DE102011102813A1

DE102011102813A1 - Kupplungszentralausrücker

Info

Publication number: DE102011102813A1
Application number: DE102011102813A
Authority: DE
Inventors: Yvonne Schmidt; Julien Oster
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2011-12-22
Also published as: CN102918291B; WO2011160609A1; DE112011102080B4; DE112011102080A5; CN102918291A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kupplungszentralausrücker mit einem Gehäuse, mit einem der Betätigung eines Kupplungsaggregates dienenden Kolben, der in diesem axial beweglich geführt und mit dem Innenring eines Ausrücklagers verbunden ist, mit einem Vorlastfederanlagering, der in Wirkkontakt mit dem Innenring steht, wobei die Gemeinschaft aus Kolben, Vorlastfederanlagering und Innenring relativ zu dem Gehäuse translatorisch beweglich angeordnet ist und zumindest der Vorlastfederanlagering ein magnetfeldstörendes Material umfasst, wobei am Gehäuse ein Sensor angebracht ist zur Sensierung der Position des Vorlastfederanlagerings, wobei der Vorlastfederanlagering axial so weit verlängert ist, dass er während der axialen Verschiebung des Kolbens über dessen gesamte Wegstrecke mit dem Sensor in unmittelbarer Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungszentralausrücker mit einem Gehäuse, mit einem der Betätigung eines Kupplungsaggregates dienenden Lager-Außenring, der drehunabhängig aber translationsabhängig an einem zu ihm benachbarten Lager-Innenring welcher an einem Kolben angebunden ist, angebracht ist, der in dem Gehäuse axial beweglich geführt ist, des Weiteren mit einem Vorlastfederanlagering, der in Wirkkontakt mit dem Lager-Innenring und dem Kolben befindlich ist, wobei die Gemeinschaft aus Kolben, Vorlastfederanlagering, Lager-Innenring relativ zu dem Gehäuse translatorisch beweglich angeordnet ist und zumindest der Vorlastfederanlagering ein magnetfeldstörendes Material umfasst, wobei ferner ein am Gehäuse festgelegter Sensor so angeordnet ist, die Position des Vorlastfederanlagerings und damit zumindest indirekt die Position des Kolbens zu bestimmen.
Kupplungszentralausrücker werden im Kraftfahrzeugbereich zur Betätigung von Kupplungsaggregaten eingesetzt.
Es ist gewünscht, die genaue Lage des Lager-Außenrings und damit die des Kolbens zu kennen, da bspw. Versorgungspumpen in Abhängigkeit von der Lage des Lager-Außenrings und somit von dem Betätigungszustand des Kupplungsaggregates, gesteuert werden.
Zu diesem Zweck wurden bisher Sensoren eingesetzt, die eine Ortsverschiebung des am Kolben angebrachten Magneten sensieren. Dabei kamen häufig Hall-Sensoren zum Einsatz.
Es wird darauf hingewiesen, dass hier die Begriffe Außenring bzw. Innenring für einen Lager-Außenring bzw. eines Lager-Innenring eines diese umfassenden Ausrücklagers verwendet werden.
Solche auch als Zentralausrücker bezeichneten Aggregate sind bspw. aus der Patentanmeldung DE 10 2008 006 060 A1 bekannt.
Die DE 10 2008 006 060 A1 offenbart einen Nehmerzylinder für eine Fahrzeugkupplung mit einer aus mindestens einem Magneten und mindestens einem mit diesem in Wirkverbindung stehenden Sensoren gebildeten Einrichtung zur Wegmessung und Positionsbestimmung eines Kolbens, der in einem von einer Schmutzhülse abgedeckten zylindrischen Gehäuse axial bewegbar gelagert und von einem Haltering umgeben ist, wobei der Sensor am Gehäuse angebracht ist, die vor Staub und äußeren Beanspruchungen geschützt und relativ kostengünstig herstellbar ist, indem jeweils einem Sensor ein am Haltering befestigter Magnet lagepositioniert zugeordnet ist.
Allerdings hat sich herausgestellt, dass es schwierig ist, die Magneten an einem der Elemente Vorlastfederanlagering, Innenring und Außenring zu befestigen. Insbesondere hat sich eine Befestigung an dem Vorlastfederanlagering als problematisch herausgestellt. Neben diesen Befestigungsproblematiken ist es auch schwierig, temperaturunempfindliche Messungen durchführen zu können. So stellen sich häufig schon ab 150°C Fehler ein, da die bekannten Hall-Sensoren temperaturempfindlich sind. Ab einer Temperatur von ungefähr 200°C ist bisher auch mit einem Komplettausfall der Sensorik zu rechnen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kupplungszentralausrücker vorzuschlagen, der es ermöglicht mit Hilfe der vorhandenen Bauteile, die Position des Kolbens zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird mit einem Kupplungszentralausrücker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, indem der Vorlastfederanlagering axial soweit verlängert ist, dass der mit dem Lager-Innenring verbundene Kolben während der axialen Verschiebung des Kolbens über dessen gesamte Wegstrecke mit dem Sensor in unmittelbarer Wirkverbindung steht. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn zumindest der Vorlastfederanlagering aus einem Material besteht, welches dann, wenn bei Durchfluss eines Stromes durch den Sensor ein Magnetfeld gebildet ist, das abhängig von der Position des Vorlastfederanlagerings von dem Sensor sensierbar ist, also zumindest eines der Elemente der Gruppe von Vorlastfederanlagering, Innenring und Außenring aus Metall, wie Stahl oder Aluminium, besteht. Dadurch weist zumindest eines dieser Elemente ein Material auf, das magnetfeldstörend wirkt und somit vom Sensor wahrgenommen wird. Je nach Stärke der Störung, ist die Position des entsprechenden störenden Elementes genau bestimmbar. Da die Elemente der Gruppe von Kolben, Vorlastfederanlagering, Lager-Innenring zueinander in einer Translationsrichtung abhängig voneinander angebracht sind, lässt sich ohne weiteres die Position jedes einzelnen dieser vier Elemente rechnerisch genau bestimmen.
Wenn sich der Vorlastfederanlagering direkt an der Außenseite des Sensors abstützt oder an der Außenseite des Sensors anliegt, so wird eine gute Führung des Vorlastfederanlageringes bei einer translatorischen Verschiebung gewährleistet.
Wenn der Sensor statisch überbestimmt in dem Gehäuse befestigt ist, so wird die Messgenauigkeit erhöht, da jegliche Toleranzen zwischen dem Sensor und dem Gehäuse zu einer Ungenauigkeit in der Messung führt. Bei einer statischen Überbestimmung, ist zwar das Einführen etwas problematischer, jedoch das Messergebnis durchaus wünschenswert.
Eine Verdrehsicherung des Vorlastfederanlageringes lässt sich auch dann realisieren, wenn der Sensor zumindest zwei im Wesentlichen radial nach innen gerichtete und zueinander parallele Schienen aufweist, zwischen denen der Vorlastfederanlagering beweglich gelagert anliegt. Eine eventuell auftretende Rotation des Innenrings wird dann nicht an den Außenring weitergegeben, da der Vorlastfederanlagering dies unterbindet.
Um eine Überbestimmung des Sensors zu erreichen, bzgl. der Festlage im Gehäuse, ist es von Vorteil, wenn der Sensor zwei zu den Schienen orthogonal ausgerichtete Rippen an sich gegenüberliegenden Seiten aufweist, die in an diese angepasste Nuten eingesetzt sind.
Die Freiheitsgrade lassen sich weiter reduzieren, wenn auf den radial nach innen und nach außen weisenden Oberflächen der Rippen je drei Toleranzausgleichselemente ausgebildet sind. Diese Toleranzausgleichselemente sind vorteilhafterweise jeweils rund ausgestaltet und bilden mit deren Enden eine definierte Ebene.
Wenn die Toleranzausgleichselemente als Noppen aus dem Außenmaterial des Sensors ausgeformt sind, so lassen sich einfache Herstellverfahren nutzen, wie etwa Spritzgießverfahren.
Um möglichst wenig Beschädigung während der Montage akzeptieren zu müssen und möglichst wenig Verschleiß während der Lebensdauer des Kupplungszentralausrückers zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn der Sensor eine Spule umfasst, die von einem glasfaserverstärkten Kunststoff mit 10% bis 15% reibmodifiziertem Teflon umgeben ist. Die Spule ihrerseits sollte vorteilhafterweise stromdurchfließbar in dem Kunststoff angeordnet sein und noch entsprechende von außen zugängliche Anschlüsse aufweisen. Vorteilhafterweise ist die Spule als Platine mit ausgefräster Spulenwicklung ausgebildet.
Wenn der Sensor in eine Aufnahme im Gehäuse formschlüssig mittels zumindest eines Schnapphakens verriegelt ist und wobei auf der dem Schnapphaken nächstgelegenen Fläche sich in Längsrichtung der Aufnahme erstreckende drei runde Toleranzausgleichpuffer vorhanden sind, welche eine Ebene definieren, so lässt sich der Sensor besonders präzise in die Aufnahme einführen und endpositionieren.
Es ist auch von Vorteil, wenn die Rippen und Schienen kompressibel sind und auf der Seite des Schnapphakens angepfeilt ausgestaltet sind. Auf diese Weise lässt sich das Einführen des Sensors in die Aufnahme erleichtern.
Die Erfindung wird auch nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Kupplungszentralausrückers,
2 eine Detailansicht aus 1 mit einem Sensor und einem dazu benachbarten Vorlastfederanlagering,
3 eine perspektivische Ansicht des Kupplungszentralausrückers aus 1,
4 eine Frontansicht des Kupplungszentralausrückers der 1 und 3 und
5 eine Detailfrontansicht auf den Sensor aus 4.
Die Zeichnungen dienen lediglich dem Verständnis der Erfindung und sind ausschließlich schematischer Natur. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Kupplungszentralausrückers 1 dargestellt. Dieser Kupplungszentralausrücker 1 wird auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet. Das Gehäuse im eigentlichen Sinne ist mit dem Referenzzeichen 2 versehen. Der Lager-Innenring 4 des mit dem Kolben 10 verbundenen Ausrücklagers dient der Betätigung eines Kupplungsaggregates, insbesondere der Kontaktierung mit Kupplungstellerfederzungen. Benachbart zum Lager-Innenring 4 ist ein Lager-Außenring 3 angeordnet, die zusammen mit den dazwischen liegenden Kugeln das Ausrücklager bilden. Die Position des Vorlastfederanlageringes 5 und damit die Position des über den Lager-Innenring 4 mit diesem verbundenen Kolbens 10 wird durch einen Sensor 6 wahrgenommen.
Zur drehunabhängigen Lagerung des Außenrings 3 relativ zum Innenring 4, ist zwischen diesem zumindest ein Wälzkörper 7 angeordnet, der in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Kugel ausgebildet ist.
Am Vorlastfederanlagering 5 liegt auch eine Vorlastfeder 8 an. Die Vorlastfeder 8 stützt sich einerseits am Vorlastfederanlagering 5 und andererseits am Gehäuse 2 ab. Benachbart zu einer Führungshülse 9 ist auch noch der Kolben 10 angeordnet, der über eine Dichtung 11 von einem Druckraum 12 getrennt ist.
Erhöht sich der Druck im Druckraum 12, so bewegt sich die Dichtung 11 und damit auch der Kolben 10 von dem Druckraum 12 weg und drängt sowohl den Innenring 4, als auch den mit diesem verbundenen Vorlastfederanlagering 5 vom Druckraum 12 weg. In 1 bewegen sich die Elemente dann nach links. In diesem Fall bewegt sich der Vorlastfederanlagering 5 von einem druckraumnahen Ende des Sensors 6 weg, an welchem ein Schnapphaken 13 ausgeführt ist, weg.
Der Sensor 6 weist eine nicht dargestellte Platine auf, die eine Spule umfasst. Die Spule ist von einem Außenmaterial 14 des Sensors 6 umgeben. Das Außenmaterial 14 ist vorzugsweise PA66-GF20 oder PA66-GF35. Zusätzlich ist zumindest 10% bis 15% Teflon zugemischt.
In 2 ist zumindest einer von drei Toleranzpuffern dargestellt, welcher in Längsrichtung einer Aufnahme 16, in welcher der Sensor 6 befindlich ist, eine präzise Positionierung gewährleistet.
In 3 ist ferner eine Befestigungsvorrichtung 17 mit Löchern 18 für eine Befestigung des Kupplungszentralausrückers 1 an einer Kupplungsglocke oder einem Getriebebauteil zu erkennen.
In 4 ist die räumliche Positionierung des Sensors 6 um 5° versetzt zu einer y-Achse dargestellt.
In 5 sind Schienen 19 radial nach innen ausgerichtet und zueinander parallel dargestellt, zwischen welchen die Vorlastfeder 8 beweglich geführt anliegt. Orthogonal zu den Schienen 19 sind auch Rippen 20 ausgebildet. Auf den Oberflächen 21 sind jeweils drei punktförmige Toleranzausgleichselemente in Form von Noppen angebracht, die jeweils mit ihren Enden eine definierte Oberfläche bilden. Die Noppen sind genauso kompressibel oder zumindest ähnlich kompressibel, wie das Außenmaterial 14 des Sensors 6.
Wird nun der Vorlastfederanlagering 5 bewegt, so stört er das Magnetfeld, da er aus Metall wie Aluminium oder Stahl gefertigt ist. Dies wird vom Sensor 6 wahrgenommen und an eine Auswertestation weitergegeben.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungszentralausrücker
2: Gehäuse
3: Außenring
4: Innenring
5: Vorlastfederanlagering
6: Sensor
7: Wälzkörper
8: Vorlastfeder
9: Führungshülse
10: Kolben
11: Dichtung
12: Druckraum
13: Schnapphaken
14: Außenmaterial
15: Toleranzpuffer
16: Aufnahme
17: Befestigungsvorrichtung
18: Loch
19: Schiene
20: Rippe
21: Oberfläche

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 102008006060 A1 [0006, 0007]

Claims

Kupplungszentralausrücker (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem der Betätigung eines Kupplungsaggregates dienenden Kolben (10), der in diesem axial beweglich geführt und mit dem Innenring (4) eines Ausrücklagers verbunden ist, mit einem Vorlastfederanlagering (5), der in Wirkkontakt mit dem Innenring (4) des Ausrücklagers steht, wobei die Gemeinschaft aus Kolben (10), Vorlastfederanlagering (5) und Innenring (4) relativ zu dem Gehäuse (2) translatorisch beweglich angeordnet ist und zumindest der Vorlastfederanlagering (5) ein magnetfeldstörendes Material umfasst, wobei am Gehäuse (2) ein Sensor (6) angebracht ist zur Sensierung der Position des Vorlastfederanlagerings (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlastfederanlagering (5) axial so weit verlängert ist, dass er während der axialen Verschiebung des Kolbens über die gesamte Wegstrecke mit dem Sensor (6) in unmittelbarer Wirkverbindung steht.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Vorlastfederanlagering (5) aus einem Material besteht, welches dann, wenn bei Durchfluss eines Stromes durch den Sensor (6) ein Magnetfeld gebildet ist, das abhängig von der Position des Vorlastfederanlagerings (5) von dem Sensor (6) sensierbar ist.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlastfederanlagering (5) direkt an der Außenseite des Sensors (6) anliegt.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) statisch überbestimmt in dem Gehäuse (2) befestigt ist.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) zumindest zwei im Wesentlichen radial nach innen gerichtete und zueinander parallele Schienen (19) aufweist, zwischen denen der Vorlastfederanlagering (5) beweglich gelagert anliegt.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) zwei zu den Schienen (19) orthogonal ausgerichtete Rippen (20) an sich gegenüberliegenden Seiten aufweist, die in an diese angepasste Nuten eingelegt sind.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf den radial nach innen und nach außen weisenden Oberflächen der Rippen (20) je drei Toleranzausgleichselemente ausgebildet sind.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichselemente als Noppen aus dem Außenmaterial (14) des Sensors ausgeformt sind.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) eine Spule umfasst, die von einem glasfaserverstärkten Kunststoff mit 10% bis 15% reibmodifiziertem Teflon umgeben ist.
Kupplungszentralausrücker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) in eine Aufnahme (16) im Gehäuse (2) formschlüssig mittels zumindest eines Schnapphakens (13) verriegelt ist und wobei auf der dem Schnapphaken (13) nächstgelegenen Fläche sich in Längsrichtung der Aufnahme (16) erstreckende drei runde Toleranzausgleichspuffer (15) vorhanden sind, welche eine Ebene definieren.