten Dämpferzylinder eines Schwingungsdämpfers festzulegen.

Die Befestigungsvorrichtung 15 umfasst mehrere im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse der Kolbenstange 3 verlaufenden Stege 16 sowie einen Verbindungssteg 17 welcher eine Befestigungsmöglichkeit für die Welle 6 bereitstellt. Die Stege 16 sowie der Verbindungssteg 17 grenzen radial einerseits an einen Zylinderabschnitt 18 an und sind untrennbar mit diesem verbunden. Der Zylinderabschnitt 18 ist derart ausgeführt dass dieser einen Dämpferzylinder 2 in Umfangsrichtung umgreifen und an diesem festgelegt werden kann.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Ausführungsvariante gemäß welcher die Befestigungsvorrichtung an einem Dämpferzylinder 2 montiert und innerhalb eines ersten Abrollkolbenbauteils 10a eines Abrollkolbens 10 angeordnet ist. Dabei sind in den Figuren 3 und 4 die Verbindungsstellen des Verbindungsbauteils in dessen erstem Endabschnitt 12a sowie in dessen zweitem Endabschnitt 12b, welcher als Lagerstellen ausgeführt sind, besonders deutlich sichtbar. Darüber hinaus ist in der Figur 3 die Anbindungsstelle des Hebelelements 7 an dessen zweiten Endabschnitt 7b besonders deutlich erkennbar, welcher mit der Befestigungsvorrichtung 15 verbunden und drehbar gelagert ist.

Wie in der Figur 4 dargestellt ist der Winkelsensor 8 außerhalb des Abrollkolbens 10 an dessen erstem Abrollkolbenbauteil 10a angebracht, wobei der Permanentmagnet 9, welcher an der Welle 6 angeordnet ist, innerhalb des ersten Abrollkolbenbauteils 10a platziert ist.

Die in den Figuren 1 , 2, 4 und 5 dargestellte Welle 6 ist als eine biegsame Welle, bzw. als eine sogenannte Flexwelle ausgeführt. Diese kann aber auch als eine Gelenkwelle oder aber auch als eine feste Welle gefertigt sein. Genauso kann die Welle als ein radialer Fortsatz des zweiten Endabschnitts 7b des Hebelelements 7 ausgeführt sein.

Die Figur 6 zeigt einen Schwingungsdämpfer 4 mit einer gemäß dem Patentanspruch 1 ausgeführten Messeinrichtung 1 .

Dieser umfasst einen Abrollkolben 10 für eine den Abrollkolben 10 und die Kolbenstange 3 in Umfangsrichtung umgreifende Luftfeder 1 1 . Der Abrollkolben 10 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst ein erstes Abrollkolbenbauteil 10a und ein zweites Abrollkolbenbauteil 10b, welche axial aufeinander positioniert und miteinander verbunden sind. Die Messeinrichtung 1 ist derart montiert, dass die Übersetzungsanordnung 5 innerhalb des Abrollkolbens 10 und/oder der Luftfeder 1 1 angeordnet ist, wobei der Winkelsensor 8 außerhalb des Abrollkolbens 10 und/oder der Luftfeder 1 1 positioniert ist.

Bezuqszeichen

Messeinrichtung

Dämpferzylinder

Kolbenstange

Schwingungsdämpfer

Übersetzungsanordnung

Welle

a Erster Endabschnitt der Welle

b Zweiter Endabschnitt der Welle

Hebelelement

a Erster Endabschnitt des Hebelelementsb Zweiter Endabschnitt des Hebelelements

Winkelsensor

Permanentmagnet

0 Abrollkolben

0a Erstes Abrollkolbenbauteil

0b Zweites Abrollkolbenbauteil

1 Luftfeder

2 Verbindungsbauteil

2a Erster Endabschnitt des Verbindungsbauteils2b Zweiter Endabschnitt des Verbindungsbauteils3 Kappe

4 Anbindungsanordnung

5 Befestigungsvorrichtung

6 Steg

7 Verbindungssteg

8 Zylinderabschnitt

9 Aufnahmevorrichtung

0 Befestigungselement

1 Gewindemutter