CN101532521B - 具有信息发送器的液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有信息发送器的液压缸，该液压缸用于液压的离合器或制动器操作系统。该信息发送器由信息元件构成，该信息元件安置在一个可在轴向上在该液压缸中移动的活塞上。为了使其相对于该液压缸容易定位——在该定位时加工偏差同时得到补偿并且该定位在工作过程中也应得到保持，该信息元件借助于相应构造的闭锁装置固定在该活塞的构造成空心圆柱状的壳体中。

Description

具有信息发送器的液压缸

技术领域

本发明涉及一种具有信息发送器的液压缸，该液压缸用于液压的离合器或制动器操作系统。

背景技术

为了探测活塞关于其壳体、液压缸例如液压离合器操作装置的轴向位置，现有技术中例如US4,705,151或DE 41 20 643 A1中提出了机械的、电的或磁的合适的装置。DE 199 15 832 A1公开了一种主动缸，该主动缸具有一个可纵向移动地设置在壳体中的活塞。该活塞具有一个环形槽，该环形槽用于接收构造成环形磁体的信息元件。一个壳体件座置在主动缸的壳体上，在该壳体件中设置有两个霍尔转换器、一个所属的分析处理电子装置以及一个连接接触件。借助于霍尔转换器穿过主动缸壳体的壁检测环形磁体的位置，由此检测活塞的位置，由此，相应的转换信号通过分析处理电子装置处理，然后通过连接接触件向外输出用于进一步的处理。

借助于所描述的这种解决方案仅相应检测活塞的终端位置。不能检测活塞本身的中间位置或位移。出于加工技术原因，通常取消用于固定磁体的环形槽。由此，相对扁平的圆环状的磁体相对于活塞的正面平行地安装或固定在该活塞中。由于磁体厚度与活塞直径的关系而存在危险：一方面在装配磁体时该磁体在活塞上倾覆或在该活塞上卡住。另一方面，该解决方案产生危险：在装配时产生的磁体定位在主动缸工作状态中得不到保持。如果磁体在制造活塞的同时例如通过压注被一起组合，则该磁体必须在压注模中准确定位，这由于磁性质也可产生问题。辅助手段是将一个事后才磁化的体组合在压注模中。但这具有缺点：这样组成的活塞必须经历附加的过程步骤、即磁化。

另外，由专业论文“离合器和制动器系统中的无接触无磨损位移传感器”(ATZ 12/2002，Jahrgang 104，第1076至1081页)公知了一种尤其是用于离合器缸的传感器装置，该传感器装置具有一个呈霍尔传感器形式的、设置在缸壳体上的、对磁流敏感的传感器，该传感器与一个呈棒状永磁体形式的、设置在活塞上的、磁性的信号元件共同作用，以便检测永磁体相对于霍尔传感器的轴向相对位置，由此检测活塞相对于缸壳体的轴向相对位置。借助于该解决方案可检测活塞相对于缸壳体的任意一个位置或活塞的位移。为此使用的棒状磁体的长度在此这样选择，使得待检测的整个区域由此由活塞相对于缸壳体的轴向相对位置覆盖。但在此问题是棒状磁体在活塞中的固定可在无其径向结构空间的情况下增大。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种具有信息发送器的液压缸，其中，由信息元件构成的信息发送器可用简单的方式固定在液压缸中的可轴向运动的活塞上，通过这种固定，加工偏差得到补偿并且信息元件相对于液压缸的定位在工作状态中也得到保持。

该任务通过根据本发明的液压缸来解决。

根据本发明，提出了一种具有信息发送器的液压缸，其中，信息发送器由信息元件构成并且固定在一个可在轴向上在液压缸的壳体中移动的活塞上，其中，信息元件借助于定位装置固定在活塞的构造成空心圆柱状的壳体中。

在此，在液压缸的壳体中设置有一个可轴向移动的活塞。该活塞原则上相应于作为空心缸的通常结构形式。但该活塞除了接收优选为信息发送器的信息元件之外还具有接收可能性，这些接收可能性作为定位装置设置在该活塞中。以此方式，信息元件在至少五个自由度上被固定。

因为涉及用塑料制成的活塞，所以对于这种定位来说，定位装置有利地由附加地在活塞的整个长度上拉深到该活塞的壳体中的壁构成，该壁相应于活塞的一个部分壳体壁，由此形成一个具有这样的横截面的凹部：该横截面与信息元件的横截面相适配。信息元件可以可拆卸地或不可拆卸地固定在该凹部中。该壁在此在活塞的制造过程中同时一起设置，由此不需要附加装配过程。但同样好的可以是，定位装置由一个加工在活塞的壁中的、构造成盲孔的凹部构成。

定位装置除了由一个壁之外也可由至少两个镜像地彼此对置的并且彼此间隔开的固定元件构成，其中，每个固定元件设置有至少一个鼻状的隆起部，所述鼻状的隆起部在该固定元件的整个长度上延伸。但同样好的可以是，所述壁构造成固定元件，其方式是所述壁在一个部位上不闭合。这些固定元件至少在其端部之一上具有导入斜坡，该导入斜坡例如可通过热成形来产生，这使得信息元件导入到所形成的凹部中显著容易。装配的进一步简化通过固定元件的弹性来保证。

本发明的一个有利构型提出，活塞的底部在凹部的区域中设置有可变形的止挡并且活塞的敞开端部可通过一个封闭元件闭合。该封闭元件在凹部的区域中具有至少一个朝活塞底部的方向指向的、也可变形的隆起部，由此，信息元件附加地在轴向方向上被弹性地夹紧。

封闭元件的外表面具有一个凹部，该凹部用于接收活塞杆头部。为了可使该活塞杆抗扭转地装配在仅一个位置中，活塞在该端部上设置有抗扭转装置，该抗扭转装置嵌入到封闭元件中。为此，在封闭元件的外表面中在用于球头的接收装置的区域中加工有呈凹部形式的标记。为了建立液压缸与活塞杆之间的作用连接，有利的是，封闭元件的外表面在相对于凹部确定的角度上设置有一个安置在活塞的壳体壁中的鼻。

在此，为了实现在活塞杆头部与封闭元件的作用点上摩擦低，有利的是，用于将活塞杆头部接收在封闭元件的外表面中的凹部在相对于鼻确定的角度上具有一个扁平化部分，该扁平化部分具有确定的曲率。

但有利的是，活塞的底部在凹部的区域中设置有一个保持装置，由此，信息元件在活塞底部的区域中在径向方向上固定。

附加地，信息元件也被接收在封闭元件中，为此，该封闭元件在凹部的区域中设置有一个保持装置，该保持装置包套封闭元件的侧面中的一个实施成按压面的区域。

为了在活塞上定位，有利的是，止挡与活塞底部中的保持装置或封闭元件上的隆起部之间的距离适配于信息元件的长度。

为了节省材料，信息元件分成两个分元件，这些分元件被接收在一个在活塞底部与封闭元件底部之间设置在两个保持装置的同心线上的连接块中。

为了使装配容易，有利的是，定位装置由卡紧保持装置构成，该卡紧保持装置由活塞底部、信息元件和封闭元件的活塞侧的侧面限制。

该卡紧保持装置由至少两个彼此相连接的、弹性弹动的腿构成，这些腿的端部构造成镜像的并且分别以支撑在活塞内壁上的弧形面终止。为了保证信息元件在活塞内部的确定的角度位置，弧形面的端部支撑在设置在活塞中的鼻的侧面上，而卡紧保持装置的第三腿的相应构造的端部用于接收信息元件。

如果信息元件构造成环状，则本发明的另一个有利构型提出，活塞的内室设置有一个支撑在所述壁上的夹紧保持装置，该夹紧保持装置由至少两个预成形的、在中央彼此相连接的、弹性弹动的翼构成。夹紧保持装置有利地设置有一个用于接收环状的信息元件的中央突出部(Ansatz)。

取代在两侧在轴向方向上作用在信息元件上的可变形的止挡，在此情况下，在封闭元件的活塞侧的侧面与活塞的内表面之间设置有一个弹性的中间元件。

在信息元件为长形的情况下，另一个有利构型提出，封闭元件的伸到活塞的内室中的壳面在一个区域中构造成夹紧保持装置。

安置在定位装置中的信息元件可有利地由磁体或可磁化的体构成。它也可以是一个阻尼体或具有一个反射面。

有利的是，封闭元件具有一个凹部，该凹部设置有可变形的止挡。

附图说明

下面借助于实施例和附图来详细描述本发明。附图表示：

图1  一个液压缸的示意性剖面视图，带有一个设置在该液压缸中的、构造成空心圆柱状的活塞，不带有活塞杆，带有一个安装在活塞中的信息元件和一个设置在缸壳体外部的接收器，

图2至图6 在右侧视图中作为细节以敞开活塞侧的俯视图示出了图1中主动缸的具有信息元件的活塞，其中，左侧视图示出了活塞的剖面，

图7至图9 在右侧视图中作为细节以借助于封闭元件闭合的敞开活塞侧的俯视图示出了图1中主动缸的活塞，其中，左侧视图示出了活塞的剖面，

图10和图11  在右侧视图中示出了图1中主动缸的活塞的剖面A-A，其中，左侧视图示出了活塞的剖面，

图12  在右侧视图中作为细节以活塞的剖面A-A示出了图1中主动缸的活塞，在该视图中信息元件从压力加载的活塞侧导入，其中，左侧视图示出了活塞的剖面。

具体实施方式

在说明中，各个图中的参考标号对于相同的构件被保留。

图1示出了一个液压缸，该液压缸如在用于操作离合器或制动器的液压段中使用。从图1的左侧视图中可看到，该液压缸包括一个空心圆柱状的壳体1，一个也构造成空心圆柱的活塞2可轴向运动地设置在该壳体中。在该图和下面的图中，出于简化原因而没有示出与该活塞处于作用连接的活塞杆。不仅壳体1而且活塞2在此优选用塑料制成。

具有信息元件3的活塞2可优选这样设置在液压缸中，使得信息元件3尽可能处于接收器5附近。该位置有利地相对于液压缸的壳体1观察处于侧面，因为上侧和下侧通常由于流体流入和流出而已经被占用并且接收器5在该部位上的装配会变难。

在图2中作为细节示出了活塞2。从左侧视图中可看到，活塞2的构成空心圆柱的壳体具有确定的壁厚并且在一侧被底部封闭。但空心圆柱或活塞壳体的另一个侧敞开。在图2的右侧视图中可看到，活塞壳体在一个区域2′中通过例如在压注过程中制造活塞2时拉深一个在该活塞壳体的整个长度上延伸的壁而具有一个形成凹部4的接收可能性。凹部4的横截面的形状在此与待被接收在该凹部中的信息元件3的形状相适配，该信息元件的横截面在此情况下为圆形。但也可选择用于信息元件3的其它横截面，例如椭圆形或矩形。但该横截面有利地在信息元件3的长度上构造成旋转对称的，其中，为了使装配容易，信息元件3的棱边朝侧面可倒圆或倒棱。安置在凹部4中的信息元件3例如通过粘接而定位，该信息元件在此几乎占据活塞2的整个长度。信息元件3或者涉及磁体或者涉及相应磁化的体或这样的体：该体影响从外部作用的电场或磁场。这例如通过提高磁通密度或总电感来实现。但也可涉及这样的体：该体形成一个用于由信息发送器发出的波的反射面。信息发送器在液压缸的壳体上的安置可选择地在径向方向上或在轴向方向上进行。

根据图3的活塞2的剖面视图示出了构造成接收装置的凹部4的另一个构型，由此，信息元件3在活塞2中抗扭转地锁止。为此，将一个形成凹部4的壁在活塞2的整个长度上一起拉深到或者在制造活塞2时一起浇注到活塞中，该壁在该整个长度上保持相同的厚度各通过彼此对置的至少一个也在活塞2的整个长度上延伸的鼻状的隆起部而中断。在该横剖面中或者从右侧视图中可看到，这些鼻状的隆起部起到固定元件2a的作用。信息元件3通过这些固定元件2a夹紧在壁2′上，由此不仅在径向上而且在轴向上固定。因为固定元件2a浇注在活塞2的由塑料构成的壳体中，但从该壳体伸开，所以这些固定元件的弹性弹动的材料特性用于补偿加工偏差。因此，不仅该图3中的而且下面的图4至图6中的固定元件2a可弹性地或塑性地形变。图3中的用于接收信息元件3的固定元件2a塑性地变形，而图4至图6中的固定元件2b至2d弹性地变形。

图3至图6的固定元件2a至2d优选这样构造，使得避免侧凹。由此保证内部的压注模具可在压注之后不受阻碍地纵向地从空心圆柱状的活塞2中抽出来。

为了使装配容易，固定元件可在活塞2的敞开端部的区域中具有导入斜坡。通过固定元件同时实现径向方向上的弹簧作用。这尤其是从图4中可看到。固定元件2b的端部上的导入斜坡在压注之后例如通过热成形来产生。固定元件2a至2d通过其材料特性而在其长度上在这样的区域中具有保持相同的弹簧性能：在该区域中，固定元件不与活塞2的在图中左侧示出的圆形壳体壁相连接。

在所描述的图1至图6中，信息元件3几乎在活塞2的整个长度上被固定元件2a至2d接收，与图1至图6不同，图7至图11示出了这样一些解决方案：在这些解决方案中，信息元件3借助于一个使活塞2的在端侧敞开的空心室闭合的封闭元件6附加地不仅在径向上而且在轴向上固定。该封闭元件6至少由一个部件构成并且同时用于接收活塞杆。为此，该封闭元件例如设置有一个区段地呈球状的窝。在此，通过该封闭元件6保证带有信息元件3的活塞2相对于活塞杆占据确定的位置。因此，活塞2在其敞开端部的区域中这样构造，使得封闭元件6为了接收活塞杆而可抗扭转地装配在仅一个位置中。此外，活塞2相应在端侧设置有一个或多个基准元件，由此可建立用于使定位元件或信息元件3旋转定位的单义参考。这些基准元件例如可以是套管、孔或敞开活塞侧上的缺掉的或扩宽的区段。

从图7中活塞2的剖面视图中可看到，封闭元件6设置有隆起部6a，该隆起部与活塞2的凹部4相对应。另外，活塞2的壳体的底部在凹部4的区域中具有一个止挡7。在将信息元件3插入到活塞2的凹部4中时，该信息元件止挡在止挡7上。通过套上封闭元件6，信息元件3在止挡7与封闭元件6的隆起部6a之间在轴向上被压紧，由此，该信息元件不仅在径向方向上而且在轴向方向上固定。在该过程中，止挡7变形。活塞2的敞开端部例如与封闭元件6粘接或焊接。从图7的右侧视图中可看到，为了相对于缸壳体1位置精确地固定信息元件3或者为了在封闭元件6中角度精确地接收活塞杆的球，该封闭元件设置有一个凹部8。通过呈加工在活塞2的壳体壁中的鼻9形式的附加标记，在装配时从外部探查活塞杆相对于活塞2的角度位置得到简化。

图8中示出了图7的基本原理的另一个构型。在此，信息元件3由两个分块3a和3b组成，每个分块的一个端部在端侧由一个连接块10接收，该连接块由不导磁材料构成。作为替换方案，分块3a和3b也可通过导磁材料相连接，该导磁材料优选一直伸到分块3a、3b的外部的面并且或者在侧面可靠地包围或者接触这些分块。磁作用则大致相应于具有相应整个长度的一个单个的信息元件3。通过将信息元件3分成两个分块3a和3b，节省了用于该信息元件的材料。前面的图中的用于接收信息元件3的凹部4在该变型中通过两个接收装置或保持装置11和12替代。保持装置11在此设置在活塞2的底部中，分块3a的另一个端部借助于该保持装置在径向上和轴向上固定。分块3a的该端部在此平靠在活塞2的底部上。分块3b的另一个端部被接收在保持装置12中，如图7中所示，封闭元件6设置有该保持装置。该保持装置12这样构造，使得在套上封闭元件6时分块3b在轴向方向上与连接块10相适配。压入过程在此有利地在分块3a由于相应大的插入深度而抗倾覆地处于保持装置11中之后才开始。一个朝分块3b方向从按压面13伸出的、起到止挡14作用的栓在该过程中变形。由此，视变形的大小而定，类似于图7允许补偿轴向的长度差。从图8的俯视图又可看到加工在活塞2中的、用于探查活塞杆相对于活塞2的角度位置的鼻9。此外，为了符合位置要求地安装活塞杆，成形在封闭元件6中的、用于接收活塞杆球的球窝设置有一个扁平化部分20，它至少在相对于前侧平行延伸并且穿过球中心的平面中具有扁平化部分。

在下面的图9至图11中，信息元件3借助于卡紧保持装置或夹紧保持装置15、16、18固定在活塞2中，其中，对于卡紧保持装置理解为这样的保持装置：该保持装置的特征在于保持元件卡扣或卡锁在信息元件3上，由此，信息元件3相对于参考点占据一个确定的位置、尤其是角度位置。与此相应，对于夹紧保持装置应理解为这样的保持装置：该保持装置以利用面摩擦为基础，由此相对于参考点不实现确定的角度位置。卡紧保持装置15尤其是从图9中的视图A-A中可看到。该卡紧保持装置与封闭元件6接界并且也由塑料构成。该卡紧保持装置薄壁地由三个在中央区域中彼此相连接的、弹性弹动的腿制成，由此可实现大的弹簧作用，该弹簧作用在装配中有利。在此，该卡紧保持装置15的两个腿构造成镜像的并且在其端部上分别以支撑在活塞内壁上的弧形面终止。但取代弧形面也可选择具有型廓的面，但该具有型廓的面在该型廓上支撑在活塞内壁上。由此，在该实施例中，所述两个弹簧腿以其弧形面靠置在活塞2的壳体上。这两个弹簧腿的端部将已经在图7和图8中提及的鼻9夹入或者支撑在该鼻上，由此，该鼻在此起到分别用于一个腿的止挡的作用。卡紧保持装置15的第三腿在端侧分成两个半壳。信息元件3被接收并且由此固定在这些半壳中。在此，该信息元件除了该腿的半壳的端部棱边和底部面之外还与壳体壁2′的部分区域接触。如从图9的中间视图中可看到的那样，通过安置在封闭元件6中的鼻9又保证角度精确地接收活塞杆，由此也保证信息元件3相对于缸壳体1的准确位置。信息元件3在卡紧保持装置15中在导入之前这样定位，使得该信息元件相对远地在插入方向上从卡紧保持装置15伸出来。如果然后封闭元件6在活塞2中定位，则在此该封闭元件的正面还在封闭元件6达到其终端位置之前就与卡紧保持装置15接界。在封闭元件6继续运动到终端位置中时，卡紧保持装置15在插入方向上移动，而信息元件3已经贴靠在活塞底部上。信息元件3在此可在力锁合的卡紧保持装置15中移动。由此保证部件的由加工引起的全部轴向偏差得到补偿并且信息元件3可靠地在活塞底部上定位并且在轴向上被夹住。信息元件3的最终位置由此这样达到：通过套上封闭元件6使卡紧保持装置15在导入方向上并且相对于与活塞底部接触的信息元件3运动。

如果将相对扁平的、圆环状的信息元件3安装在活塞2中，则所述信息元件如图10中所示被接收在该活塞中并且在轴向上被夹住。为此，一个用弹性材料制成的、由至少两个优选三个翼组成并且型廓化的元件用作夹紧保持装置16，该元件在形变方向上预成形，一方面具有直径区域，信息元件3被力锁合地接收在所述直径区域上，另一方面设置有与活塞2的内直径相协调的区域。信息元件3在此可以或者在其端面之一上或者在两个端面上被接收。为此，信息元件3嵌入在活塞2的底部中并且借助于一个夹紧保持装置16在该底部与封闭元件6之间被夹住。轴向固定或者通过夹紧在活塞2中进行或者例如通过夹紧保持装置16与封闭元件6之间的弹性的中间元件17进行。该中间元件17例如可由橡胶构成或者由弹簧构成。通过该中间元件17同时补偿轴向方向上的加工偏差。在将封闭元件6套在活塞2的敞开端部上时中间元件17压缩。

图11中示出了用于棒状的信息元件3的符合位置要求的接收装置的另一个变型。如尤其是从视图A-A中所获知的那样，该接收装置包括一个夹紧保持装置18，该夹紧保持装置在封闭元件6的制造过程中在该封闭元件的伸入到活塞内室中的壳面上在一个区域中浇注在该壳面上并且由此组合在封闭元件6中。夹紧保持装置18又由两个半壳构成，在信息元件3通过掰开半壳而被接收在这些半壳中之后，这些半壳由于弹动的材料特性而夹紧该信息元件。夹紧保持装置18优选不占据活塞2的整个内室。信息元件3在此在活塞2的外部预装配在封闭元件6中。由此确定信息元件3的后来的终端位置。

图12中示出了将棒状的信息元件3接收在壳体2中的另一个可能性。在此情况下，右侧视图表示活塞2的剖面A-A。从活塞2的可在左侧看到的剖面视图中获知，该活塞的壳体的壁厚这样构造，使得形成一个用于接收信息元件3的凹部4，该凹部可接收固定元件2a至2d。此外，在此还在朝凹部4指向的壁中加工有一个槽19，由此，在装配过程中，处于凹部4中的空气可逸出。信息元件3在此也可粘接到凹部4中。但也可与图3至图6中同样好的是，构成凹部4的壁分成一些固定元件，如已经描述的那样，信息元件3位置固定地被接收在哪里。

参考标号清单

1   液压缸的壳体              7   止挡

2   活塞                      8   凹部

2′ 壳体壁                    9   鼻

2a  固定元件                  10  连接块

2b  固定元件                  11  保持装置

2c  固定元件                  12  保持装置

2d  固定元件                  13  按压面

3   信息元件                  14  止挡

3a  信息元件的部分            15  卡紧保持装置

3b  信息元件的部分            16  夹紧保持装置

4   凹部                      17  中间元件

5   接收器                    18  夹紧保持装置

6   封闭元件                  19  槽

6a  隆起部                    20  扁平化部分

Claims (12)

1.一种具有信息发送器的液压缸，其中，该信息发送器由信息元件（3）构成并且固定在一个可在轴向上在该液压缸的壳体（1）中移动的活塞（2）上，其特征在于：该信息元件（3）借助于定位装置固定在该活塞（2）的构造成空心圆柱状的壳体中，

该定位装置由至少两个镜像地彼此对置的固定元件（2a至2d）构成，

每个固定元件（2a）设置有至少一个鼻状的隆起部，所述鼻状的隆起部在该固定元件的整个长度上延伸。

2.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：该定位装置还由附加地在该活塞（2）的整个长度上拉深到该活塞的壳体中的壁构成。

3.根据权利要求2的液压缸，其特征在于：通过该壁和一个与该活塞（2）的部分壳体壁相应的壳体壁（2′）形成一个凹部（4），该凹部的横截面与该信息元件（3）的横截面相适配。

4.根据权利要求3的液压缸，其特征在于：该信息元件（3）不可拆卸地固定在该凹部（4）中。

5.根据权利要求3的液压缸，其特征在于：该信息元件（3）可拆卸地固定在该凹部（4）中。

6.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：这些固定元件（2b）中的每一个至少在一个端部上具有导入斜坡。

7.根据权利要求3的液压缸，其特征在于：该活塞（2）的底部在该凹部（4）的区域中设置有可变形的止挡（7）。

8.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：该定位装置还由一个加工在该活塞（2）的壁中的、构造成盲孔的凹部（4）构成。

9.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：该信息元件（3）由磁体构成。

10.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：该信息元件（3）是一个可磁化的体。

11.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：该信息元件（3）是一个阻尼体。

12.根据权利要求1的液压缸，其特征在于：该信息元件（3）具有一个反射面。

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