(57)【要約】外側ハウジング（１４）内に縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッド（１２）を備えた、ショックアブソーバ（２）は特に、簡単で頑丈な手段を用いて、外側ハウジング（１５）と相対的なピストンロッド（１２）の位置を確実に検出するために適している。そのために、ピストンロッド（１２）は本発明に従い、磁気エンコーダ（１８）を備え、このエンコーダは縦方向に沿って調整された磁力線および／または調整された磁界の強さを有する永久磁化された材料を含んでいる。
2005531736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ハウジング（１４）内に縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッド（１２）を備えた、ショックアブソーバ（２）において、ピストンロッド（１２）または外側ハウジング（１４）が磁気エンコーダ（１８）を備え、このエンコーダが縦方向に沿って調整された磁力線および／または調整された磁界の強さを有する永久磁化された材料を含んでいることを特徴とするショックアブソーバ。
【請求項２】
磁気エンコーダ（１８）がほぼ管状に形成され、評価範囲（１６）においてピストンロッド（１２）を形状拘束的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項１記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項３】
磁気エンコーダ（１８）が磁気を伝導しない材料で形成された保護スリーブ（２０）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１または２記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項４】
エンコーダ（１８）が付設のセンサ（５０）によって検出可能な固有のコーディングを有する位置マーク（４０）を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項５】
外側ハウジング（１４）またはピストンロッド（１２）に定置連結された或る数の磁界センサ（２６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項６】
磁界センサ（２６）がセンサ支持体に配置され、このセンサ支持体が磁気エンコーダ（１８）を備えたピストンロッド（１２）を同心的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項５記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項７】
磁界センサ（２６）がセンサ集合体に構造的にまとめられ、このセンサ集合体が給電路および／またはこの給電路を接続するためのプラグ要素を備えていることを特徴とする、請求項５または６記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項８】
センサ集合体がスナップ止め連結部または係止連結部、特にリング状係止部を介して、外側ハウジング（１４）に連結されていることを特徴とする、請求項７記載のショックアブソーバ（２）。
【請求項９】
特に請求項１〜８のいずれか一つに記載のショックアブソーバ（２）のための、ショックアブソーバ運動を検出するための装置（４）において、ショックアブソーバ（２）のピストンロッド（１２）または外側ハウジング（１４）に配置された磁気エンコーダ（１８）が、縦方向に沿って調整された磁力線および／または調整された磁界強さを有する永久磁化された材料を備え、磁気エンコーダが位置特性値を表す更に処理可能な出力信号を発生するために、外側ハウジング（１４）またはピストンロッド（１２）に定置連結された或る数の磁界センサ（２６）と協働することを特徴とする装置（４）。
【請求項１０】
制御ユニット（８）を備えた、ショックアブソーバを制御するためのシステム（１）であって、制御ユニットの入力側が請求項９記載のショックアブソーバ運動を検出するための装置に接続され、制御ユニットがこの装置によって発生した出力信号に依存して、ショックアブソーバ（２）に付設されたアクチュエータ（６）のための作動コマンドを発生する、システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側ケーシング内にその縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッドを備えたショックアブソーバに関する。本発明は更に、ショックアブソーバ運動を検出するための装置、特にこのようなショックアブソーバのため装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のごとく外側ハウジングとその中に縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッドとを備えたショックアブソーバと、このショックアブソーバ運動を検出するための付設の装置は一般的に、機械技術、設備技術または装置技術、特に自動車技術において使用可能である。一般的に動的な車両コントロールのための設計と関連して行われる、自動車の電子式スタビリティコントロールのための最新の設計の場合、ショックアブソーバコントロール装置を使用することができる。このショックアブソーバコントロール装置は走行状態を安定させるためおよび／または改善するために、インテリジェントな電子ブレーキ制御システムおよび／または操舵制御システムにおいてこのような情報を利用するために設けられている。
【０００３】
このようなシステムの場合、個々のショックアブソーバにアクチュエータが付設される。このアクチュエータによって、それぞれのショックアブソーバの減衰状態を変更することができる。その際、アクチュエータを適切に制御することにより、自動車の走行状態を状況に依存して安定化および／または改善することができる。これを可能にするために、要求および状況に依存した、それぞれのアクチュエータの適切な制御が、特に実際に検出された実際状態の評価と、目標状態とを考慮して行われる。このようなシステムの場合、それぞれの実際状態、特に、通常はシャーシに固定された外側ハウジングに対する、ピストンロッドの実際の位置決めを適切に考慮することができるようにするために、位置特性値および／またはショックアブソーバ運動を検出するための設計が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の根底をなす課題は、簡単で頑丈な手段によって、特に外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置を確実に検出するために適している、上記種類のショックアブソーバを提供することである。更に、このようなショックアブソーバを使用するために適した、ショックアブソーバ運動を検出するための装置を提供すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明に従い、ショックアブソーバにおいて、ピストンロッドまたは外側ハウジングが磁気エンコーダを備え、このエンコーダが縦方向に沿って調整（変調）された磁力線および／または調整（変調）された磁界の強さを有する永久磁化された材料を含んでいることによって解決される。
【０００６】
その際、本発明は、ショックアブソーバの構成要素の間の位置特性値を検出する際に、その際予想される比較的に大きな機械的な応力を考慮して、測定値ピックアップのためのきわめて信頼性の高い設計思想を設けるべきである。その際、高い信頼性と故障しにくさのために、特に非接触式に測定値をピックアップすべきである。これを可能にするために、磁気的な補助手段を用いて測定値がピックアップされる。この場合、ピストンロッドまたは外側ハウジングは、その縦方向の位置特性値を示す適切な磁気コーディングを備えている。
【０００７】
磁気エンコーダの磁力線または磁界の強さの変調の検出は特に、外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置変更を検出するために適している。更に、外側ハウジングに対するピストンロッドの絶対位置に関する、後続の処理で有利に利用可能な特性値を提供できるようにするために、有利な実施形では、磁気エンコーダが別個に読み取り可能な位置マークを備えている。この位置マークは位置を評価するために基準値または校正基礎として使用可能である。その際、位置マークが付設のセンサによって検出可能な固有のコーディングを備えていると有利である。その際、コーディングのために、例えば金属製の位置マークを設けることができる。この位置マークは付設の金属検出器とセンサによって選択的に検出可能である。その代わりにまたはそれに付加して、位置マークは、そうでないときに設けられるエンコーダの磁化と異なる磁化を有する。この磁化は付設の磁界センサによって検出可能である。
【０００８】
ペダル駆動装置用の位置特性値を検出する用途のために、位置に依存して変調された磁力線または磁界の強さを有する永久磁化された材料を備えた磁気エンコーダが、独国特許出願公開第１００１００４２号明細書によって知られている。エンコーダと、このエンコーダと協働するセンサの実施形に関して、この独国特許出願公開第１００１００４２号明細書の開示内容が完全に取り込まれる。その際、磁気エンコーダは特にピストンロッドの縦方向に見て、連続する多数の磁化領域を備えている。この磁化領域は磁化方向が交替しているかあるいは縦方向に沿って連続的に増大または低下する磁化を有する永久磁化された材料を備えている。
【０００９】
その際、磁気エンコーダがピストンロッドに配置されていると、きわめて簡単な構造が達成可能である。ショックアブソーバと、付設の測定値のピックアップ装置をきわめて簡単に組み立てることができるようにするために、磁気エンコーダがピストンロッドの縦軸線周りに回転対称に形成されていると有利である。それによって、ピストンロッドと相対的な磁気エンコーダの方向に関係なく、均一な強さのはっきりした磁化を検出することができる。これは、磁化エンコーダがほぼ管状に形成され、評価範囲においてピストンロッドを形状拘束的に取り囲んでいることにより、きわめて簡単に達成可能である。その際、ショックアブソーバ運動を安定させるための、外側ハウジングと相対的なピストンロッドのきわめて確実な案内は、ピストンロッドを取り囲む磁気エンコーダが有利な実施形に従って溝または隆起部を備えていない特に円筒状の外側表面を形成していることによって達成される。
【００１０】
一方では機械的な作用による磁気エンコーダの損傷を回避するため、他方ではきわめてコンパクトな構造を可能にするために、磁気エンコーダは他の有利な実施形に従って、磁気を伝導しない材料によって形成された保護スリーブによって取り囲まれている。
【００１１】
外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置決めのための測定値を検出するために、ショックアブソーバがピストンロッドまたは外側ハウジングの磁気コーディングを検出するために適したセンサを備えていると合目的である。そのために、ショックアブソーバが、外側ハウジングまたはピストンロッドに定置連結された或る数の磁界センサを備えていると有利である。この磁気センサは場合によっては付設のセンサ回路を付け足すことが可能である。その際、磁界センサは好ましくは、磁力線の全体または一部を後で処理可能な出力信号に変形するように形成されている。この場合、変位測定のために使用される磁界センサは特に、ＡＭＲ原理、ＧＭＲ原理またはホール原理に従って作動可能である。その際、磁気プローブとして、好ましくは例えばWO 0151893 から知られているＡＭＲブリッジ組み合わせが使用される。
【００１２】
コンパクトで、信頼性があってそして頑丈な構造のために、磁界センサがセンサ支持体に配置され、このセンサ支持体が磁気エンコーダを備えたピストンロッドを同心的に取り囲んでいると有利である。その際、センサ支持体が好ましくは場合によっては付設のセンサ信号処理部と一緒に、外側ハウジング内に、従ってショックアブソーバ管内に配置されるので、コンパクトな構造に加えて、敏感なセンサのきわめて効果的な機械的保護が保証される。
【００１３】
他の実施形では、磁界センサが構造的にまとめられてセンサ集合体を形成し、このセンサ集合体が給電路および／またはこの給電路を接続するためのプラグ要素を備えている。その際、センサ集合体がスナップ止め連結部または係止連結部、特にリング状係止部を介して、外側ハウジングに連結されていると有利である。
【００１４】
特に上記種類のショックアブソーバの運動を検出するための装置において、上記課題は、ショックアブソーバのピストンロッドまたは外側ハウジングに配置された磁気エンコーダが、縦方向に沿って変調された磁力線および／または変調された磁界強さを有する永久磁化された材料を備え、磁気エンコーダが位置特性値を表す更に処理可能な出力信号を発生するために、外側ハウジングまたはピストンロッドに定置連結された或る数の磁界センサと協働する。
【００１５】
きわめて有利な実施形では、ショックアブソーバと、ショックアブソーバ運動を検出するための付設の装置が、ショックアブソーバ制御のためのシステムで使用される。このシステムは制御ユニットを備え、この制御ユニットの入力側は上記種類のショックアブソーバ運動を検出するための装置に接続され、制御ユニットはこの装置によって発生した出力信号に依存して、ショックアブソーバに付設されたアクチュエータのための作動コマンドを発生する。
【００１６】
その際、ショックアブソーバコントロールを検出するための装置は特に、外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置移動および／または外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置を示す出力信号を供給することができる。この出力信号は例えば外側ハウジングと相対的なピストンロッドの移動を示す速度特性値を求めるためにまたはそれから導き出される加速度特性値を求めるために使用可能である。この特性値に依存して、例えばショックアブソーバの減衰状態に対して、状況に依存して適切に影響を及ぼすことができる。この場合、外側ハウジングと相対的なピストンロッドの速度に依存して、弁または絞り弁の適切な制御によって、圧油またはショックアブソーバ油のための流通開口を開放することができる。
【００１７】
本発明によって得られる効果は特に、ショックアブソーバで磁気エンコーダを使用することによって、比較的に簡単構造で、ショックアブソーバの外側ハウジングと相対的なピストンロッドの移動を示す測定値を、非接触式に、従ってきわめて確実に検出することができることにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図に基づいて本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１９】
すべての図において同じ部品には同じ参照符号が付けてある。
【００２０】
図１はショックアブソーバ制御のためのシステム１を概略的に示している。ショックアブソーバ２はピストンロッド運動を検出するための装置４と、減衰状態を変更可能なアクチュエータ６を備えている。状況に依存して走行状態を安定化および／または改善するために、センサとアクチュエータ６が電子コントローラ８と協働する。更に、ピストンロッド運動のセンサによる測定量を、情報を処理する他の車両システム、特にブレーキシステムおよび操舵システムに供給可能である。そのために、信号伝達経路１０、好ましくは本実施の形態ではデータバス（例えばＣＡＮ）が設けられている。
【００２１】
図２は、クルップ・ビルシュタイン(Krupp Bilstein)社の簡単なショックアブソーバ２を示している。運転中、ピストンロッド１２は外側ハウジング１４と相対的に動く。本発明による装置は、この直線運動を測定するために使用される。変位センサは摺動可能な要素とステータを備えている。摺動可能な要素は磁気エンコーダを備えている。ステータにはセンサモジュールが定置されて連結されている。このセンサモジュールはＡＭＲ原理、ＧＭＲ原理またはホール原理に従って作動可能である。摺動可能な要素は特にステータに連結された軸受によって案内される。
【００２２】
図３は、ピストンロッド１２を変形したこのようなショックアブソーバ２を示している。ピストンロッド１２は評価範囲１６において同心的に細くなっていて、管状の磁気エンコーダ１８によって取り囲まれている。エンコーダ１８は定置されていてピストンロッド１２に連結されている。エンコーダ１８自体は磁気を通さない材料で形成された保護スリーブ２０によって取り囲まれている。その際、エンコーダ管の外径は磁気を通さない保護管または保護スリーブ２０の内側寸法だけ、ピストンロッド１２の細くなっていない直径に対して縮小している。その際、保護管の外径は、ピストンロッド１２、エンコーダ１８および保護スリーブ２０によって外側範囲１６内で形成された複合体が細くなっていないピストンロッド１７と共に、エッジのないピストンロッドを形成するように選定されている。このピストンロッドの機械的な摩擦特性および滑り特性は図２に示した従来のピストンロッドの摩擦特性および滑り特性に一致している。
【００２３】
図４は本発明による装置全体を概略的に示している。エンコーダ１８を備えたピストンロッド１２はセンサ支持体２２によって同心的に取り囲まれている。センサ支持体２２はショックアブソーバ２の外側ハウジング１４に機械的に固定連結されている。この連結は本実施の形態ではリング状の係止部２４によって示してある。センサ支持体２２には、磁気に敏感な１個または複数の磁界センサ２６が挿入されている。この磁界センサはエンコーダ１８の磁極パターンを走査する。本実施の形態では２個の磁界センサ２６が設けられている。この磁界センサはセンサ支持体２２に鋳込まれているかまたは射出成形されている。センサモジュールは有利な実施の形態では磁界を感知するプローブと、得られたエンコーダ信号を前処理するための所属の電子回路とを含んでいる。ケーブル２８はセンサモジュールの信号をセンサ支持体２２から電子コントローラ８（図１）に案内する。
【００２４】
図５は、エンコーダ１８として設けられたエンコーダ管３０を回転対称に磁化するセンサとエンコーダの組み合わせの第１の実施の形態を示している。磁化パターンは交互に設けられたリング状の均一なＮ極領域とＳ極領域からなっている。このＮ極領域とＳ極領域は空隙３２を介して磁界センサ２６によって走査される。プローブの信号は電子回路３４によって次のように処理される。すなわち、電子回路の出力部で、増分情報、すなわち交互の磁化方向の周期を上回るときの変位Δｘに関する情報を有する電気信号３６と、電気的な正負符号識別３８が供されるように処理される。この正負符号識別は電子コントローラ８に伝送可能である。プローブと回路３４は一緒に、上記のセンサモジュールを形成する。この場合、増分信号は変位増分Δｘだけ行われたピストンロッド変位の事象を示し、正負符号は移動の方向を符号化している。エンコーダ１８を使用することにより、センサ支持体２２がエンコーダ１８に対して回転対称に方向づけしないで取付け可能であり、センサ支持体２２とピストンロッド１２の後続の相対回転運動が測定に影響を及ぼさないという技術的な利点がある。このセンサとエンコーダの組み合わせは好ましくは、相対的な変位、その速度および加速度を基礎としてショックアブソーバを動的に制御するために使用される。
【００２５】
図６はセンサとエンコーダの組み合わせの第２の実施の形態を示している。この組み合わせは、外側ハウジング１４と相対的なピストンロッド１２の絶対位置を求めるために特に適している。そのために、エンコーダ１８は位置マーク４０を備えている。この位置マークは基準値または校正基礎のように特別におよび選択的に読み取り可能である。その際、図６の実施の形態では、エンコーダ１８の本来の磁気符号化部が周方向においてエンコーダを部分的に取り囲んでいる。これに対して、位置マーク４０は対の極４２，４４を備えている。この対の極はその周方向においてエンコーダ１８を完全に取り囲み、信号の単位長Δｙの一定数の増分４６がこの対の極に割り当てられている。この場合、位置マーク４０には、適切に位置決めされた、センサ５０としての磁界センサが特別に付設されている。このセンサはその位置決めに基づいて、対の極４２，４４の磁化にのみ応答する。エンコーダ管をピストンロッド１２に固定し、位置マーク４０の位置を知ることにより、絶対位置の割り当てが一義的であり、位置マーク４０の通過の際、これに基づいて校正することができる。同時に、位置マーク４０の範囲には、位置検出の観点から冗長性がある。この冗長性は安全のために使用可能である。しかし、この実施の形態はセンサ支持体２２に対するピストンロッドの構造的な方向づけを必要とする。
【００２６】
図７はセンサとエンコーダの組み合わせの第３の実施の形態を示している。この場合、位置マーク４０は磁化されていない識別部によって形成されている。この実施の形態の場合、２個の異なる磁界センサ２６と、それぞれ付設された回路３４が使用される。この磁界センサと回路は基本的には前述のように作用する。位置マーク４０は磁気的に作用しない材料領域によって形成されている。この材料領域は例えば、容量性プローブまたは金属検出器の作用原理に一致するプローブによって、特別に割り当てられたセンサ５０として形成されている。センサとして５０として設けられた金属検出器の信号は信号処理回路５２によって特性信号５４に処理される。前述のように、領域を位置マーク４０に位置的に固定割り当てすることにより、絶対位置に校正を自動的に行うことができる。例えば図５に示すように、方向づけられていない組込みの利点をここでも利用可能である。
【００２７】
図８は本発明の第４の実施の形態を示している。この実施の形態はエンコーダ１８と磁界センサ２６の間で方向づけを必要とする。上述の種類のセンサモジュールは管状のエンコーダ１８を走査する。このエンコーダの磁化はＮ極とＳ極の対によって生じる。Ｎ極とＳ極の対の中立領域（磁力線が円筒の表面に対してほぼ平行に延びる）は、エンコーダ縦軸線に沿ってらせん状に巻きつく。らせんの回転長さは次のように選定されている。すなわち、エンコーダの位置と一義的に組み合わせられた磁気的なベクトル方向が、センサモジュールと相対的なエンコーダ１８の各位置に割り当てられるように選定されている。このベクトル方向はセンサモジュールによって検出される。この構造の利点は、ショックアブソーバ２の外管と相対的な位置の一義的な絶対値がピストンロッド１２の各々の位置に割り当て可能であることにある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ショックアブソーバ制御装置の概略図である。
【図２】簡単なショックアブソーバを示す図である。
【図３】変形されたピストンロッドを備えたショックアブソーバを示す図である。
【図４】装置の概略図である。
【図５】センサとエンコーダの組み合わせの第１の実施の形態を示す図である。
【図６】センサとエンコーダの組み合わせの第２の実施の形態を示す図である。
【図７】センサとエンコーダの組み合わせの第３の実施の形態を示す図である。
【図８】センサとエンコーダの組み合わせの第４の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１                システム
２                ショックアブソーバ
４                装置
６                アクチュエータ
８                コントローラ
１０              信号伝達経路
１２              ピストンロッド
１４              外側ハウジング
１６              評価範囲
１８              エンコーダ
２０              保護スリーブ
２２              センサ支持体
２４              係止部
２６              磁界センサ
２８              ケーブル
３０              エンコーダ管
３２              空隙
３４              回路
３６              電気信号
３８              正負符号識別
４０              位置マーク
４２，４４        対の極
４６              増分
５０              センサ
５２              信号処理回路
５４              特性信号
【図１】
2005531736.tif 000003
【図２】
2005531736.tif 000004
【図３】
2005531736.tif 000005
【図４】
2005531736.tif 000006
【図５】
2005531736.tif 000007
【図６】
2005531736.tif 000008
【図７】
2005531736.tif 000009
【図８】
2005531736.tif 000010
【国際調査報告】
2005531736.tif 000011
2005531736.tif 000012
2005531736.tif 000013
2005531736.tif 000014
2005531736.tif 000015
2005531736.tif 000016