DE102012217343A1

DE102012217343A1 - Geberzylinder für ein Kupplungsausrücksystem

Info

Publication number: DE102012217343A1
Application number: DE201210217343
Authority: DE
Inventors: David Siffelet; Sebastien Constantin; Yannick Christiaens
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder, mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Kolben, wobei der Kolben bei Betätigung in einer von Gehäuse und Kolben gebildeten Druckkammer Druck aufbaut und wobei der Geberzylinder eine Sensorik mit einem im Gehäuse angeordneten Sensor und einem am Kolben befestigten Magneten zur Positionsbestimmung des Kolbens aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Ferritmagnet ist, der an der in Richtung zum Druckraum weisenden Seite des Kolbens mit dem Kolben verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für ein Kupplungsausrücksystem mit einem innerhalb eines Gehäuses axial verschiebbaren Kolben sowie mit einer Einrichtung zur Wegmessung und/oder Positionsbestimmung des Kolbens.
Zur Wegbestimmung oder Positionserfassung in Kupplungsausrücksystemen kommen vielfach technische Lösungen zum Einsatz, die als Magnete ausgebildete Informationsgeber/Referenzgeber (Sensorelemente) im Zusammenwirken mit einem Sensor/einer Sensiereinrichtung verwenden. Üblicherweise ist der Magnet dem Kolben zugeordnet, der die bewegliche Komponente des fluidischen Zylinders darstellt, während der Sensor an dem in Bezug zum Kolben feststehenden Zylindergehäuse befestigt ist.
Die herkömmlich verwendeten zylindrischen oder sektoriellen Magneten aus NdFeB Material sind dabei kostenintensiv. Die aktuellen Rohstoffpreise (NdFeB) des Magneten machen Produkte, welche diese Magneten verwenden, immer weniger wettbewerbsfähig. Aus den Druckschriften DE 10 2004 001 268 A1 und DE 10 2004 064 138 B4 ist jeweils ein Geberzylinder zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug mittels einer Kupplungsbetätigungseinrichtung bekannt, die im wesentlichen aus einem auf die Kupplung einwirkenden Nehmerzylinder, einem Geberzylinder, in denen jeweils ein Kolben geführt wird, und einer hydraulischen Strecke besteht, die den Geberzylinder mit dem Nehmerzylinder verbindet, wobei der Geberzylinder mit einem Absolut-Wegmesssystem ausgestattet sein kann. Ein Absolut-Wegmesssystem liefert vorteilhafter Weise in jeder Situation die tatsächliche Position des Geberkolbens, sodass ein Fahren des Geberkolbens über eine seiner zulässigen Endpositionen hinaus, nicht möglich ist. Das Absolut-Wegmesssystem kann beispielsweise in der Form aufgebaut sein, indem ein Ferritkern, welcher mit dem Geberkolben gekoppelt ist, in eine ortsfeste Spule eintaucht. Über die Art und Weise der Befestigung des Ferritkerns am Geberzylinder wird jedoch keine Aussage getroffen. Magnete aus Ferriten sind dabei kostengünstig, jedoch sind Ferrite wie alle keramischen Werkstoffe recht hart und spröde und daher bruchgefährdet, so dass deren Befestigung entsprechend auszulegen ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Geberzylinder für ein Kupplungsausrücksystem für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei welchem eine einfache und kostengünstige Wegmessung/Positionsbestimmung des Kolbens mittels eines Ferritmagneten realisierbar ist und eine bruchsichere Befestigung des Ferritmagneten gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Geberzylinder weist einen in einem Gehäuse entlang der Längsachse axial verschiebbar gelagerten Kolben auf, wobei der Kolben bei Betätigung in einer von Gehäuse und Kolben gebildeten Druckkammer Druck aufbaut und wobei der Geberzylinder eine Sensorik mit einem im Gehäuse angeordneten Sensor und einem am Kolben befestigten Magneten zur Positionsbestimmung des Kolbens aufweist, und erfindungsgemäß der Magnet ein Ferritmagnet ist, der an der in Richtung zum Druckraum weisenden Seite des Kolbens mit dem Kolben verbunden ist. Die Verbindung wird dabei bevorzugt durch ein Befestigungsmittel und/oder eine stoffschlüssige Verbindung realisiert. Dadurch ist ein kostengünstiger und einfacher konstruktiver Aufbau des Geberzylinders realisierbar.
Der Ferritmagnet ist im Wesentlichen zylinderförmig mit einer Durchgangsbohrung ausgebildet und der Kolben an seiner in Richtung zum Druckraum weisenden Stirnseite mit einer Bohrung versehen. Das Befestigungsmittel weist einen Kopf und einen Schaft auf, wobei der Schaft durch die Durchgangsbohrung des Ferritmagneten ragt und in die Bohrung des Kolbens eingepresst ist und wobei der Kopf des Befestigungsmittels an der in Richtung zum Druckraum weisenden Stirnseite des Ferritmagneten anliegt.
Das in die Bohrung des Kolbens eingreifende Ende des Schaftes des Befestigungsmittels ist mit radial umlaufenden Ringwülsten versehen, die mit dem Innendurchmesser des Kolbens radial verpresst sind, so dass der Ferritmagnet sicher am Kolben befestigt ist.
Das Befestigungsmittel weist einen Kopfdurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Ferritmagneten entspricht. Alternativ kann der Kopfdurchmesser auch geringer sein und in eine Senkung des Ferritmagneten eingreifen.
Der Ferritmagnet kann auch über das Befestigungselement mit einer axialen Vorspannung beaufschlagt sein, wodurch sich die Buchgefahr des Ferritmagneten erheblich reduziert.
Eine Alternative zu der Verwendung eines Befestigungsmittels ist die Befestigung des Ferritmagneten am Kolben durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, wobei kein zusätzliches Bauteil benötigt wird.
Zur Vergrößerung der Klebefläche weist der Kolben in Richtung zum Druckraum eine Bohrung auf, in die der Ferritmagnet mit einem korrespondierenden Vorsprung eingreift. Die Klebeverbindung ist dann zwischen den aneinanderliegenden Stirnflächen und/oder Umfangsflächen und/oder zwischen Ausnehmung und Vorsprung des Kolbens und des Ferritmagneten ausgebildet.
Eine weitere Variante der Befestigung des Ferritkerns am Kolben besteht darin, bei Verwendung eines Kolbens aus Kunststoff, den Ferritmagneten beim Spritzgießen in den Kolben zu integrieren.
Der im Gehäuse angeordnete Sensor ist bevorzugt ein Hall-Sensor, wobei dessen Spule ringförmig im Kolben sitzt, so dass der Ferritmagnet in diese eintauchen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt eines Geberzylinders, bei welchem ein Ferritmagnet durch ein Befestigungselement am Kolben befestigt ist,
2 die Explosivdarstellung von Kolben, Ferritmagnet und Befestigungsmittel,
3 einen Längsschnitt eines Geberzylinders, bei welchem ein Ferritmagnet durch eine Klebeverbindung am Kolben befestigt ist,
4 die Explosivdarstellung von Kolben und Ferritmagnet.
Die 1 und 3 zeigen den Längsschnitt eines Geberzylinders, welcher ein Gehäuse 1 mit einem darin entlang der Längsachse A axial geführten Kolben 2 aufweist. Am Kolben 2 ist eine Kolbenstange 3 schwenkbar angelenkt, die eine Verbindung zu einer nicht dargestellten Pedalvorrichtung herstellt. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kolben 2 ist ein Druckraum 4 ausgebildet. wobei der Kolben 2 bei Betätigung über die Druckstange 3 Druck im Druckraum 4 aufbaut, der über einen Druckmittelanschluss 5 einen nicht dargestellten Nehmerzylinder beaufschlagt.
In das Gehäuse 1 ist ein Sensor in Form eines Hallsensor 6 integriert, der mit einem Ferritmagneten 7 zusammenwirkt. Der Hallsensor 6 ist mit einer Elektronikbaugruppe 9 verbunden, die außen am Gehäuse 1 sitzt Gemäß 1 liegt der Ferritmagnet 7 an einem Boden 2.1 einer Senkung 2.2 des in Richtung zum Druckraum 4 weisenden stirnseitigen Endes des Kolbens 2 an und wurde mit einem Befestigungsmittel 8 am Kolben 2 befestigt. Dazu weist der Ferritmagnet 7, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, eine Durchgangsöffnung 7.1 auf, durch welche das Befestigungsmittel 8 mit seinem Schaft 8.1 ragt. Der Kolben 2 weist eine Bohrung 2.3 auf, in welche der Schaft 8.1 des Befestigungsmittels 8 eingreift.
Der Schaft 8 weist an dem Endbereich, der in die Bohrung 2.3 eingreift, bereichsweise radial umlaufende Ringwülste 8.2 (s. 2) und eine Ausnehmung 8.3 auf, die mit dem Innendurchmesser der Bohrung 2.3 radial verpresst sind, so dass eine auszugsichere Steckverbindung gewährleistet ist. Das Befestigungsmittel 8 weist einen Kopf 8.4 auf, der in einer Senkung 7.2 des Ferritmagneten sitzt.
In 1 sind der Kolben 2, der Ferritmagnet 7 und das Befestigungsmittel 8 in Explosivdarstellung abgebildet. Der Kolben 4 weist eine Senkung 2.2 mit einem Boden 2.1 auf und eine Bohrung 2.3. Der Ferritmagnet 7 ist mit einer Durchgangsöffnung 7.1 versehen und weist in Richtung zum Kolben 2 eine Ringfläche 7.3 auf, die im montierten Zustand am Boden 2.2 des Kolbens 2 anliegt. An dem gegenüberliegenden Ende ist der Ferritmagnet 7 mit einer Senkung 7.2 versehen, in der im montierten Zustand der Kopf 8.4 des Befestigungsmittels 8 eingreift.
An den Kopf 8.4 des Befestigungsmittels 8 schließt sich ein Schaft 8.1 an. Der an seinem Ende mit Wülsten 8.2 und einer Ausnehmung 8.3 versehen ist. Der Schaft 8.1 greift durch die Durchgangsöffnung 7.1 des Ferritmagneten in die Bohrung 2.3 des Kolbens 2 ein, die sich an ihrem Ende noch etwas verjüngt. Die Ringwülste weisen einen etwas größeren Durchmesser als der verjüngte Bereich 2.3’ der Bohrung 2.3 auf, so dass das Befestigungsmittel 8 über eine Pressverbindung im Bereich der Ringwülste 8.2 mit dem Kolben 2 auszugsicher verbunden ist.
Bei dieser Variante ist es auch möglich, über das Befestigungsmittel 8 den Ferritmagneten mittels axialer Druckspannungen zu beaufschlagen.
Gemäß 3 ist der Ferritmagnet 7 mit dem Kolben 2 in dem Kontaktbereich zum Kolben 2 mittels Klebstoff K verklebt.
Zur Vergrößerung des Kontaktbereiches weist auch hier der Kolben 2 eine Senkung 2.2 mit einem Boden 2.1 auf, von dem aus eine Bohrung 2.3 eingebracht ist.
Der zylinderförmige Ferritmagnet 7 weist einen mit der Bohrung 2.3 korrespondierenden Vorsprung 7.4 auf, der in die Bohrung 2.3 eingreift. Der Klebstoff K zwischen Kolben 2 und Ferritmagnet 7 ist als fett gezeichnete Linie angedeutet.
4 zeigt eine Explosivdarstellung von Kolben 2 und Ferritmagneten 7 gemäß 3. Daraus ist nochmals ersichtlich, dass der Kolben 2 eine Senkung 2.2 mit einem Boden 2.1 aufweist, von dem aus eine Bohrung 2.3 eingebracht ist.
Der Ferritmagnet 7 weist einen Vorsprung 7.4 auf, der im montierten Zustand in die Bohrung 2.3 eingreift und liegt dann am Boden 2.1 an.
Alternativ zu der in 3 dargestellten Klebstoffschicht K kann der Klebstoff K auch nur in die Bohrung 8.2 eingebracht werden, so dass im Wesentlichen nur eine Klebstoffverbindung mit dem Vorsprung 7.4 besteht.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Kolben
a: Boden
b: Senkung im Kolben 2
c: Bohrung
3: Kolbenstange
4: Druckraum
5: Druckmittelanschluss
6: Hallsensor
7: Ferritmagnet
a: Durchgangsöffnung
b: Senkung
c: Ringfläche
d: Vorsprung
8: Befestigungsmittel
a: Schaft
b: Ringwülste
c: Ausnehmung
d: Kopf
9: Elektronikbaugruppe PWG-Mutter
A: Längsachse

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 102004001268 A1 [0003]
DE 102004064138 B4 [0003]

Claims

Geberzylinders, mit einem in einem Gehäuse (1) axial verschiebbar gelagerten Kolben (2), wobei der Kolben (2) bei Betätigung in einer von Gehäuse (1) und Kolben (2) gebildeten Druckraum (4) Druck aufbaut und wobei der Geberzylinder eine Sensorik mit einem im Gehäuse (1) angeordneten Sensor und einem am Kolben (2) befestigten Magneten zur Positionsbestimmung des Kolbens (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Ferritmagnet (7) ist, der an der in Richtung zum Druckraum (4) weisenden Seite des Kolbens (2) mit dem Kolben (2) verbunden ist.
Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritmagnet (7) mit dem Kolben (2) durch ein Befestigungsmittel (8) und/oder eine stoffschlüssige Verbindung verbunden ist.
Geberzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritmagnet (7) im Wesentlichen zylinderförmig mit einer Durchgangsöffnung (7.2) ausgebildet ist und der Kolben (2) mit einer Bohrung (2.3) versehen ist und dass das Befestigungsmittel (8) einen Kopf (8.4) und einen Schaft (8.1) aufweist, wobei der Schaft (8.1) durch die Durchgangsöffnung (7.1) des Ferritmagneten (7) ragt und in die Bohrung (2.3) des Kolbens (2) eingepresst ist und wobei der Kopf (4) des Befestigungsmittels (4) an einer in Richtung zum Druckraum (4) weisenden Stirnseite des Ferritmagneten (7) anliegt.
Geberzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Bohrung (2.3) des Kolbens (2) eingreifende Ende des Schaftes (8.1) des Befestigungsmittels (8) radial umlaufende Ringwülste (8.2) aufweist, die mit der Bohrung (2.2) des Kolbens (2) radial verpresst sind.
Geberzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (8) einen Kopfdurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Ferritmagneten (7) entspricht oder dass der Kopfdurchmesser geringer ist und in eine Senkung (7.2) des Ferritmagneten (7) eingreift.
Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferritmagnet (7) mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt ist.
Geberzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Klebeverbindung ist.
Geberzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) in Richtung zum Druckraum (4) eine Bohrung (2.3) aufweist, in die der Ferritmagnet (7) mit einem korrespondierenden Vorsprung (7.4) eingreift und dass Klebstoff (K) zwischen den aneinanderliegenden Bereichen und/oder zwischen der Bohrung (2.3) des Kolbens und dem Vorsprung (7.4) und des Ferritmagneten (7) ausgebildet ist.
Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) ein Hall-Sensor ist.