DE102012221008A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Geberzylinders - Google Patents

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Zylinders, insbesondere eines Geberzylinders, der einen in einem Gehäuse ausgebildeten Zylinderraum aufweist, in dem ein durch eine Kolbenstange axial verschiebbarer Kolben angeordnet ist. Dem Zylinderraum weist eine Nachlauföffnung auf, über die ein Druckmedium in den Zylinderraum aus einem Nachlaufbehälter nachfüllbar ist. Der Kolben weist eine Sekundärdichtung zum Abdichten des Zylinderraumes an der der Kolbenstange zugewandten Seite und eine Primärdichtung zum Abdichten des Zylinderraumes an der der Kolbenstange abgewandten Seite auf. Der Wegmesssensor umfasst ein Signalelement und ein Sensorelement, die die axiale Relativstellung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse erfassen. Der Kolben wird zum Kalibrieren derart bewegt, dass zunächst die Nachlauföffnung überfahren und der Zylinderraum durch die Primärdichtung verschlossen wird, wobei danach ein Startpunkt zum Starten der Kalibrierung gesetzt wird. Der Kolben wird dann so lange weiterbewegt, bis im Druckraum ein vorbestimmter Druckschwellenwert erreicht wird. Der Wegmesssensor erzeugt nach Erreichen des Druckschwellenwertes ein Schaltpunktsignal.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Zylinders, insbesondere eines Geberzylinders für eine hydraulische Betätigung der Kupplung eines Kraftfahrzeuges.
  • Aus der DE 203 15 735 U1 geht eine Vorrichtung zur Sensierung der axialen Stellung eines Kolbens in einem Zylinder, insbesondere eines Kolbens in einem Geberzylinder für eine hydraulische Betätigung der Kupplung eines Kraftfahrzeuges, hervor. Dabei umfasst ein zur Sensierung der axialen Stellung des Kolbens in dem Zylinder vorgesehener linearer Wegmesssensor ein magnetisches Signalelement in der Form eines ringförmigen Permanentmagneten, der am Kolben des Geberzylinders befestigt ist. Der Wegmesssensor umfasst ferner einen am Gehäuse des Geberzylinders angeordneten Sensor in der Form eines Hallsensors, mit dem die axiale Relativstellung des am Kolben angeordneten Permanentmagneten zum Hallsensor erfasst wird. Dem Hallsensor ist ein ortsfestes Flussleitelement zugeordnet, das sich an dem Gehäuse des Geberzylinders zumindest über den zu erfassenden Bereich der axialen Relativstellungen des am Kolben befestigten Permanentmagneten zum Hallsensor erstreckt.
  • Aus der DE 10 2009 011 807 A1 geht ein Wegmesssystem für einen Geberzylinder zur Erfassung des Stellweges des Kolbens des Geberzylinders hervor. Dabei umfasst das den Geberzylinder nachgeschaltete Wegmesssystem ein in einem Messzylinder axial verschiebbares Element, das mittels einer Druckstange mit dem Kolben des Geberzylinders in Verbindung steht. Ferner ist eine Sensorbaugruppe vorgesehen und am Gehäuse des Messzylinders angeordnet. Diese Sensorbaugruppe überdeckt die gesamte Wegstrecke des axial verschiebbaren Elementes. Ein Magnet des axial verschiebbaren Elementes wird an der Sensorbaugruppe entlang bewegt und induziert in dieser eine Veränderung des magnetischen Flusses, wodurch die axiale Lage des Magneten und gleichzeitig die axiale Lage des Kolbens des über die Druckstange mit dem Kolben verbundenen Geberzylinders bestimmt werden kann.
  • Gegenwärtig werden Geberzylinder mit einer wie voranstehend erläuterten, linearen Wegmesstechnik linear, beginnend am mechanischen Anschlag in der unbetätigten Ausgangslage kalibriert. In dieser Position wird bei einer weiteren Betätigung des Geberzylinders zunächst noch kein Druck aufgebaut, da eine Nachlauf- bzw. Schnüffelöffnung, über die der Zylinderraum mit einem Nachlaufbehälter für ein Druckmittel in Verbindung steht, noch geöffnet ist und ein Druckausgleich mit dem Umgebungsdruck stattfindet. Da die Position der Nachlauföffnung toleranzbehaftet ist, üben diese Toleranzen bei der Anwendung des Geberzylinders zur Betätigung von Kupplungen einen negativen Einfluss auf die Genauigkeit der Sensierung des Auskuppelpunktes aus. Die genaue Sensierung dieses Auskuppelpunktes ist jedoch für Kupplungssysteme in modernen Fahrzeugen von großer Bedeutung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Zylinders, insbesondere eines Geberzylinders, zu schaffen, durch das sowohl mechanische als auch hydraulische Ungenauigkeiten beseitigbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Zylinders gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.
  • Ein durch die Erfindung erzielbarer, wesentlicher Vorteil besteht darin, dass mit der Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors sowohl mechanische als auch hydraulische Ungenauigkeiten minimiert werden können. In Folge der erzielbaren Genauigkeit der Sensierung kann beispielsweise bei einem Kupplungssystem der Auskuppelpunkt vorteilhafter Weise exakt sensiert werden. Dies ist besonders für die sogenannte Interlock-Funktion in modernen Kraftfahrzeugen von wesentlicher Bedeutung.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Zylinders, insbesondere eines Geberzylinders, der einen in einem Gehäuse ausgebildeten Druck- bzw. Zylinderraum aufweist, in dem ein durch eine Kolbenstange axial verschiebbarer Kolben angeordnet ist. Der Zylinderraum weist eine Nachlauföffnung auf, über die ein Druckmedium in den Zylinderraum über eine Nachlaufleitung aus einem Nachlaufbehälter nachfüllbar ist. Der Kolben weist eine Sekundärdichtung zum Abdichten des Zylinderraumes an der der Kolbenstange zugewandten Seite und eine Primärdichtung zum Abdichten des Zylinderraumes an der der Kolbenstange abgewandten Seite auf. Der Wegmesssensor umfasst ein Signalelement und ein Sensorelement, die die axiale Relativstellung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse erfassen. Der Kolben wird derart bewegt, dass zunächst die Nachlauföffnung überfahren und der Druckraum durch die Primärdichtung verschlossen wird, wobei danach ein Startpunkt zum Starten der Kalibrierung gesetzt wird. Der Kolben wird dann so lange weiterbewegt, bis im Druckraum ein vorbestimmter Druckschwellenwert erreicht wird. Der Wegmesssensor erzeugt nach Erreichen des Druckschwellenwertes ein Schaltpunktsignal.
  • Besonders vorteilhaft wird der Geberzylinder zur Betätigung der Kupplung eines Kraftfahrzeuges verwendet, wobei das Schaltpunktsignal zum Auskuppeln der Kupplung dient. Insbesondere ist dies in Fahrzeugen von Bedeutung, in denen Sensorsysteme mit Interlock-Funktionen für automatische Startvorgänge eingesetzt werden.
  • Als Primärdichtung kann eine aus einem armierten Dichtungsmaterial bestehende Dichtung verwendet werden, weil bei dem vorliegenden Verfahren Relaxationsvorgänge der Primärdichtung keine Rolle spielen.
  • Im Folgenden werden die Erfindungen und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch einen Geberzylinder mit einem linearen Wegmesssensor und
  • 2 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors.
  • Gemäß 1 umfasst ein Geberzylinder 1, der insbesondere bei einem Hydrauliksystem zur Kupplungsbetätigung bei Kraftfahrzeugen einsetzbar ist, einen in einem Zylinderraum 2 axial verschiebbaren Kolben 3. Der Zylinderraum 2 ist in einem Gehäuse 4 des Geberzylinders 1 ausgebildet.
  • Der Kolben 3 ist in an sich bekannter Weise mit einer Kolbenstange 6 verbunden, die mit einem nicht näher dargestellten Betätigungsorgan, beispielsweise einem Kupplungspedal in Verbindung steht. In der ersichtlichen Weise ist der Kolben 3 an der der Kobenstange 6 zugewandten Seite mit der Hilfe einer ringförmigen Dichtung 5 in Bezug auf den Zylinderraum 2 abgedichtet. Diese Dichtung wird im folgenden als Sekundärdichtung 5 bezeichnet. An der der Kolbenstange 6 abgewandten Seite ist der Kolben 3 mit einer weiteren ringförmigen Dichtung versehen, die zur Abdichtung des Kolbens 3 in Bezug auf den Zylinderraum 2 an der dem Hydrauliksystem zugewandten Seite dient. Diese Dichtung wird nachfolgend als Primärdichtung 9 bezeichnet.
  • Im Gehäuse 4 ist eine in den Zylinderraum 2 mündende Nachlauföffnung 7 angeordnet, die zur Verbindung des Zylinderraumes 2 mit einem Nachlaufbehälter für ein Druckmittel dient, wobei zwischen der Nachlauföffnung 7 und dem Nachlaufbehälter eine nicht näher bezeichnete Nachlaufleitung angeordnet ist.
  • In an sich bekannter Weise wird der Kolben 3 durch eine lediglich schematisch dargestellte Druckfeder 13 derart beaufschlagt, dass er und die Kolbenstange 6 gegen einen Endanschlag gedrückt werden. Wie dies in der 1 dargestellt ist, kann der Endanschlag die Form eines am Gehäuse 4 befestigten Halteteiles 10 aufweisen. Dabei ist das Halteteil 10 vorzugsweise in an sich bekannter Weise U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel 11 des Halteteiles 10 durch Öffnungen des Gehäuses 4 verlaufen und einen axialen Anschlag für einen Anschlagteller 12 bilden, der an der Kolbenstange 6 ausgebildet ist.
  • In der aus der 1 ersichtlichen Weise umfasst ein Wegmesssensor 14 ein an dem Kolben angebrachtes und zusammen mit diesem bewegbares Signalelement 15, bei dem es sich vorzugsweise um ein magnetisches Element handelt, und ein am Gehäuse 4 befestigtes Sensorelement 16, bei dem es sich vorzugsweise um ein magnetflussempfindliches Bauteil handelt. Das Sensorelement 16 misst die axiale Relativstellung des Signalelementes 15 zum Sensorelement 16, d.h. also die lineare Stellung des Kolbens 3 im Zylinderraum 2. Es sind auch andere Ausführungsformen des Wegmesssensors 14 denkbar.
  • Die Kalibrierung des linearen Wegmesssensors 14 des Geberzylinders 1 erfolgt üblicherweise dadurch, dass die Nachlauföffnung 7 zunächst verschlossen und das System anschließend mit 4 bar Druck gegen den Endanschlag bzw. gegen das Halteteil 10 gedrückt wird. Anschließend wird dann an der Kolbenstange 6 eine Gegenkraft von 20 Newton aufgebaut, um alle vorhandenen Spiele zwischen den einzelnen Bauteilen, wie beispielsweise dem Kolben 3 und der Kolbenstange 6 zu eliminieren. Von diesem Nullpunkt aus wird dann linear bis zu einem Endanschlag kalibriert.
  • Durch diese Kalibrierung können zwar die statischen, mechanischen Toleranzen heraus kalibriert werden. Da jedoch beispielsweise in den heutigen modernen Fahrzeugen Sensorsysteme mit Interlock-Funktionen für automatische Startvorgänge eingesetzt werden, ist eine genaue Sensierung des Auskuppelpunktes einer Kupplung aus sicherheitstechnischen Aspekten sehr wichtig. Aus diesem Grunde geht die vorliegende Erfindung davon aus, dass, um den Auskuppelpunkt einer Kupplung möglichst exakt zu treffen, das verschobene, hydraulische Volumen von Bedeutung ist. Es kann jedoch erst dann ein Druck im Zylinderraum 2 und im Hydrauliksystem aufgebaut und damit das Volumen des Zylinderraumes 2 verschoben werden, wenn die Nachlauföffnung 7 geschlossen ist. Erfindungsgemäß wird daher der Startpunkt 17 der Kalibrierung gemäß 2 an den Punkt gelegt bzw. gesetzt, an dem die Nachlauföffnung 7 gerade überfahren wird und geschlossen ist. Anders ausgedrückt wird an diesem Punkt der Zylinderraum 2 durch die Primärdichtung 9 an der dem Hydrauliksystem zugewandten Seite abgedichtet.
  • Hierfür wird das System über die Kolbenstange 6 betätigt. Wenn die Nachlauföffnung 7 überfahren ist, kann im Zylinderraum 2 und dem anschließenden Hydrauliksystem langsam ein Druck aufgebaut werden, wie dies das Diagramm der 2 zeigt. Wenn der Druck einen bestimmten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, kann der Startpunkt 17 gesetzt werden. Ein vorbestimmter Druckschwellenwert 18 ist erforderlich, um die vorhandenen Spiele zwischen den Bauteilen aus der Verbindung zu nehmen. Dies bedeutet, dass erst nach Erreichen des Druckschwellenwertes 18 der Wegmesssensor 14 ein Schaltpunktsignal 19 erzeugt.
  • Beispielsweise wird der vorbestimmte Druckschwellenwert 18 dadurch ermittelt, dass von der Seite des Hydrauliksystems her nach dem Überfahren der Nachlauföffnung 7 ein bestimmter Druck angelegt und abgewartet wird, bis im Zylinderraum 2 ein entsprechender Gegendruck aufgebaut ist, sodass sich der Koben 3 im Gleichgewicht befindet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonderes bei der Verwendung einer armierten Primärdichtung 9 von Bedeutung, da hierbei Relaxationsvorgänge der Primärdichtung 9 keine Rolle spielen und damit die Druckabhängigkeit des Schnüffelspiels über der gesamten Lebensdauer des Geberzylinders sehr niedrig gehalten werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Geberzylinder
    2
    Zylinderraum
    3
    Kolben
    4
    Gehäuse
    5
    Sekundärdichtung
    6
    Kolbenstange
    7
    Nachlauföffnung
    a
    Primärdichtung
    b
    Halteteil
    c
    Schenkel
    d
    Anlageteller
    e
    Druckfeder
    f
    Wegmesssensor
    g
    Signalelement
    h
    Sensorelement
    i
    Startpunkt
    j
    Druckschwellenwert
    k
    Schaltpunktsignal
  • 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 20315735 U1 [0002]
    • DE 102009011807 A1 [0003]

Claims (3)

  1. Verfahren zum Kalibrieren eines linearen Wegmesssensors eines Zylinders, insbesondere eines Geberzylinders zur hydraulischen Betätigung eines Kupplungssystems eines Kraftfahrzeuges, wobei der Geberzylinder (1) in einem Gehäuse (4) einen Zylinderraum (2) aufweist, in dem ein durch eine Kolbenstange (6) axial verschiebbarere Kolben (3) angeordnet ist, wobei in den Zylinderraum (2) eine Nachlauföffnung (7) führt, über die ein Druckmedium in den Zylinderraum (2) nachfüllbar ist, wobei der Kolben (3) eine Sekundärdichtung (5) zum Abdichten des Zylinderraumes (2) an der der Kolbenstange (6) zugewandten Seite und eine Primärdichtung (9) zum Abdichten des Zylinderraumes (2) an der der Kolbenstange (6) abgewandten Seite aufweist, und wobei der Wegmesssensor (14) ein Signalelement (15) und ein Sensorelement (16) umfasst, die die axiale Relativstellung zwischen dem Kolben (3) und dem Gehäuse (4) erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) zum Kalibrieren derart bewegt wird, dass zunächst die Nachlaufbohrung (7) überfahren und der Zylinderraum (2) durch die Primärdichtung (9) verschlossen wird, wobei danach ein Startpunkt (17) zum Starten der Kalibrierung gesetzt wird, dass der Kolben (3) nachfolgend so lange weiterbewegt wird, bis im Zylinderraum (2) ein vorbestimmter Druckschwellenwert (18) erreicht wird, und dass der Wegmesssensor (14) nach Erreichen des Druckschwellenwertes (18) ein Schaltpunktsignal (19) erzeugt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (1) zur Betätigung der Kupplung eines Kraftfahrzeuges verwendet wird und dass das Schaltpunktsignal (19) zum Auskuppeln der Kupplung dient.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Primärdichtung (9) eine aus einem armierten Dichtungsmaterial bestehende Dichtung verwendet wird.
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