DE102011100903A1

DE102011100903A1 - Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem

Info

Publication number: DE102011100903A1
Application number: DE102011100903A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rammhofer; Jan Grabenstätter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: DE102011100903B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem mit einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder und einer diese verbindenden Druckleitung, wobei der Geberzylinder ein Gehäuse aufweist mit einem darin axial beweglichen Kolben, mit einem auf der Außenseite des Kolbens angebrachten Informationsgeber der zur Ermöglichung einer Wegmessung des Kolbens mit einer gehäusefesten Sensiereinrichtung in Wirkbeziehung steht, wobei der Informationsgeber in einer axial ausgerichteten Längsnut in einer dem Kolben benachbarten Innenseite des Gehäuses axial beweglich, aber eine Drehung des Kolbens relativ zu dem Gehäuse unterbindend angeordnet ist, wobei der Informationsgeber radial beweglich und radial nach außen vorgespannt am Kolben angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem mit einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder und einer diese verbindenden Druckleitung, wobei der Geberzylinder ein Gehäuse aufweist mit einem darin axial beweglichen Kolben, mit einem auf der Außenseite des Kolbens angebrachten Informationsgeber der zur Ermöglichung einer Wegmessung des Kolbens mit einer gehäusefesten Sensiereinrichtung in Wirkbeziehung steht, wobei der Informationsgeber in einer axial ausgerichteten Längsnut in einer dem Kolben benachbarten Innenseite des Gehäuses axial beweglich, aber eine Drehung des Kolbens relativ zu dem Gehäuse unterbindend angeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik sind solche hydraulischen Kupplungs- oder Bremsbetätigungssysteme bekannt und werden zur Erfassung von Schaltpunkten oder zur Bestimmung der Kolbenposition von Geber- oder Nehmerzylindern in Kupplungen von Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit Verbrennungsmotoren, wie Pkws oder Lkws verwendet. Solche Kupplungs- oder Bremsbetätigungssysteme werden bspw. durch einen Pedaldruck betätigt und führen zu einem Verschieben des Kolbens, so dass Druck erzeugt wird, welcher an einen Nehmerzylinder weitergegeben wird. Auf diese Weise kann bspw. ein Ausrücker in einem Kupplungsaggregat betätigt werden, insbesondere wenn das besagte System als Kupplungssystem ausgebildet ist.
Die Position des Kolbens in dem Gehäuse ist jedoch für nachfolgende Regel- und/oder Steueraufgaben von großem Interesse, weswegen Informationsgeber, insbesondere solche als Magneten ausgebildete, am Kolben angebracht werden, um über eine Sensiereinrichtung Information über die genaue Position des Kolbens relativ zum Gehäuse zu geben.
Es ist üblich, einen als Magnet ausgebildeten Informationsgeber im Inneren des Kolbens anzubringen, wie aus der DE 10 2009 010 132 A1 und der DE 10 2009 010 135 A1 offenbart ist. Dort sind beispielsweise unterschiedliche Adapterelemente eingesetzt, welche ein kugelförmiges Ende einer Kolbenstange umgeben, um im Inneren eines Kolbens ein Sensorelement zu positionieren. In der Letztgenannten Patentanmeldung wird auch gelehrt, mehrere Magneten, welche über eine Positionierhilfe voneinander getrennt sind, in einem Kolben einzugießen.
Diese Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass ein relativ großer Abstand zwischen den Sensorelementen, welche als Informationsgeber agieren, und einer gehäusefest angebrachten Sensiereinrichtung vorliegt. Aufgrund dieses relativ großen Abstandes müssen sehr starke Magnete für das Sensorelement genutzt werden. Dies ist jedoch nicht vorteilhaft, weswegen nach Alternativen gesucht wird, um schwächere Magneten einsetzen zu können.
Hier offenbart die Patentanmeldung DE 10 2008 057 107 A1 ein Wegmesssystem für ein Kupplungsausrücksystem, bei welchem an einem Kolben stirnseitig ein ringförmiger Magnet über ein erstes Befestigungselement angebracht ist. Allerdings weist diese Lösung den Nachteil auf, dass eine radiale Verdrehung von dem Magneten und dem Kolben relativ zu einander und um eine Rotationsachse des Kolbens nicht ausgeschlossen ist. Auf diese Weise muss ein relativ wuchtiger Ringmagnet verwendet werden, der deswegen ein recht großes Volumen aufweist.
Auch ist zwischen dem Magnet und einer Sensiereinrichtung wiederum ein relativ großer Spalt vorhanden. Dies führt dazu, dass der Ringmagnet ein besonders großes Volumen aufweisen muss, um die notwendige Feldstärke zur Sensierung vorzuhalten.
Eine Verdrehsicherung wird zwar in der Patentanmeldung DE 10 2010 006 058 A1 offenbart, doch wird hier eine besonders komplexe und montageaufwändige Lösung angeboten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, somit nicht nur eine Alternative zu Einpress- oder Einspritzlösungen zur Befestigung des Informationsgebers in einem Gehäuse eines Geberzylinders zur Kupplungs- oder Bremsbetätigung zur Verfügung zu stellen, sondern gleichzeitig auch die Genauigkeit der Sensierung bei Verringerung der Kosten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit einem Geberzylinder zur Kupplungs- oder Bremsbetätigung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, indem der Informationsgeber radial beweglich und radial nach außen vorgespannt am Kolben angebracht ist. Während bei herkömmlichen Lösungen eine eventuell auftretende Verkippung des Kolbens innerhalb des Gehäuses bei einer Axialbewegung desselben zu einem größeren oder weniger großen Abstand des Informationsgebers orthogonal zu einer Symmetrieachse durch den Kolben zur Sensiereinrichtung führt, ist durch die radiale bewegliche Anordnung ein automatischer Ausgleich realisierbar. Der Informationsgeber bleibt immer in Kontakt mit der Innenseite einer Innenwandung des Gehäuses, in welchem der Kolben geführt ist, wodurch der Abstand zu der Sensiereinrichtung, welche vorzugsweise parallel zu der Symmetrieachse der Innenkontur des Gehäuses im Bereich des Kolbens ist, immer gleich bleibt. Die Sensiergenauigkeit erhöht sich dadurch erheblich. Ein geringst möglicher Abstand zur Sensiereinrichtung relativ zum Informationsgeber ist dadurch realisierbar. Es sind Werte von 2 mm möglich.
Zusätzlich ist eine Verdrehung zwischen dem Informationsgeber und der Sensiereinrichtung ausgeschlossen. Dadurch lassen sich statt Ringmagneten kleine, kompakte Magneten verwenden, die bspw. Dimensionen von 8 mm auf 8 mm auf 8 mm aufweisen können. Dies ist ein etwa acht Mal geringeres Volumen als bei einem vergleichbaren Ringmagneten, der einen doppelt so großen Luftspalt auf seiner Oberfläche relativ zur Sensiereinrichtung aufweist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn der Informationsgeber über einen elastischen Träger am Kolben angebracht ist. Auf diese Weise wird der Informationsgeber bedarfsgerecht an die Oberfläche der Innenwandung des Gehäuses gedrückt, in welcher der Kolben geführt ist. Der Abstand zwischen der Sensiereinrichtung und dem Informationsgeber wird dadurch minimal gehalten.
Wenn der Träger als Feder ausgebildet ist, lässt sich die zum Herausdrücken des Informationsgebers aus dem Kolben notwendige Kraft mit einfachen Mitteln zur Verfügung stellen.
Besonders ausfallsicher ist das System dann, wenn die Feder eine Druckfeder ist.
Ferner lässt sich die Positionierung des Informationsgebers erleichtern, wenn der Informationsgeber und der Träger aus einer auf der Mantelfläche des Kolbens vorhandenen Ausnehmung ragen.
Wenn der Informationsgeber radial außerhalb der Feder angeordnet ist, lässt sich eine Verbindung der beiden Elemente sehr einfach realisieren und das Herandrücken des Informationsgebers in die Längsnut hinein mechanisch einfach bewerkstelligen.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Feder einen Fortsatz aufweist, der in eine sich axial erstreckende Hinterschneidung der Ausnehmung ragt. Auf diese Weise kann die Feder verliersicher im Kolben positioniert werden.
Um die Festlegung der Feder relativ zum Kolben noch zu verbessern, ist es von Vorteil, wenn der Fortsatz eine haken- oder rippenförmige Oberfläche aufweist. Dabei kann es ferner von Vorteil sein, wenn die Haken oder Rippen kompressibel sind.
Wenn die Feder einen geschlossenen, einen Hohlraum einschließenden Querschnitt aufweist und/oder aus bandartigem Material ausgebildet ist, so lässt sich mit einfachen Mitteln, bspw. mit Federstahlband eine effiziente und ausfallsichere Variante erzielen.
Es hat sich ferner bewährt, wenn der Informationsgeber ein Magnet ist, da dadurch die Montage vereinfacht ist, die Langlebigkeit gewährleistet bleibt und eine Sensierung einfach möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist es für die Festlegung des Magneten an dem Träger, wenn der Magnet über einen Form- und/oder Kraftschluss am Träger festgelegt ist, etwa mittels einer Klebeverbindung.
Die Erfindung wird auch nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Querschnittsdarstellung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Geberzylinders eines Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystems,
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geberzylinders eines Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystems,
3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geberzylinders eines Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystems im Bereich des Informationsgebers und
4 einen Ausschnitt durch die Variante gemäß 3 im Querschnitt.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Geberzylinders eines erfindungsgemäßen Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystems 1 dargestellt. Dabei weist diese ein feststehendes Gehäuse 2 auf. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Kolben 3 angeordnet. Der Kolben 3 weist an einem Ende einen Informationsgeber 4 auf einer seiner Außenseiten 5 auf.
An der dem Informationsgeber 4 gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens ist eine Kolbenstange 6 angebracht. Die Kolbenstange 6 weist ein kugeliges Ende 7 auf, welches mit dem Kolben 3 erbunden ist. Es ist möglich, dass zwischen dem kugeligen Ende 7 und dem Kolben 3 noch ein in 1 nicht dargestelltes Aufnahmeelement vorhanden ist, so dass nur eine indirekte Verbindung zwischen der Kolbenstange 6 und dem Kolben 3 hergestellt ist.
Auf einer Innenseite 8 des Kolbens 3 ist eine Längsnut 9 vorhanden. Der Kolben 3 wird durch den in die Längsnut 9 eingreifenden Informationsgeber 4 verdrehsicher aber axial verschieblich relativ zum Gehäuse 2 gelagert. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Informationsgeber 4 zumindest auf seiner Unterseite, also im an den Kolben 3 angrenzenden Bereich des Informationsgebers 4 mit einem elastischen Material beschichtet. Diese Beschichtung kann auch den Informationsgeber 4 komplett überziehen, wobei es jedoch bevorzugt ist, wenn die dem Gehäuse 2 zugewandte Seite beschichtungsfrei bleibt.
Die Beschichtung wirkt dabei als elastischer Träger 10.
Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolben 3 des Geberzylinders ist eine Dichtung 11 angeordnet, die als stehende Primärdichtung ausgebildet ist.
In 2 ist der Informationsgeber 4 nicht beschichtet ausgestaltet, sondern verwendet statt dem elastischen Träger 10 in Form der Beschichtung einen elastischen Träger 10 in Form einer Feder 12. Die Feder 12 ist als Druckfeder ausgebildet und drückt den als Magneten realisierten Informationsgeber 4 radial nach außen in die Längsnut 9 hinein. Die radial äußere Seite des Informationsgebers 4 passt dabei spielfrei in die Längsnut 9.
Dabei ist der Träger 10, also die Feder 12, in eine Ausnehmung 13 in einer Mantelfläche 14 eingesetzt, die Teil der Außenseite 5 ist.
In 3 ist die bandartige Ausgestaltung der Feder 12 zu erkennen. Die Feder 12 weist dabei einen Fortsatz 15 und einen Aufnahmebereich 16 auf. Der Aufnahmebereich 16 ist auf der Außenseite zumindest einseitig zusammenlaufend ausgebildet, so dass eine Phase sich in Richtung des Informationsgebers 4 erstreckt. Es sei daran erinnert, dass der Informationsgeber 4 als Permanentmagnet ausgebildet sein kann. Der Fortsatz 15 ist auf der im Kolbeninneren befindlichen Seite des Trägers 10 ausgebildet und greift, wie in 4 zu erkennen, in eine Hinterschneidung 17 der Ausnehmung 13 ein. Die Hinterschneidung 17 erstreckt sich dabei parallel zur Symmetrieachse des Kolbens 3, orthogonal zur Ausnehmung 13.
Auf der Außenseite des Fortsatzes 15 sind Rippen 18 ausgebildet, die sich im Kolben 3 verklemmen. Sobald die Feder 12 einmal in den Kolben 3 eingesetzt ist, ist es relativ schwierig diese wieder zu entfernen, was die Wahrscheinlichkeit des Verlierens der Feder 12 reduziert.
Damit auch der Magnet nicht verloren wird, ist dieser, also der Informationsgeber 4, in den Aufnahmebereich 16 formschlüssig eingesetzt und/oder eingeklebt.
Eine mit dem Informationsgeber 4 interagierende Sensiereinrichtung ist in den 1 bis 4 nicht dargestellt, jedoch fest am Gehäuse 2 angebracht.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Informationsgeber
5: Außenseite
6: Kolbenstange
7: Kugeliges Ende
8: Innenseite
9: Längsnut
10: Träger
11: Dichtung
12: Feder
13: Ausnehmung
14: Mantelfläche
15: Fortsatz
16: Aufnahmebereich
17: Hinterschneidung
18: Rippen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009010132 A1 [0004]
DE 102009010135 A1 [0004]
DE 102008057107 A1 [0006]
DE 102010006058 A1 [0008]

Claims

Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) mit einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder und einer diese verbindenden Druckleitung, wobei der Geberzylinder ein Gehäuse aufweist mit einem darin axial beweglichen Kolben (3), mit einem auf der Außenseite (5) des Kolbens angebrachten Informationsgeber (4) der zur Ermöglichung einer Wegmessung des Kolbens (3) mit einer gehäusefesten Sensiereinrichtung in Wirkbeziehung steht, wobei der Informationsgeber (4) in einer axial ausgerichteten Längsnut (9) in einer dem Kolben (3) benachbarten Innenseite (8) des Gehäuses (2) axial beweglich, aber eine Drehung des Kolbens (3) relativ zu dem Gehäuse (2) unterbindend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber (4) radial beweglich und radial nach außen vorgespannt am Kolben (3) angebracht ist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber (4) über einen elastischen Träger (10) am Kolben (3) angebracht ist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) als Feder (12) ausgebildet ist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12) eine Druckfeder ist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber (4) und der Träger (10) aus einer auf der Mantelfläche (14) des Kolbens (3) vorhandenen Ausnehmung (13) ragen.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber (4) radial außerhalb der Feder (12) angeordnet ist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12) einen Fortsatz (15) aufweist, der in eine sich axial erstreckende Hinterschneidung (17) der Ausnehmung (13) ragt.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (15) eine haken- oder rippenförmige Oberfläche aufweist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12) einen geschlossenen, einen Hohlraum einschließenden Querschnitt aufweist und/oder aus bandartigem Material ausgebildet ist.
Hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgeber (4) ein Magnet ist.