DE19701530C1 - Axial distance determination between end members of compressed gas spring for vehicle - Google Patents
Axial distance determination between end members of compressed gas spring for vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des axialen Abstandes zweier Endglieder einer Gasdruckfeder mit einer Gasdruckfederplatte und einem Gasdruckfederkolben, zwischen denen ein flexibler Balg eingespannt ist, so daß ein von den Endgliedern und dem flexiblen Balg begrenzter Raum entsteht, wobeiThe invention relates to a device for determining the axial distance between two end members of a gas pressure spring with a Gas pressure spring plate and a gas pressure spring piston, between which a flexible bellows is clamped so that a space delimited by the end members and the flexible bellows arises where
- - die beiden Endglieder in axialer Richtung der Gasdruckfeder zueinander beweglich sind und- The two end members are movable relative to each other in the axial direction of the gas pressure spring and
- - innerhalb des Raumes an einem Endglied ein Ultraschallsender und an dem anderen Endglied ein Ultraschallempfänger angeordnet ist, mit deren Hilfe durch Erfassen der Laufzeit von Ultraschallimpulsen, die vom Ultraschallsender zum Ultraschallempfänger laufen, der axiale Abstand zwischen den Endgliedern bestimmbar ist.- An ultrasound transmitter inside the room on one end link and on the other An ultrasound receiver is arranged at the end member, with the aid of which by detecting the Transit time of ultrasound pulses from the ultrasound transmitter to the ultrasound receiver run, the axial distance between the end members can be determined.
In modernen Federungssystemen werden in zunehmendem Maß Gasdruckfedern verwendet, da diese u. a. einen besseren Federungskomfort und eine Niveau-Regulierung ermöglichen. Gasdruckfedern kommen beispielsweise in Schienenfahrzeugen, Omnibussen, Lastkraftwagen und Personenkraftwagen zum Einsatz. Insbesondere werden Gasdruckfedern zur Federung von Fahrersitzen von Lastkraftwagen und Omnibussen bzw. zur Federung der Fahrerhäuser von Lastkraftwagen und zur Federung von Schienenfahrzeug-Drehgestellen und zur Federung von Omnibussen, Lastkraftwagen und Personenkraftwagen verwendet. Bei der Federung von Omnibussen, Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen mit Hilfe von Gasdruckfedern werden diese zwischen den gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeuges angebracht und mit einem Ventilmechanismus über eine Druckluftquelle verbunden, über den die Druckluft einer Gasdruckfeder zugeführt oder von dieser abgelassen werden kann, um die Höhe des gefederten Teils über dem ungefederten Teil einzustellen und vorzugsweise konstant zu halten. Das in den Ventilmechanismus eingesetzte Ventil kann beispielsweise durch einen mechanischen Betätigungsarm betätigt werden, der auf eine Relativbewegung zwischen den gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeuges reagiert und das Ventil öffnet bzw. schließt.Gas springs are increasingly used in modern suspension systems used because this u. a. better suspension comfort and level regulation enable. Gas springs are used, for example, in rail vehicles, buses, Trucks and passenger cars are used. In particular, be Gas pressure springs for suspension of driver seats of trucks and buses or for suspension of truck cabs and suspension of Rail vehicle bogies and for suspension of buses, trucks and Cars used. For the suspension of buses, trucks or Passenger cars with the help of gas pressure springs are between the sprung and unsprung parts of the vehicle and fitted with a valve mechanism connected via a compressed air source, via which the compressed air is fed to a gas pressure spring or can be drained from this by the height of the sprung part above the adjust unsprung part and preferably keep it constant. That in the Valve mechanism used valve can for example by a mechanical Actuating arm to be operated on a relative movement between the sprung and unsprung parts of the vehicle react and the valve opens or closes.
Mit einem mechanischen Betätigungsarm ist die Regelung des Ventils zwar möglich, jedoch ist als nachteilig anzusehen, daß der Betätigungsarm eine relativ komplizierte Konstruktion aufweist und darüber hinaus unter dem Fahrzeug freiliegt und somit Einwirkungen von Straßenschmutz, Wasser und auch korrosiven Stoffen ständig ausgesetzt ist.With a mechanical actuating arm, regulation of the valve is possible, however is to be regarded as a disadvantage that the actuating arm is a relatively complicated construction and is also exposed under the vehicle and thus influences from Road dirt, water and also corrosive substances are constantly exposed.
In der DE 3 620 957 A1 ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, den axialen Abstand der beiden Endglieder einer Gasdruckfeder, der zu dem Abstand zwischen den gefederten und ungefederten Teilen eines Fahrzeuges direkt proportial ist, mit Hilfe eines Ultraschallsensors einzustellen, der innerhalb der Gasdruckfeder angeordnet und somit keinerlei "Umwelteinflüssen" ausgesetzt ist.DE 3 620 957 A1 has therefore already proposed the axial distance of the two end members of a gas pressure spring, which corresponds to the distance between the sprung and unsprung parts of a vehicle is directly proportional, with the help of a Adjust ultrasonic sensor, which is arranged within the gas pressure spring and thus is not exposed to any "environmental influences".
Gemäß einem ersten aus der DE 3 620 957 A1 bekannten Ausführungsbeispiel umfaßt der Ultraschallsensor einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger und ist an einem Endglied der Gasdruckfeder angeordnet. An dem gegenüberliegenden Endglied der Gasdruckfeder ist ein Reflektor angebracht und mit dieser Anordnung wird der axiale Abstand zwischen den Endgliedern der Gasdruckfedern wie folgt gemessen: Der Ultraschallsender sendet an den Reflektor einen Ultraschallimpuls aus, der dort nach Durchlaufen der axialen Länge der Gasdruckfeder reflektiert und nach einem weiteren Durchlauf der axialen Länge der Gasdruckfeder von dem Ultraschallempfänger wieder empfangen wird. Aus der Laufzeit des Ultraschallimpulses wird der axiale Abstand zwischen den Endgliedern bestimmt und über ein der Gasdruckfeder zugeordnetes Ventil wird der Gasdruckfeder Druckluft zugeführt oder von dieser abgelassen, wenn der gemessene axiale Abstand nicht einem vorgegebenen axialen Abstand der Endglieder entspricht.According to a first embodiment known from DE 3 620 957 A1, the Ultrasonic sensor is an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver and is at one End member of the gas pressure spring arranged. At the opposite end link the Gas pressure spring is attached to a reflector and with this arrangement the axial Distance between the end members of the gas pressure springs measured as follows: The Ultrasound transmitter sends an ultrasound pulse to the reflector, which is there Going through the axial length of the gas spring reflected and after another Pass through the axial length of the gas pressure spring from the ultrasonic receiver again Will be received. From the transit time of the ultrasonic pulse, the axial distance between the end members is determined and the valve is assigned to the gas pressure spring Compressed air is supplied to or discharged from the gas pressure spring when the measured axial Distance does not correspond to a predetermined axial distance of the end members.
Die Bestimmung des axialen Abstandes der Endglieder der Gasdruckfeder kann offensichtlich nur dann funktionieren, wenn der Ultraschallimpuls an dem Reflektor derartig reflektiert wird, daß er nach einem weiteren Durchlauf durch die Gasdruckfeder von dem Ultraschallempfänger empfangen wird. Eine derartige Reflektion ist aber keineswegs immer gewährleistet, da sich die beiden Endglieder der Gasdruckfeder nicht nur axial zueinander bewegen. Vielmehr kann es aufgrund einer fehlenden axialen Führung der Gasdruckfeder dazu kommen, daß die beiden Endglieder der Gasdruckfeder "seitlich zueinander" versetzt werden. In diesem Fall sind der Reflektor und der Ultraschallempfänger nicht mehr "richtig zueinander ausgerichtet", so daß der reflektierte Ultraschallimpuls nicht mehr von dem Ultraschallempfänger empfangen werden kann. Diesem Problem kann keinesfalls dadurch abgeholfen werden, daß der Ultraschallsender einen Ultraschallimpuls mit einer "breiten Keulenform" aussendet, da es dann zu Reflexionen an den unterschiedlichsten Stellen der Gasdruckfeder kommen kann, die das Meßergebnis verfälschen.The determination of the axial distance between the end members of the gas pressure spring can obviously only work if the ultrasonic pulse on the reflector is such is reflected that after a further pass through the gas pressure spring of the Ultrasound receiver is received. Such a reflection is by no means always guaranteed because the two end members of the gas pressure spring are not only axially to each other move. Rather, it can be due to a lack of axial guidance of the gas pressure spring In addition, the two end members of the gas pressure spring are offset "laterally to one another" will. In this case the reflector and the ultrasound receiver are no longer "correct" aligned "so that the reflected ultrasound pulse is no longer from the Ultrasound receiver can be received. This can by no means cause this problem be remedied that the ultrasound transmitter has an ultrasound pulse with a "wide Club shape "because it then leads to reflections in the most different places of the Gas pressure spring can come, which falsify the measurement result.
Wohl aus diesem Grunde ist in der DE 3 620 957 A1 bereits vorgeschlagen worden, den Ultraschallsensor so auszubilden, daß der Ultraschallsender an einem Endglied und der Ultraschallempfänger an dem gegenüberliegenden Endglied der Gasdruckfeder angeordnet ist. In diesem Fall kann nämlich der Ultraschallsender einen Ultraschallimpuls mit einer "breiten Keulenform" aussenden, so daß auch bei einem seitlichen Versatz zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger der Ultraschallimpuls noch von dem Ultraschallempfänger empfangen wird. Aus der Laufzeit des Ultraschallimpulses von dem Ultraschallsender zu dem Ultraschallempfänger kann dann der axiale Abstand zwischen den Endgliedern der Gasdruckfeder bestimmt werden. Es ist der DE 3 620 957 A1 indes nicht zu entnehmen, wie die Laufzeit bestimmt wird.It is probably for this reason that DE 3 620 957 A1 has already proposed that To design the ultrasonic sensor so that the ultrasonic transmitter at one end member and the Ultrasonic receiver arranged on the opposite end member of the gas pressure spring is. In this case, the ultrasonic transmitter can transmit an ultrasonic pulse with a Send "wide club shape" so that even with a lateral offset between the Ultrasound transmitter and the ultrasound receiver the ultrasound pulse still from that Ultrasound receiver is received. From the transit time of the ultrasound pulse from the Ultrasonic transmitter to the ultrasonic receiver can then the axial distance between the End members of the gas pressure spring can be determined. DE 3 620 957 A1 is not, however see how the term is determined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die an einem Endglied der Gasdruckfeder einen Ultraschallsender und an dem anderen Endglied der Gasdruckfeder einen Ultraschallempfänger aufweist, mit deren Hilfe der axiale Abstand der Endglieder der Gasdruckfeder auf einfache Art und Weise bestimmbar ist.The invention has for its object to provide a device on one End member of the gas pressure spring an ultrasonic transmitter and on the other end member of the gas pressure spring an ultrasonic receiver has, with the help of the axial distance of the end members of the gas pressure spring to simple Way is determinable.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 wird die Aufgabe bei einer Gasdruckfeder der eingangs genannten Art wie folgt gelöst:According to the characterizing features of claim 1, the task at a Gas spring of the type mentioned at the beginning solved as follows:
- - der Ultraschallsender verfügt über eine elektromagnetische Empfangseinheit, die zum Empfang eines elektromagnetischen Signals geeignet ist,- The ultrasound transmitter has an electromagnetic receiving unit, which for Receiving an electromagnetic signal is suitable
- - der Ultraschallempfänger verfügt über eine elektromagnetische Sendeeinheit, die zur Aussendung eines elektromagnetischen Signals an den Ultraschallsender zu dem Zeitpunkt geeignet ist, in dem von dem Ultraschallempfänger ein Ultraschallimpuls empfangen wird,- The ultrasound receiver has an electromagnetic transmitter unit, which for Sending an electromagnetic signal to the ultrasound transmitter Time is suitable in which an ultrasound pulse from the ultrasound receiver Will be received,
- - der Ultraschallsender ist mit einem Zeitnehmer verbunden, der infolge der Aussendung des Ultraschallimpulses des Ultraschallsenders an den Ultraschallempfänger startbar und infolge des Empfangs des elektromagnetischen Signals durch die elektromagnetische Empfangseinheit stoppbar ist, und- The ultrasound transmitter is connected to a timer, which is due to the transmission of the ultrasound pulse from the ultrasound transmitter to the ultrasound receiver and due to the reception of the electromagnetic signal by the electromagnetic Receiving unit can be stopped, and
- - der Ultraschallsender ist mit einer Auswerteeinheit verbunden, die zur Bestimmung des axialen Abstandes der Endglieder aus der mit dem Zeitnehmer gestoppten Zeit geeignet ist.- The ultrasonic transmitter is connected to an evaluation unit which is used to determine the axial distance of the end links from the time stopped with the timer is.
Bei dem elektromagnetischen Signal, das von dem Ultraschallempfänger an den Ultraschallsender gesendet wird, kann es sich beispielsweise um einen Lichtimpuls oder um ein elektromagnetisches Signal im "Radiofrequenzbereich" handeln. Die Verwendung von Lichtimpulsen hat den Vorteil, daß eine Gasdruckfeder gegenüber der Umgebung an sich "lichtdicht" abgeschlossen ist. Werden als Lichtimpulse Infrarotlichtimpulse verwendet, so wird die elektromagnetische Empfangseinheit des Ultraschallsenders auch nicht durch etwaiges eindringendes Licht gestört.The electromagnetic signal from the ultrasound receiver to the Ultrasonic transmitter is sent, it can be, for example, a light pulse or an electromagnetic signal in the "radio frequency range" act. The use of Light pulses have the advantage that a gas pressure spring compared to the environment itself "lightproof" is complete. If infrared light pulses are used as light pulses, so the electromagnetic receiving unit of the ultrasonic transmitter is also not any incoming light is disturbed.
Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, daß zusätzlich zu dem Ultraschallimpuls-Übertragungsweg zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger ein weiterer berührungsloser Signalübertragungsweg eingerichtet wird, über den der Ultraschallempfänger dem Ultraschallsender "mitteilen" kann, daß er den Ultraschallimpuls empfangen hat. Dabei ist die Signalausbreitungsgeschwindigkeit auf dem weiteren Signalübertragungsweg wesentlich höher als die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallimpulses, so daß die Signalübertragung auf dem zusätzlichen Signalübertragungsweg die Laufzeitmessung nicht verfälscht (elektromagnetische Signale bewegen sich bekanntlich mit Lichtgeschwindigkeit, so daß die Laufzeit des elektromagnetischen Signals vom Ultraschallempfänger zum Ultraschallsender bei der Laufzeitmessung sicher zu vernachlässigen ist).The basic idea of the invention is that in addition to Ultrasonic pulse transmission path between the ultrasonic transmitter and the Another contactless signal transmission path is set up, through which the ultrasound receiver can "inform" the ultrasound transmitter that it is the Received ultrasonic pulse. The signal propagation speed is on the further signal transmission path much higher than the propagation speed of the Ultrasonic pulse, so that the signal transmission on the additional Signal transmission path does not falsify the transit time measurement (electromagnetic signals are known to move at the speed of light, so that the running time of the electromagnetic signal from the ultrasound receiver to the ultrasound transmitter at the Transit time measurement can be safely neglected).
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, daß der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger vollkommen berührungslos miteinander kommunizieren, so daß auf eine anfällige Kabelverbindung zwischen dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger und damit zwischen den Endgliedern der Gasdruckfeder verzichtet werden kann.The advantage achieved with the invention can be seen in particular in that the The ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are completely contactless communicate so that there is a fragile cable connection between the ultrasound transmitter and the ultrasonic receiver and thus between the end members of the gas pressure spring can be dispensed with.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der Ultraschallsender an der Gasdruckfederplatte und der Ultraschallempfänger an dem Gasdruckfederkolben angeordnet. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, daß insbesondere dann, wenn die Gasdruckfeder zur Federung eines Fahrzeuges verwendet wird, sich der Ultraschallsender an gefederten Teilen des Fahrzeuges befindet und über ein Kabel, das von dem Ultraschallsender zu einer Spannungsquelle des Fahrzeuges geführt wird, einfach mit Energie versorgt werden kann. Auf eine komplizierte Kabelführung von ungefederten Teilen zu gefederten Teilen des Fahrzeuges kann also verzichtet werden.According to a development of the invention according to claim 2, the ultrasonic transmitter is on the Gas spring plate and the ultrasonic receiver on the gas spring piston arranged. The advantage of this further training can be seen in the fact that if the gas spring is used to suspend a vehicle, the Ultrasonic transmitter located on the sprung parts of the vehicle and via a cable that is guided from the ultrasonic transmitter to a voltage source of the vehicle, simply can be supplied with energy. On a complicated cable routing from unsprung Parts for sprung parts of the vehicle can therefore be dispensed with.
Der Ultraschallempfänger kann beispielsweise mittels einer Batterie mit Energie versorgt werden, gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der Ultraschallsender jedoch so ausgebildet, daß er ein elektromagnetisches Feld erzeugen kann. In diesem Fall ist der Ultraschallempfänger mit einer Spule aus leitendem Material gekoppelt, in die elektromagnetische Feldenergie durch magnetische Induktion zur Energieversorung des Ultraschallempfängers eingekoppelt wird. Vorzugsweise ist der Ultraschallempfänger auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet, der leitend mit der Spule verbunden ist. Ein mit einer Spule gekoppelter integrierter Schaltkreis wird allgemein auch als Transponder bezeichnet. Bei der erläuterten Weiterbildung geschieht die Aussendung eines elektromagnetischen Signals durch den Ultraschallempfänger dadurch, daß entweder die Amplitude oder die Frequenz des elektromagnetischen Feldes, das den Ultraschallempfänger mit Energie versorgt, moduliert wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, daß auf eine separate Energieversorgung des Ultraschallempfängers verzichtet werden kann. The ultrasound receiver can, for example, be supplied with energy by means of a battery are, according to a preferred development of the invention according to claim 3 However, ultrasonic transmitters are designed to generate an electromagnetic field can. In this case, the ultrasound receiver has a coil made of conductive material coupled into the electromagnetic field energy by magnetic induction Energy supply of the ultrasound receiver is coupled. Preferably, the Ultrasonic receiver arranged on an integrated circuit that is conductive with the Coil is connected. An integrated circuit coupled to a coil becomes common also known as a transponder. In the case of the explained further training, this happens Transmission of an electromagnetic signal by the ultrasound receiver, that either the amplitude or the frequency of the electromagnetic field that the Ultrasound receiver is powered, modulated. The advantage of this training can be seen in the fact that a separate power supply to the ultrasound receiver can be dispensed with.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 verfügt der Ultraschallsender über einen Mikroprozessor, der die Funktionen des Zeitnehmers und der Auswerteeinheit übernimmt und von dem das Aussenden des Ultraschallimpulses und das Starten des Zeitnehmers veranlassbar ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, daß alle wesentlichen Elemente für die Bestimmung des axialen Abstandes der Endglieder der Gasdruckfeder in dem Ultraschallsender angeordnet sind.According to a development of the invention according to claim 4, the ultrasonic transmitter via a microprocessor that performs the functions of the timer and the evaluation unit takes over and from which the transmission of the ultrasonic pulse and the start of the Timekeepers can be arranged. The advantage of this training is that everyone essential elements for the determination of the axial distance of the end members of the Gas pressure spring are arranged in the ultrasonic transmitter.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist das elektromagnetische Signal individuell codiert. Der Zeitnehmer wird nur dann gestoppt, wenn die elektromagnetische Empfangseinheit des Ultraschallsenders das individuelle codierte Signal empfängt. Eine Störung der elektromagnetischen Empfangseinheit durch ein "Fremdsignal", das beispielsweise von der elektromagnetischen Sendeeinheit des Ultraschallempfängers einer benachbarten Gasdruckfeder ausgesendet wird, und ein dadurch bedingter Meßfehler der Laufzeit ist somit ausgeschlossen.According to a development of the invention according to claim 5 the electromagnetic signal is individually coded. The timekeeper is only stopped if the electromagnetic receiving unit of the ultrasound transmitter is the individual received coded signal. A disturbance of the electromagnetic receiving unit by "Foreign signal", for example from the electromagnetic transmitter unit of the Ultrasonic receiver of an adjacent gas spring is emitted, and a measurement errors of the runtime caused thereby are thus excluded.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 wird von der elektromagnetischen Sendeeinheit des Ultraschallempfängers an die elektromagnetische Empfangseinheit des Ultraschallsenders ein elektromagnetisches Dauersignal gesendet, das dann in das individuelle codierte Signal übergeht, wenn im Ultraschallempfänger der Ultraschallimpuls registriert wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, daß anhand des Dauersignales ständig eine Funktionsprüfung des Ultraschallempfängers durchgeführt werden kann und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können, wenn das elektromagnetische Dauersignal nicht mehr empfangen wird.According to a development of the invention according to claim 6 electromagnetic transmitter unit of the ultrasonic receiver to the electromagnetic Receiving unit of the ultrasonic transmitter sent a continuous electromagnetic signal that then passes into the individual coded signal when the Ultrasound pulse is registered. The advantage of this training is the fact that a permanent test of the ultrasound receiver based on the continuous signal can be carried out and appropriate measures can be initiated, when the continuous electromagnetic signal is no longer received.
Weitere Vorteile und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigt:Further advantages and an embodiment of the invention are based on the the following figures, showing:
Fig. 1 eine Gasdruckfeder Fig. 1 is a gas pressure spring
Fig. 2 ein Schaubild. Fig. 2 is a graph.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Gasdruckfeder 2, wobei nur die für die nachfolgenden Erläuterungen notwendigen Bestandteile der Gasdruckfeder gezeigt sind. Die Gasdruckfeder 2 verfügt über eine Gasdruckfederplatte 4 und einen Gasdruckfederkolben 6, zwischen denen ein flexibler Balg 8 derartig eingespannt ist, daß von der Gasdruckfederplatte 4, dem Gasdruckfederkolben 6 und dem flexiblen Balg 8 ein luftdichter Raum 30 eingeschlossen wird. Die Gasdruckfeder kann beispielsweise über die Gasdruckfederplatte 4 an das nichtgezeigte Chassis eines Fahrzeuges und über den Gasdruckfederkolben 6 an die nichtgezeigte Achse des Fahrzeuges angebracht werden und dient dann seiner Federung. Die Funktionsweise der Gasdruckfeder 2 ist an sich bekannt und soll hier nicht näher erläutert werden. Die Gasdruckfeder 2 verfügt über einen Luftanschluß 14, der über eine nichtdargestellte Steuereinheit mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist. Die Steuereinheit verfügt über ein elektrisch zu betätigendes Ventil, das zur Zu- und Abführung von Druckluft in das Innere des flexiblen Balges 8 betätigt werden kann, um so die Gasdruckfederplatte 4 gegenüber dem Gasdruckfederkolben 6 anzuheben bzw. abzusenken. Eine Anhebung der Gasdruckfederplatte 4 gegenüber dem Gadruckfederkolben 6 findet z. B. statt, wenn das Fahrzeug beladen wird und sich somit infolge der Zuladung der axiale Abstand zwischen der Gasdruckfederplatte 4 und dem Gasdruckfederkolben 6 verringert. Es wird in diesem Fall wieder der ursprüngliche Abstand zwischen der Gasdruckfederplatte 4 und dem Gasdruckfederkolben 6 eingestellt. Fig. 1 shows a schematic representation of a gas spring 2, only the features necessary for the following explanations components of the gas spring are shown. The gas pressure spring 2 has a gas pressure spring plate 4 and a gas pressure spring piston 6 , between which a flexible bellows 8 is clamped such that an airtight space 30 is enclosed by the gas pressure spring plate 4 , the gas pressure spring piston 6 and the flexible bellows 8 . The gas pressure spring can be attached, for example, to the chassis of a vehicle (not shown) via the gas pressure spring plate 4 and to the axle of the vehicle (not shown) via the gas pressure spring piston 6 and then serves for its suspension. The operation of the gas pressure spring 2 is known per se and will not be explained in more detail here. The gas pressure spring 2 has an air connection 14 which is connected to a compressed air source, also not shown, via a control unit (not shown). The control unit has an electrically operated valve which can be actuated for supplying and discharging compressed air into the interior of the flexible bellows 8 , in order to raise or lower the gas pressure spring plate 4 with respect to the gas pressure spring piston 6 . An increase in the gas pressure spring plate 4 relative to the gadget spring piston 6 takes place, for. B. instead when the vehicle is loaded and thus the axial distance between the gas spring plate 4 and the gas spring piston 6 is reduced due to the load. In this case, the original distance between the gas pressure spring plate 4 and the gas pressure spring piston 6 is set again.
Zur Bestimmung des axialen Abstandes der Gasdruckfederplatte 4 von dem Gasdruckfederkolben 6 verfügt die Gasdruckfeder 2 innerhalb des Raumes 30 über einen Ultraschallsender 10, der vorzugsweise an der Gasdruckfederplatte 4 angeordnet ist und über einen Ultraschallempfänger 12, der vorzugsweise an dem Gasdruckfederkolben 6 angeordnet ist. Der Ultraschallsender 10 ist über ein Kabel mit einer Spannungsquelle und mit der oben erwähnten Steuereinheit verbunden, um an das elektrische Ventil der Steuereinheit die notwendigen Signale übermitteln zu können. Mit Hilfe des Ultraschallsenders 10 und des Ultraschallempfängers 12 wird der axiale Abstand zwischen der Gasdruckfederplatte 4 und dem Gasdruckfederkolben 6 wie folgt bestimmt (vergleiche hierzu auch Fig. 2):To determine the axial distance of the gas pressure spring plate 4 from the gas pressure spring piston 6 , the gas pressure spring 2 has an ultrasound transmitter 10 within the space 30 , which is preferably arranged on the gas pressure spring plate 4 and an ultrasound receiver 12 , which is preferably arranged on the gas pressure spring piston 6 . The ultrasonic transmitter 10 is connected via a cable to a voltage source and to the control unit mentioned above, in order to be able to transmit the necessary signals to the electrical valve of the control unit. With the aid of the ultrasound transmitter 10 and the ultrasound receiver 12 , the axial distance between the gas pressure spring plate 4 and the gas pressure spring piston 6 is determined as follows (see also FIG. 2):
Der Ultraschallsender 10 verfügt über einen Mikroprozessor 22, der ein Signal an die Ultraschallsendeeinheit 18 leitet. Gleichzeitig wird im Mikroprozessor 22 ein Zeitnehmer gestartet. Die Ultraschallsendeeinheit 18 sendet infolge des Signals einen Ultraschallimpuls 28 aus, der von der Ultraschallempfangseinheit 20 des Ultraschallempfängers 12 empfangen wird. Infolge des Empfangs des Ultraschallimpulses 28 übermittelt die Ultraschallempfangs einheit 20 ein Signal an die elektromagnetische Sendeeinheit 26 des Ultraschallempfängers 12. Infolge des Empfangs dieses Signals sendet die elektromagnetische Sendeeinheit 26 ein bevorzugt individuell codiertes Signal an die elektromagnetische Empfangseinheit 24 des Ultraschallsenders 10 aus. Wenn die elektromagnetische Empfangseinheit 24 das elektromagnetische Signal empfängt, gibt sie ein Signal an den Mikroprozessor 22 des Ultraschallsenders 10 weiter, der unmittelbar nach Empfang dieses Signals den Zeitnehmer stoppt. Da die Laufzeiten der intern weitergegebenen Signale und des elektromagnetischen Signals von der elektromagnetischen Sendeeinheit 26 zu der elektromagnetischen Empfangseinheit 24 zu vernachlässigen sind, zeigt der Zeitnehmer des Mikroprozessors 22 die Laufzeit des Ultraschallimpulses 28 von dem Ultraschallsender 10 zu dem Ultraschallempfänger 12 an. In dem Mikroprozessor 22 wird aus der gemessenen Zeit der axiale Abstand zwischen dem Ultraschallsender 10 und dem Ultraschallempfänger 12 und somit zwischen der Gasdruckfederplatte 4 und dem Gasdruckfederkolben 6 (s. Fig. 1) bestimmt. Weicht dieser Abstand über ein vorgegebenes Maß hinaus von einem vorgegebenen Abstand ab, so wird über das Kabel 16 ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit übermittelt, woraufhin von der Steuereinheit durch Ansteuerung des oben genannten Ventils ein Zuführen bzw. Abführen von Druckluft in die Gasdruckfeder 2 veranlaßt wird.The ultrasound transmitter 10 has a microprocessor 22 , which sends a signal to the ultrasound transmission unit 18 . At the same time, a timer is started in the microprocessor 22 . As a result of the signal, the ultrasound transmission unit 18 emits an ultrasound pulse 28 , which is received by the ultrasound reception unit 20 of the ultrasound receiver 12 . As a result of the reception of the ultrasound pulse 28 , the ultrasound reception unit 20 transmits a signal to the electromagnetic transmission unit 26 of the ultrasound receiver 12 . As a result of the reception of this signal, the electromagnetic transmission unit 26 sends a preferably individually coded signal to the electromagnetic reception unit 24 of the ultrasound transmitter 10 . When the electromagnetic receiving unit 24 receives the electromagnetic signal, it transmits a signal to the microprocessor 22 of the ultrasound transmitter 10 , which stops the timer immediately after receiving this signal. Since the transit times of the internally transmitted signals and the electromagnetic signal from the electromagnetic transmission unit 26 to the electromagnetic reception unit 24 are negligible, the timer of the microprocessor 22 displays the transit time of the ultrasound pulse 28 from the ultrasound transmitter 10 to the ultrasound receiver 12 . The axial distance between the ultrasound transmitter 10 and the ultrasound receiver 12 and thus between the gas pressure spring plate 4 and the gas pressure spring piston 6 (see FIG. 1) is determined in the microprocessor 22 from the measured time. If this distance deviates by a predetermined amount from a predetermined distance, a corresponding signal is transmitted to the control unit via the cable 16 , whereupon the control unit causes the above-mentioned valve to supply or discharge compressed air into the gas pressure spring 2 becomes.
Vorzugsweise wird der Ultraschallempfänger 12 durch ein elektromagnetisches Feld, das vom Ultraschallsender 10 erzeugt wird, mit Energie versorgt. Dazu verfügt der Ultraschallempfänger 12 über eine aus leitendem Material gefertigte Spule 32, in die durch magnetische Induktion Energie eingekoppelt wird.The ultrasound receiver 12 is preferably supplied with energy by an electromagnetic field which is generated by the ultrasound transmitter 10 . For this purpose, the ultrasound receiver 12 has a coil 32 made of conductive material, into which energy is coupled by magnetic induction.
22nd
Gasdruckfeder
Gas pressure spring
44th
Gasdruckfederplatte
Gas spring plate
66
Gasdruckfederkolben
Gas spring piston
88th
flexibler Balg
flexible bellows
1010th
Ultraschallsender
Ultrasound transmitter
1212th
Ultraschallempfänger
Ultrasound receiver
1414
Luftanschluß
Air connection
1616
Kabel
electric wire
1818th
Ultraschallsendeeinheit
Ultrasound transmitter
2020th
Ultraschallempfangseinheit
Ultrasound receiving unit
2222
Mikroprozessor
microprocessor
2424th
elektromagnetische Empfangseinheit
electromagnetic receiving unit
2626
elektomagnetische Sendeeinheit
electromagnetic transmission unit
2828
Ultraschallimpuls
Ultrasound pulse
3030th
luftdichter Raum
airtight room
3232
Spule
Kitchen sink
Claims (6)
- 1. - die beiden Endglieder (4, 6) in axialer Richtung der Gasdruckfeder (2) zueinander beweglich sind und
- 2. - innerhalb des Raumes (30) an einem Endglied (4, 6) ein Ultraschallsender (10) und an dem anderen Endglied (4, 6) ein Ultraschallempfänger (12) angeordnet ist, mit deren Hilfe durch Erfassen der Laufzeit von Ultraschallimpulsen (28), die von dem Ultraschallsender (10) zum Ultraschallempfänger (12) laufen, der axiale Abstand zwischen den Endgliedern (4, 6) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- 3. - der Ultraschallsender (10) über eine elektromagnetische Empfangseinheit (24) verfügt, die zum Empfang eines elektromagnetischen Signals geeignet ist,
- 4. - der Ultraschallempfänger (12) über eine elektromagnetische Sendeeinheit (26) verfügt, die zur Aussendung eines elektromagnetischen Signals an den Ultraschallsender (10) zu dem Zeitpunkt geeignet ist, in dem von dem Ultraschallempfänger (12) ein Ultraschallimpuls (28) empfangen wird,
- 5. - der Ultraschallsender (10) mit einem Zeitnehmer verbunden ist, der infolge der Aussendung des Ultraschallimpulses (28) an den Ultraschallempfänger (12) startbar und infolge des Empfanges des elektromagnetischen Signals durch die elektromagnetische Empfangseinheit (24) stoppbar ist, und
- 6. - der Ultraschallsender (10) mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die zur Bestimmung des axialen Abstandes der Endglieder (4, 6) aus der mit dem Zeitnehmer gestoppten Zeit geeignet ist.
- 1. - The two end members ( 4 , 6 ) in the axial direction of the gas pressure spring ( 2 ) are movable to each other and
- 2 - is arranged within the chamber (30) at one end member (4, 6) is an ultrasonic transmitter (10) and at the other end member (4, 6), an ultrasonic receiver (12), by means of which, by detecting the transit time of ultrasonic pulses ( 28 ), which run from the ultrasonic transmitter ( 10 ) to the ultrasonic receiver ( 12 ), the axial distance between the end members ( 4 , 6 ) can be determined, characterized in that
- 3. the ultrasonic transmitter ( 10 ) has an electromagnetic receiving unit ( 24 ) which is suitable for receiving an electromagnetic signal,
- 4. - The ultrasound receiver ( 12 ) has an electromagnetic transmission unit ( 26 ) which is suitable for sending an electromagnetic signal to the ultrasound transmitter ( 10 ) at the time when an ultrasound pulse ( 28 ) is received by the ultrasound receiver ( 12 ) ,
- 5. - the ultrasonic transmitter (10) is connected to a timer coupled to the ultrasonic receiver (12) bootable, and as a result of receiving the electromagnetic signal can be stopped as a result of emission of the ultrasonic pulse (28) by the electromagnetic receiver unit (24), and
- 6. The ultrasonic transmitter ( 10 ) is connected to an evaluation unit which is suitable for determining the axial distance of the end members ( 4 , 6 ) from the time stopped with the timer.
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