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DE20314275U1 - Tilt meter adapted for use on crane outrigger has pendulum swinging on ball bearing and accommodated in fluid-filled chamber to damp oscillations - Google Patents

Tilt meter adapted for use on crane outrigger has pendulum swinging on ball bearing and accommodated in fluid-filled chamber to damp oscillations

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DE20314275U1
DE20314275U1 DE20314275U DE20314275U DE20314275U1 DE 20314275 U1 DE20314275 U1 DE 20314275U1 DE 20314275 U DE20314275 U DE 20314275U DE 20314275 U DE20314275 U DE 20314275U DE 20314275 U1 DE20314275 U1 DE 20314275U1
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DE
Germany
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pendulum
chamber
inclination sensor
sensor according
pendulum axis
Prior art date
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Application number
DE20314275U
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German (de)
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Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
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Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
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    • G01C9/02Details
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    • GPHYSICS
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Abstract

The chamber (14) for the pendulum (72) is U-shaped as seen along the axis of the pendulum shaft, and is filled with a damping fluid. The pendulum has an arcuate weight held at its ends by triangular brackets (66,68) with stiffening ribs (70). Permanent magnets (88) on the shaft are used as part of an angle-measuring system with a magneto-resistive sensor. There is a baseplate (36) holding bearings for the shaft (34) at the top of the housing (10).

Description

GebrauchsmusteranmeldungUtility model application Fernsteuergeräte Kurt Oelsch GmbH. Jahnstraße 68+70, D-12347 BerlinRemote control devices Kurt Oelsch GmbH. Jahnstraße 68+70, D-12347 Berlin NeigungsaufhehmerTilt sensor

Die Neuerung betrifft einen Neigungsaumehmer mit einem Gehäuse, einem flüssigkeitsgedämpften, mit einer Pendelwelle um eine Pendelachse schwenkbaren Pendel und einem auf die Drehbewegung des Pendels um die Pendelachse ansprechenden Winkelsensor.The innovation concerns an inclination sensor with a housing, a fluid-damped pendulum that can be pivoted about a pendulum axis using a pendulum shaft, and an angle sensor that responds to the rotational movement of the pendulum about the pendulum axis.

Neigungsaumehmer sind Sensoren, die an Bauteilen. z.B. einem Kranausleger, angebracht werden und den Winkel liefern, den das Bauteil mit der Vertikalen bildet. Diese Winkel sind zusammen mit anderen Daten wie der Ausfahrlänge des Kranauslegers relevant für die Stabilität des Krans. Solche Neigungsaumehmer enthalten ein Pendel und einen Winkelgeber. Der Winkelgeber mißt die Lage des Pendels relativ zu einem Gehäuse. Das Pendel muß gedämpft werden, um stabile Meßwerte zu erhalten.Inclinometers are sensors that are attached to components, e.g. a crane boom, and provide the angle that the component forms with the vertical. These angles, together with other data such as the extension length of the crane boom, are relevant for the stability of the crane. Such inclinometers contain a pendulum and an angle sensor. The angle sensor measures the position of the pendulum relative to a housing. The pendulum must be dampened in order to obtain stable measured values.

Der Winkelgeber ist bei bekannten Neigungsaumehmern ein Potentiometer, ein induktiver Geber oder ein optoelektronischer Geber. Zur Dämpfung kann eine Dämpfungsflüssigkeit dienen. Es sind aber auch Neigungsaumehmer mit einer Wirbelstromdämpfung bekannt.In known inclinometers, the angle sensor is a potentiometer, an inductive sensor or an optoelectronic sensor. A damping fluid can be used for damping. However, inclinometers with eddy current damping are also known.

Es sind weiterhin Sensoreinrichtungen zum Erfassen der Winkellage eines drehbaren Teils unter Verwendung von magentfelderzeugenden Mittel und eines auf die Richtung des Magnetfeldes ansprechenden Sensors sind in vielen verschiedenen Ausführungen bekannt. Eine solche Sensoreinrichtung ist dem Aufsatz "Magneto-resistive Sensorsysteme für Automobilanwendungen am Beispiel eines integrierten Winkelmeßsystems" von Dr. Klaus Dietmayer bekannt. An einer Stirnseite einerFurthermore, sensor devices for detecting the angular position of a rotating part using magnetic field generating means and a sensor that responds to the direction of the magnetic field are known in many different designs. One such sensor device is known from the article "Magneto-resistive sensor systems for automotive applications using the example of an integrated angle measuring system" by Dr. Klaus Dietmayer. On one end of a

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rotierenden Welle ist ein Permanentmagnet befestigt, welcher sich mit der Welle dreht. Gegenüber dem Permanentmagneten ist ein magneto-resistiver Sensor an einer Leiterplatte angeordnet. Der magneto-resistive Sensor enthält ferromagnetisches Material, dessen elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von der Richtung des Magnetfeldes des Permanentmagneten ändert (magneto-resistiver Effekt). Dies wird zur Messung der Winkellage des Permanentmagneten und damit auch der Winkellage der Welle ausgenutzt. In einer nachgeschalteten Auswerteelektronik werden die elektrische Ausgangssignale des Sensors weiterverarbeitet und ausgewertet, so daß die Auswerteelektronik ein Signal als Maß für die Winkellage der Welle liefert.A permanent magnet is attached to the rotating shaft and rotates with the shaft. A magneto-resistive sensor is arranged on a circuit board opposite the permanent magnet. The magneto-resistive sensor contains ferromagnetic material whose electrical resistance changes depending on the direction of the permanent magnet's magnetic field (magneto-resistive effect). This is used to measure the angular position of the permanent magnet and thus also the angular position of the shaft. The electrical output signals of the sensor are further processed and evaluated in downstream evaluation electronics, so that the evaluation electronics deliver a signal as a measure of the angular position of the shaft.

Die Viskosität üblicher Dämpfungsflüssigkeiten ist stark temperaturabhängig. Das bringt Probleme mit sich, wenn die Neigungsaufnehmer unter stark unterschiedlichen klimatischen Bedingungen eingesetzt werden sollen. Es gibt Dämpfungsflüssigkeiten, deren Viskosität weitestgehend temperaturunabhängig ist oder jedenfalls eine sehr flache Charakteristik von Viskosität über Temperatur aufweisen. Jedoch sind solche Dämpfungsflüssigkeiten vergleichsweise teuer. Wirbelstromdämpfung erfordert wiederum einen starken Magneten. Ein solcher Magnet kann einen induktiven Winkelgeber beeinflussen. Insbesondere ist in Verbindung mit einem starken Magneten für die Dämpfung ein magneto-resistiver Sensor der vorstehend erwähnten Art nicht einsetzbar. Ein solcher Sensor bietet aber Vorteile insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit. Es ist weiterhin für manche Anwendungen erwünscht, einen Neigungsaufnehmer mit möglichst geringen Abmessungen einsetzen zu können.The viscosity of conventional damping fluids is highly temperature-dependent. This causes problems if the inclination sensors are to be used under very different climatic conditions. There are damping fluids whose viscosity is largely independent of temperature or at least has a very flat characteristic of viscosity over temperature. However, such damping fluids are comparatively expensive. Eddy current damping, in turn, requires a strong magnet. Such a magnet can influence an inductive angle sensor. In particular, a magneto-resistive sensor of the type mentioned above cannot be used in conjunction with a strong magnet for damping. However, such a sensor offers advantages, particularly in terms of accuracy. For some applications, it is also desirable to be able to use an inclination sensor with the smallest possible dimensions.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kompakten aber dabei sehr genauen Neigungsaufhehmer zu schaffen.The innovation is therefore based on the task of creating a compact but very precise inclination sensor.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the innovation, this task is solved by

(a) das Gehäuse eine das Pendel enthaltene ersten Kammer und eine in Richtung der Pendelachse an die erste Kammer anschließende von dieser durch eine nichtmagnetisierbare Trennwand getrennte zweite Kammer aufweist,(a) the housing has a first chamber containing the pendulum and a second chamber adjoining the first chamber in the direction of the pendulum axis and separated from the first chamber by a non-magnetizable partition,

(b) die Pendelwelle angrenzend an die Trennwand einen radial zur Pendelachse magnetisierten Dauermagneten trägt(b) the pendulum shaft carries a permanent magnet magnetized radially to the pendulum axis adjacent to the partition wall

(c) die erste Kammer mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist,
5
(c) the first chamber is filled with a damping fluid,
5

(d) in der von Dämpfungsflüssigkeit freien zweiten Kammer ein senkrecht zur Pendelachse eine Leiterplatte mit einem magneto-resistiven Sensor angeordnet ist.(d) in the second chamber free of damping fluid, a circuit board with a magneto-resistive sensor is arranged perpendicular to the pendulum axis.

Es sind somit in einem Gehäuse zwei Kammern gebildet. Die eine Kammer enthält das Pendel und eine Dämpfungsflüssigkeit. Die andere Kammer, die sehr flach ausgebildet sein kann, ist von Dämpfungsflüssigkeit frei und enthält eine Leiterplatte mit einem magneto-resistiven Sensor. Die Trennwand zwischen den Kammern besteht aus einem nicht-magnetisierbaren Material, z.B. Aluminium. Auf der Pendelwelle des Pendels sitzt ein diamatral magnetisierter Dauermagnet. Dieser Dauermaget wirkt durch die Trennwand hindurch auf den magneto-resistiven Sensor. Dieser magneto-resistive Sensor liefert einen Neigungswinkel mit hoher Genauigkeit. Diese Anordnung kann sehr klein und kompakt ausgeführt werden.Two chambers are thus formed in one housing. One chamber contains the pendulum and a damping fluid. The other chamber, which can be very flat, is free of damping fluid and contains a circuit board with a magneto-resistive sensor. The partition between the chambers is made of a non-magnetizable material, e.g. aluminum. A diametrically magnetized permanent magnet sits on the pendulum shaft of the pendulum. This permanent magnet acts through the partition on the magneto-resistive sensor. This magneto-resistive sensor provides an inclination angle with high accuracy. This arrangement can be made very small and compact.

Ausgestaltungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.
20
Embodiments of the innovation are the subject of the subclaims.
20

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the innovation is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Fig.l ist eine teilweise aufgebrochen gezeigte, perspektivische Darstellung einesFig.l is a partially broken away perspective view of a

Neigungsaufnehmers.Inclinometer.

Fig.2Fig.2

zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den Neigungsaufnehmer.shows a vertical longitudinal section through the inclination sensor.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Neigungsaufnehmers mit dem Lagerkörper undFig. 3 shows a cross section of the inclination sensor with the bearing body and

dem Pendel senkrecht zur Pendelachse geschnitten.the pendulum is cut perpendicular to the pendulum axis.

Fig.4 zeigt eine Draufsicht des Neigungsaufnehmers, wobei die AbdeckungFig.4 shows a top view of the inclination sensor, with the cover

teilweise weggebrochen ist.has partially broken away.

Fig. 5 zeigt eine Einzelansicht des Lagerkörpers und des Pendels in Richtung derFig. 5 shows a single view of the bearing body and the pendulum in the direction of

Pendelachse gesehen.Swing axle seen.

Fig.6Fig.6

ist eine Seitenansicht des Lagerkörpers und Pendels.is a side view of the bearing body and pendulum.

Fig.7Fig.7

ist eine perspektivische Darstellung des Lagerkörpers und Pendels.is a perspective view of the bearing body and pendulum.

In Fig.l ist mit 10 das Unterteil eines im wesentlichen würfelförmigen Gehäuses bezeichnet. Das Unterteil 10 ist durch eine Abdeckung 12 (Fig.2 und 3) oben abgeschlossen. Das Gehäuse bildet eine erste Kammer 14 und eine zweite Kammer 16.In Fig. 1, the lower part of a substantially cube-shaped housing is designated by 10. The lower part 10 is closed at the top by a cover 12 (Figs. 2 and 3). The housing forms a first chamber 14 and a second chamber 16.

Die erste Kammer 14 ist von der zweiten Kammer durch eine Trennwand 18 aus nichtmagnetisierbarem Material getrennt. Im vorliegenden Fall ist das gesamte Gehäuseunterteil 10 einschließlich der Trennwand 18 als integrales Aluminium-Spritzgußteil hergestellt.The first chamber 14 is separated from the second chamber by a partition 18 made of non-magnetizable material. In the present case, the entire housing base 10 including the partition 18 is manufactured as an integral aluminum injection molded part.

Die erste Kammer 14 ist seitlich begrenzt durch zwei parallele Seitenwände 20 und 22, die durch einen zylindrischen Wandungsteil 24 verbunden sind (Fig.3). Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, schließen sich an die Seitenwände 20 und 22 in deren Verlängerung Wandungsabschnitte 26 und 28 an, die sich bis über die Tiefe des zylindrischen Wandungsteils erstrecken, so das insgesamt ein quaderförmiges Gehäuse entsteht. Der zylindrische Wandungsteil 24 ist um eine Pendelachse 30 gekrümmt. An den Stirnseiten ist die erste Kammer 14 einmal begrenzt durch die Stirnwand 32 des Unterteils 10 und zum anderen durch die Trennwand 18.The first chamber 14 is laterally delimited by two parallel side walls 20 and 22, which are connected by a cylindrical wall part 24 (Fig. 3). As can be seen from Fig. 3, the side walls 20 and 22 are extended by wall sections 26 and 28, which extend beyond the depth of the cylindrical wall part, so that a cuboid-shaped housing is formed overall. The cylindrical wall part 24 is curved about a pendulum axis 30. At the front sides, the first chamber 14 is delimited on the one hand by the front wall 32 of the lower part 10 and on the other hand by the partition wall 18.

In die erste Kammer 14 des Unterteils 10 des Gehäuses ragt ein Lagerkörper 34 hinein. Der Lagerkörper 34 bildet eine Basisplatte 36 und einen Lagerteil 38. Der Lagerteil 38 weist zu den Seitenwänden 20 und 22 parallele Seitenflächen 40 und 42 auf, die durch eine zu der Pendelachse 30 koaxiale Zylinderfläche 44 auf. Zwischen dem Lagerteil 38 und der Basisplatte 36 weist der Lagerkörper 34 dachförmige Schrägflächen 46 und 48 auf. Durch den Lagerteil 38 des Lagerkörpers 34 erstreckt sich eine zu der Pendelachse 30 koaxiale Lagerbohrung 50. In der Lagerbohrung 50 sitzen im Abstand voreinander zwei reibungsarme Kugellager 52 und 54. In den Kugellagern 52 und 54 ist eineA bearing body 34 projects into the first chamber 14 of the lower part 10 of the housing. The bearing body 34 forms a base plate 36 and a bearing part 38. The bearing part 38 has side surfaces 40 and 42 parallel to the side walls 20 and 22, which are separated by a cylindrical surface 44 coaxial with the pendulum axis 30. Between the bearing part 38 and the base plate 36, the bearing body 34 has roof-shaped inclined surfaces 46 and 48. A bearing bore 50 coaxial with the pendulum axis 30 extends through the bearing part 38 of the bearing body 34. Two low-friction ball bearings 52 and 54 are located in the bearing bore 50 at a distance from one another. In the ball bearings 52 and 54, a

Pendelwelle 56 gelagert. Die Basisplatte 36 des Lagerkörpers 34 hat doppel-T-förmige Grundform. An den beiden Seitenkanten sind vorstehende Nasen 56, 58, 60, 62 vorgesehen. Jede der Nasen 56, 58, 60, 62 weist auf der Innenseite eine Stufe 64 auf.Pendulum shaft 56 is mounted. The base plate 36 of the bearing body 34 has a double-T-shaped basic form. Protruding lugs 56, 58, 60, 62 are provided on the two side edges. Each of the lugs 56, 58, 60, 62 has a step 64 on the inside.

Auf den aus der Lagerbohrung herausragenden Enden der Pendelwelle 56 sind Seitenwangen 66 und 68 von kreissektorförmiger Grundform fest angebracht. Die Seitenwangen 66 und 68 sind Blechteile mit Verstärkungssicken 70. Zwischen den Seitenwangen erstreckt sich ein Pendelkörper 72. Der Pendelkörper 72 bildet einen Sektor eines dickwandigen Hohlzylinders, der um die Pendelachse 30 gekrümmt ist.Side cheeks 66 and 68 of circular sector-shaped basic form are firmly attached to the ends of the pendulum shaft 56 protruding from the bearing bore. The side cheeks 66 and 68 are sheet metal parts with reinforcing beads 70. A pendulum body 72 extends between the side cheeks. The pendulum body 72 forms a sector of a thick-walled hollow cylinder which is curved around the pendulum axis 30.

Die Stirnwand 32 weist an ihrem oberen Rand rechteckige Randausnehmungen 74 und 76 auf. Dort springt die Innenfläche der Stirnwand am oberen Rand zurück. Unterhalb dieser zurückspringenden Innenflächenteile sind rechteckige Auflageflächen 78 gebildet. In entsprechender Weise bildet die Trennwand 18 an ihrem oberen Rand Randausnehmungen 80 mit zurückspringenden Innenflächenteilen aus, von denen i Fig. 1 wegen der abgebrochenen Darstellung der Trennwand nur eine zu sehen ist, wobei unterhalb dieser zurückspringenden Innenflächenteile ebenfalls rechteckige Auflageflächen gebildet sind. In diese Randausnehmungen 74, 76 bzw. 80 greifen die Nasen 56, 58 bzw. 60 (62) der Basisplatte 36 des Lagerkörpers 34. Die Nasen 56, 58 und 60, 62 liegen dann auf den Auflageflächen, z.B. 78, auf. Die Flächen der Stufen 64 sichern die Lage des Lagerkörpers 34 in axialer und seitlicher Richtung, d.h. in Richtung der Pendelachse 30 und quer dazu. Die Tiefe der Randausnehmungen 74,76, 80 und die Dicke der Nasen 56, 58, 60, 62 ist so gewählt, daß die obere Fläche des Lagerkörpers 34 im wesentlichen in einer Ebene mit dem oberen Rand der Seitenwand 32 bzw. der Trennwand 18 liegt.The front wall 32 has rectangular edge recesses 74 and 76 on its upper edge. There, the inner surface of the front wall recedes at the upper edge. Rectangular support surfaces 78 are formed below these receding inner surface parts. In a corresponding manner, the partition wall 18 forms edge recesses 80 with receding inner surface parts on its upper edge, of which only one can be seen in Fig. 1 because the partition wall is shown in a broken-off manner, with rectangular support surfaces also being formed below these receding inner surface parts. The lugs 56, 58 and 60 (62) of the base plate 36 of the bearing body 34 engage in these edge recesses 74, 76 and 80. The lugs 56, 58 and 60, 62 then rest on the support surfaces, e.g. 78. The surfaces of the steps 64 secure the position of the bearing body 34 in the axial and lateral direction, i.e. in the direction of the pendulum axis 30 and transversely thereto. The depth of the edge recesses 74, 76, 80 and the thickness of the lugs 56, 58, 60, 62 are selected such that the upper surface of the bearing body 34 lies essentially in a plane with the upper edge of the side wall 32 or the partition wall 18.

Die Trennwand 18 hat in einem unteren Bereich 82 und in Seitenbereichen 82 beiderseits der Pendelwelle 56 normale Dicke wie die übrigen Wände, z.B. 32, des Gehäuses. In einem Mittelbereich 86, der von der Pendelachse 30 durchstoßen wird, ist die Dicke der Trennwand vermindert, wie am besten aus Fig.2 ersichtlich ist. Auf der Pendelwelle sitzt ein diametral magnetisierter Dauermagnet 88. Der Dauermagnet 88 erzeugt durch die den Mittelbereich 86 der Trennwand 18 hindurch in der zweiten Kammer 16 ein radial zu der Pendelachse 30 verlaufendes Magnetfeld. Das Magnetfeld dreht sich mit demThe partition wall 18 has a normal thickness in a lower region 82 and in side regions 82 on both sides of the pendulum shaft 56 like the other walls, e.g. 32, of the housing. In a central region 86, which is penetrated by the pendulum axis 30, the thickness of the partition wall is reduced, as can best be seen in Fig.2. A diametrically magnetized permanent magnet 88 is located on the pendulum shaft. The permanent magnet 88 generates a magnetic field running radially to the pendulum axis 30 through the central region 86 of the partition wall 18 in the second chamber 16. The magnetic field rotates with the

Dauermagneten 88 und damit mit der Pendelwelle 56. In der relativ flachen zweiten Kammer 16 sitzt eine Leiterplatte 90. Die Leiterplatte 90 ist in Nuten 92 der verlängerten Seitenwände 20 und 22 und eine Nut 94 am Boden der zweiten Kammer eingeschoben und wird parallel zu der Trennwand 18 gehalten. Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich ist, ist auf der Leiterplatte 90 trennwandseitig ein magneto-resistiver Sensor 96 montiert. Der Sensor 96 fluchtet mit dem Dauermagneten 88 und ist von diesem nur durch den Mittelabschnitt 86 verminderter Dicke getrennt. Auf der entgegengesetzten Seite der Leiterplatte 90 ist die Signalverarbeitungs-Schaltung mit den Bauteilen 98 vorgesehen.Permanent magnet 88 and thus with the pendulum shaft 56. A circuit board 90 is located in the relatively flat second chamber 16. The circuit board 90 is inserted into grooves 92 of the extended side walls 20 and 22 and a groove 94 on the floor of the second chamber and is held parallel to the partition wall 18. As can best be seen in Fig.2, a magneto-resistive sensor 96 is mounted on the circuit board 90 on the partition wall side. The sensor 96 is aligned with the permanent magnet 88 and is only separated from it by the central section 86 of reduced thickness. The signal processing circuit with the components 98 is provided on the opposite side of the circuit board 90.

Die Stirnfläche 100 des Unterteils 10 des Gehäuses trägt eine Dichtung 102 zur Abdichtung der beiden Kammern 14 und 16 gegeneinander und nach außen. Auf das Unterteil 10 ist der Deckel oder die Abdeckung 12 aufgesetzt. Damit sind die Kammern 14 und 16 gegeneinander und gegen die Außenwelt abgedichtet. Die erste Kammer 14 ist mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Die zweite Kammer ist flüssigkeitsfrei. Die Bewegung des Pendels mit der Pendelwelle wird über den Dauermagneten 88 magnetisch dem magneto-resistiven Sensor 96 übermittelt. Die Ausgangssignale der Signalverarbeitungs-Schaltung werden über einen Kabelanschluß 104 abgenommen.The front surface 100 of the lower part 10 of the housing has a seal 102 for sealing the two chambers 14 and 16 from each other and from the outside. The lid or cover 12 is placed on the lower part 10. This seals the chambers 14 and 16 from each other and from the outside world. The first chamber 14 is filled with a damping fluid. The second chamber is free of fluid. The movement of the pendulum with the pendulum shaft is transmitted magnetically to the magneto-resistive sensor 96 via the permanent magnet 88. The output signals of the signal processing circuit are taken via a cable connection 104.

Die Neuerung liefert einen Neigungsaufhehmer mit sehr kleinen Abmessungen und hoher Genauigkeit. Der Neigungsaufhehmer läßt sich auch besonders preisgünstig herstellen. Es ist daher möglich, mehrere solcher Neigungsaufhehmer zur Neigungsmessung um zwei Achsen und/oder zur redundanten Neigungsmessung zu kombinieren.The innovation provides an inclination sensor with very small dimensions and high accuracy. The inclination sensor can also be manufactured at a particularly low cost. It is therefore possible to combine several such inclination sensors for inclination measurement around two axes and/or for redundant inclination measurement.

Die Konstruktion ist so, daß das freie Volumen der ersten Kammer bei voller Beweglichkeit des Pendels klein gehalten wird. Das macht es möglich, eine hochwertige Dämpfungsflüssigkeit zu verwenden, deren Viskositäts-Über-Temperatur-Charakteristik sehr flach verläuft. Die Dämpfung des Pendels ist daher weitestgehend temperaturunabhängig. Der Neigungsaufhehmer kann daher auch mit Flüssigkeitsdämpfung unter stark unterschiedlichen klimatischen Verhältnissen eingesetzt werden. Die Flüssigkeitsdämpfung gestattet wiederum die Verwendung magneto-resistiver Sensoren als Winkelgeber.The design is such that the free volume of the first chamber is kept small when the pendulum is fully mobile. This makes it possible to use a high-quality damping fluid with a very flat viscosity-over-temperature characteristic. The damping of the pendulum is therefore largely independent of temperature. The inclination sensor can therefore also be used with fluid damping under very different climatic conditions. The fluid damping in turn allows the use of magneto-resistive sensors as angle sensors.

Claims (12)

1. Neigungsaufnehmer mit einem Gehäuse, einem flüssigkeitsgedämpften, mit einer Pendelwelle (56) um eine Pendelachse (30) schwenkbaren Pendel und einem auf die Drehbewegung des Pendels um die Pendelachse (30) ansprechenden Winkelsensor (96), dadurch gekennzeichnet daß a) das Gehäuse eine das Pendel enthaltene ersten Kammer (14) und eine in Richtung der Pendelachse (30) an die erste Kammer (14) anschließende von dieser durch eine nicht-magnetisierbare Trennwand (18) getrennte zweite Kammer (16) aufweist, b) die Pendelwelle (56) angrenzend an die Trennwand (18) einen quer zur Pendelachse (30) magnetisierten Dauermagneten (88) trägt c) die erste Kammer (14) mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, d) in der von Dämpfungsflüssigkeit freien zweiten Kammer (16) eine Leiterplatte (90) mit einem im wesentlichen senkrecht zur Pendelachse (30) angeordneten magneto-resistiven Sensor (96) vorgesehen ist. 1. Inclination sensor with a housing, a liquid-damped pendulum pivotable about a pendulum axis ( 30 ) with a pendulum shaft ( 56 ) and an angle sensor ( 96 ) responsive to the rotational movement of the pendulum about the pendulum axis ( 30 ), characterized in that a) the housing has a first chamber ( 14 ) containing the pendulum and a second chamber ( 16 ) adjoining the first chamber ( 14 ) in the direction of the pendulum axis ( 30 ) and separated from the first chamber by a non-magnetizable partition ( 18 ), b) the pendulum shaft ( 56 ) carries a permanent magnet ( 88 ) magnetized transversely to the pendulum axis ( 30 ) adjacent to the partition wall ( 18 ) c) the first chamber ( 14 ) is filled with a damping fluid, d) in the second chamber ( 16 ) free of damping fluid, a circuit board ( 90 ) with a magneto-resistive sensor ( 96 ) arranged substantially perpendicular to the pendulum axis ( 30 ) is provided. 2. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) die erste Kammer (14) ein Paar von gegenüberliegenden, parallelen Seitenwänden (20, 22) aufweist, die durch einen zylindrischen, um die Pendelachse (30) gekrümmten Wandungsteil (24) miteinander verbunden sind, b) die erste Kammer (14) weiterhin durch die Trennwand (18) und eine zu der Pendelachse (30) senkrechte, ebene Stirnwand (32) des Gehäuses begrenzt ist und c) das Pendel einen zylindrischen, ebenfalls um die Pendelachse (30) gekrümmten Pendelkörper (72) aufweist. 2. Inclination sensor according to claim 1, characterized in that a) the first chamber ( 14 ) has a pair of opposite, parallel side walls ( 20 , 22 ) which are connected to one another by a cylindrical wall part ( 24 ) curved about the pendulum axis ( 30 ), b) the first chamber ( 14 ) is further delimited by the partition wall ( 18 ) and a flat end wall ( 32 ) of the housing perpendicular to the pendulum axis ( 30 ) and c) the pendulum has a cylindrical pendulum body ( 72 ) which is also curved around the pendulum axis ( 30 ). 3. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelkörper (72) sich mit Spiel längs des gekrümmten Wandungsteils (24) und zwischen der Stirnwand (32) und der Trennwand (18) erstreckt. 3. Inclination sensor according to claim 2, characterized in that the pendulum body ( 72 ) extends with play along the curved wall part ( 24 ) and between the end wall ( 32 ) and the partition wall ( 18 ). 4. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Kammer (16) von der dem zylindrischen Wandungsteil (24) entgegengesetzten, Seite her ein Lagerkörper (34) eingesetzt ist, der in einer zur Pendelachse (30) koaxialen Lagerbohrung (50) reibungsarme Wälzlager (52, 54) zur Lagerung der Pendelwelle (56) enthält. 4. Inclination sensor according to claim 2 or 3, characterized in that a bearing body ( 34 ) is inserted into the first chamber ( 16 ) from the side opposite the cylindrical wall part ( 24 ), which contains low-friction roller bearings ( 52 , 54 ) for supporting the pendulum shaft ( 56 ) in a bearing bore ( 50 ) coaxial with the pendulum axis ( 30 ). 5. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Lagerkörper (34) eine Basisplatte (36) bildet, die in Randausnehmungen (74, 76; 80) auf den Innenseiten der Trennwand (18) und einer zu der Pendelachse (30) senkrechten, ebenen Stirnwand (32) des Gehäuses eingesetzt ist, b) der Lagerkörper (34) weiterhin einen Lagerteil (38) mit zu den Seitenwänden (20, 22) der ersten Kammer (14) parallelen Seitenflächen (40, 42) aufweist, die durch eine zu der Pendelachse (30) koaxiale Zylinderfläche (44) verbunden sind, wobei sich die Lagerbohrung (50) durch den Lagerkörper (34) erstreckt, und c) der Lagerkörper (34) zwischen Basisplatte (36) und Lagerteil (38) dachförmige Schrägflächen (46, 48) aufweist. 5. Inclination sensor according to claim 4, characterized in that a) the bearing body ( 34 ) forms a base plate ( 36 ) which is inserted into edge recesses ( 74 , 76 ; 80 ) on the inner sides of the partition wall ( 18 ) and a flat end wall ( 32 ) of the housing perpendicular to the pendulum axis ( 30 ), b) the bearing body ( 34 ) further comprises a bearing part ( 38 ) with side surfaces ( 40 , 42 ) parallel to the side walls ( 20 , 22 ) of the first chamber ( 14 ) which are connected by a cylindrical surface ( 44 ) coaxial with the pendulum axis ( 30 ), wherein the bearing bore ( 50 ) extends through the bearing body ( 34 ), and c) the bearing body ( 34 ) has roof-shaped inclined surfaces ( 46 , 48 ) between the base plate ( 36 ) and the bearing part ( 38 ). 6. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pendelkörper (72) zwischen Seitenwangen (66, 68) von kreissektorförmiger Grundform gehalten ist, die mit der Pendelwelle (56) fest verbunden sind und sich zwischen den Stirnflächen des Lagerkörpers (34) und den Stirnwänden der ersten Kammer (14) erstrecken. 6. Inclination sensor according to claim 5, characterized in that the pendulum body ( 72 ) is held between side cheeks ( 66 , 68 ) of circular sector-shaped basic shape, which are firmly connected to the pendulum shaft ( 56 ) and extend between the end faces of the bearing body ( 34 ) and the end walls of the first chamber ( 14 ). 7. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Trennwand (18) in einem von der Pendelachse (30) durchstoßenen Mittelbereich (86) oberhalb eines unteren Bereiches (82) und zwischen zwei Seitenbereichen (84) eine verminderte Dicke besitzt, b) die Randausnehmungen (74, 76; 80) zur Aufnahme der Basisplatte (36) in der Stirnwand (32) des Gehäuses und den Seitenbereichen (84) der Trennwand (18) gebildet sind. 7. Inclination sensor according to claim 5 or 6, characterized in that a) the partition wall ( 18 ) has a reduced thickness in a central region ( 86 ) pierced by the pendulum axis ( 30 ) above a lower region ( 82 ) and between two side regions ( 84 ), b) the edge recesses ( 74 , 76 ; 80 ) for receiving the base plate ( 36 ) are formed in the front wall ( 32 ) of the housing and the side regions ( 84 ) of the partition wall ( 18 ). 8. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (36) doppel-T-förmige Grundform mit an gegenüberliegenden Seitenkanten vorstehenden Nasen (56, 58, 60, 62) besitzt, welche in den Randausnehmungen (74), gehalten sind. 8. Inclination sensor according to claim 7, characterized in that the base plate ( 36 ) has a double-T-shaped basic form with lugs ( 56 , 58 , 60 , 62 ) projecting on opposite side edges, which are held in the edge recesses ( 74 ). 9. Neigungsaufnehmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (56, 58, 60, 62) auf den einander zugewandten Innenseiten Stufen (64) bilden. 9. Inclination sensor according to claim 8, characterized in that the lugs ( 56 , 58 , 60 , 62 ) form steps ( 64 ) on the inner sides facing each other. 10. Neigungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (16) im Vergleich zu der ersten Kammer (14) geringe axiale Abmessungen besitzt und in den Seitenwänden (20, 22) und dem Boden Nuten (92, 94) aufweist, in welche die Leiterplatte (90) eingeschoben ist. 10. Inclination sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second chamber ( 16 ) has small axial dimensions compared to the first chamber ( 14 ) and has grooves ( 92 , 94 ) in the side walls ( 20 , 22 ) and the base, into which the circuit board ( 90 ) is inserted. 11. Neigungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (14, 16) über Dichtungen (102) durch eine Deckplatte (12) abgedeckt sind. 11. Inclination sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the chambers ( 14 , 16 ) are covered by a cover plate ( 12 ) via seals ( 102 ). 12. Neigungsaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (14) mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, deren Viskosität weitgehend temperaturunabhängig ist. 12. Inclination sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first chamber ( 14 ) is filled with a damping fluid whose viscosity is largely independent of temperature.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1593932A3 (en) * 2004-03-12 2006-12-13 Omron Corporation Tilt sensor
US7555841B2 (en) 2006-05-31 2009-07-07 Klaus Manfred Steinich Inclination sensor
DE102009006368B3 (en) * 2009-01-28 2010-07-01 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh tilt sensor

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