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Die Erfindung betrifft ein Ausrücksystem für ein Kupplungsbetätigungssystem, insbesondere mit einer pneumatischen Übertragungsstrecke, umfassend einen als Gehäuse ausgebildeten konzentrischen Zylinder, in dem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, der mit einem Ausrücklager zur Betätigung einer Kupplung in einer Wirkverbindung steht, wobei eine die Axialbewegung des Kolbens ausführende Halterung für ein Sensortarget gegenüberliegend zu einem, einen Sensor umfassendes Sensorgehäuse angeordnet ist, wobei die Halterung axial verschiebbar in das Sensorgehäuse eingreift.
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Aus der
DE 10 2012 212 633 A1 ist ein Hydraulikzylinder, insbesondere für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug bekannt, welcher ein Gehäuse umfasst, das konzentrisch um eine Welle angeordnet ist und einen ringförmigen Druckraum aufweist, in dem ein konzentrischer Kolben beweglich gelagert ist. Der Kolben ist mit einem Ausrücklager verbunden, wobei an dem Ausrücklager ein die Axialbewegung des Kolbens ausführender Magnet angeordnet ist, welchem ein Sensor gegenüberliegt, wobei ein Spalt zwischen Magnet und Sensor gebildet wird. Um Auswirkungen einer Taumelbewegung des Ausrücklagers auf das Signal des Sensors zu unterbinden, ist der Magnet auf einem Magnetträger befestigt, welcher in eine Magnetträgeraufnahme eingreift, der an einem Flansch ausgebildet ist und sich einseitig radial nach außen erstreckt. Der Magnetträger ist aus zwei Winkeln zusammengesetzt und beweglich in der Magnetträgeraufnahme gelagert. Der Sensor bildet mit dem Magneten eine lineare Wegmesseinheit zur Detektion der Bewegung des Kolbens.
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Weiterhin ist ein pneumatisches Ausrückersystem für einen Nutzkraftwagen bekannt, bei welchem zur Wegmessung eine Sensorik und eine Magnethalterung benötigt werden. Die Anbindung des den Sensor umfassenden Sensorgehäuses besteht aus mehreren Teilen, wobei die dazugehörige Magnethalterung über eine Verschraubung fixiert wird. Die Montage der verschiedenen Bauteile wie Sensor, Gehäuse, Anbau und Verschraubung der Magnethalterung erfordert zahlreiche Montageschritte. Die Magnethalterung über eine Verschraubung zu fixieren, erfordert eine umfangreiche Handmontage und erhöht die Kosten. Darüber hinaus ist keine zuverlässige Schleppmomentabstützung gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ausrücksystem für ein Kupplungsbetätigungssystem, insbesondere mit einer pneumatischen Übertragungsstrecke anzugeben, welche bei der Anbindung des Wegmesssystems möglichst wenig Montageschritte benötigt und trotzdem eine zuverlässige Schleppmomentabstützung realisiert.
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Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Halterung des Sensortargets an einem Vorlastfederhaltering befestigt ist und in dem einteilig ausgebildeten Kunststoffsensorgehäuse beweglich gelagert ist. Durch die Verwendung eines einteiligen Kunststoffsensorgehäuses werden die Montageschritte zur Anbindung des Sensorsystems bei einem pneumatischen Kupplungsbetätigungssystem verringert. Gleichzeitig können alle Betriebszustände vom eigentlichen Sensor genau detektiert werden. Dabei realisiert das einteilige Sensorgehäusebei bei fester Verbindung der Halterung mit dem Vorlastfederhaltering eine zuverlässige Schleppmomentabstützung. Eine solche Schleppmomentabstützung ist notwendig, da sich der Vorlastfederhaltering aufgrund der Bewegung des Ausrücklagers mit dreht. Die dabei auftretenden Kräfte werden von dem Vorlastfederhaltering in die Halterung des Sensortargets abgeleitet, was zur Abstützung der eingeleiteten Kräfte durch das Sensorgehäuse führt. Dadurch wird eine Drehung des Vorlastfederhalterings inkl. Halterung des Sensortargets unterbunden. Die Schleppmomentabstützung, welche auch als Verdrehsicherung bezeichnet wird, wird dabei zuverlässig aufgrund einer festen Positionierung des Vorlastfederhalteringes an der Halterung des Sensortargets über das Sensorgehäuse gewährleistet. Dadurch werden Baukomponenten und ein zusätzlicher Montageschritt eingespart. Zusätzlich wird die Toleranzkette verkleinert, welche einen positiven Einfluss auf die Halterung des Sensortargets und somit auf das von dem Sensor abgegebene Signal hat.
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Vorteilhafterweise ist die Halterung des Sensortargets über eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Vorlastfederhaltering verbunden. Dazu können verschiedene Verbindungsarten, wie Press-, Niet- oder Fügeverbindungen genutzt werden. Eine aufwändige Herstellung des Ausrücksystems entfällt.
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In einer Ausgestaltung ist die aus einem Kunststoff bestehende Halterung des Sensortargets über eine Kragenfügeverbindung mit dem aus Metall bestehenden Vorlastfederhaltering verbunden. Bei dem Kragenfügen handelt es sich um eine Verbindungsmethode zwischen einem Kunststoff- und einem Metallbauteil zu einem Hybridbauteil, welches eine belastbare Verbindung zwischen dem Metall- und dem Kunststoffbauteil gewährleistet.
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In einer Variante ist an dem Vorlastfederhaltering ein radial nach außen ragender, einen axial ausgebildeten Kragen aufweisender Vorsprung in eine Stirnseite der Halterung des Sensortargets eingepresst. Der aus Metall bestehende Kragen, der mit dem Vorsprung und dem Vorlastfederhaltering ein einstückiges, aus einem Werkstoff bestehendes Bauteil bildet, wird dabei in den Kunststoff der Halterung des Sensortargets eingepresst, wobei eine zuverlässige Halterung in dem Kunststoff durch einen Hinterschnitt des Kragens ermöglicht wird.
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In einer Alternative weist der radiale Vorsprung des Vorlastfederhalteringes eine, den Kragen tragende, zur Vorlastfeder axial sich ersteckenden Abwinklung auf, wobei die Abwinklung nach dem Eingreifen des Kragens in die Halterung axial an der Halterung des Sensortargets anliegt. Dadurch wird eine besonders bauraumsparende Geometrie des Ausrücksystems erreicht.
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In einer weiteren Alternative ist der Kragen an einem separaten Element ausgebildet, wobei der Kragen, vorzugsweise durch die Abwinklung des Vorsprunges des Vorlastfederhalteringes hindurch in die Halterung des Sensortargets eingreift. Dabei wird über ein zusätzliches Element eine Verbindung zwischen Vorlastfederhaltering und Halterung des Sensortargets geschaffen. Da der Fügevorgang radial erfolgt, ist auch hier eine Bauraumeinsparung gegeben. Alle notwendigen Elemente zum Fügen sind dabei an dem separaten Element angebracht, wobei der Vorlastfederhaltering eine flexible Stärke aufweisen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Vorlastfederhaltering über eine Einpressverbindung mit einer Tannenbaumgeometrie an der Halterung des Sensortargets befestigt. Durch die Tannenbaumgeometrie verhaken sich deren Enden beim Einpressen in den Kunststoff der Halterung des Sensortargets und graben sich dort ein, was zu einer festen Anbindung des Vorlastfederhalteringes mit der Halterung des Sensortargets führt.
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In einer Weiterbildung ist die Tannenbaumgeometrie an der Abwinklung des Vorsprunges des Vorlastfederhalteringes ausgebildet und greift in eine, eine Gegengeometrie aufweisende Nut, ausgehend von der Stirnseite der Halterung des Sensortargets, ein. Die Einpressgeometrie ist an beiden Komponenten dabei so ausgelegt, dass eine Überdeckung der beiden Komponenten beim Einpressen zu einer in der Montage zulässigen Kraft führt. Eine solche Verbindung kann ohne zusätzliche Komponenten ausgeführt werden, wodurch das Fügen beider Komponenten kostengünstig durch einfache Werkzeuge realisierbar ist. Insbesondere kann die aus Metall bestehende Tannenbaumgeometrie direkt bei der Herstellung des Vorlastfederhalteringes eingebracht werden, wodurch Vorlastfederhaltering und Tannenbaumgeometrie ein Bauteil bilden.
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In einer Ausgestaltung weist der Vorsprung des Vorlastfederhalteringes mindestens eine Öffnung auf, durch welche ein Kunststoffniet hindurchgreift, welcher an der Stirnseite der Halterung des Sensortargets ausgebildet ist und eine Heißnietverbindung mit dem Vorsprung des Vorlastfederhalteringes eingeht. Da der Kunststoffniet einstückig an der Halterung des Sensortargets ausgebildet ist, kann dieser bei einer Erwärmung einfach verformt werden, so dass die Öffnung des Vorlastfederhalteringes durch diesen überdeckt wird.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 Prinzipdarstellung eines Kupplungsbetätigungssystems,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ausrücksystems,
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3 ein erstes Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorlastfederhalteringes mit der Halterung des Sensortargets,
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorlastfederhalteringes mit der Halterung des Sensortargets,
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorlastfederhalteringes mit der Halterung des Sensortargets,
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorlastfederhalteringes mit der Halterung des Sensortargets,
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7 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorlastfederhalteringes mit der Halterung des Sensortargets.
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Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist schematisch der Aufbau eines pneumatisch betätigten Kupplungsbetätigungssystems 1 dargestellt, wie es in Nutzkraftfahrzeugen Anwendung findet. Dabei wirkt eine Betätigungseinrichtung 2 auf der Geberseite 3 auf einen Geberzylinder 4. Dabei wird der Kolben 5 des Geberzylinders 4 entlang eines Aktorweges nach rechts verfahren, wodurch sich das Volumen der im Geberzylinder 4 enthaltenen Luft 6 verändert, wodurch ein Druck p in dem Geberzylinder 4 aufgebaut wird, der über die Luft 6 über eine Pneumatikleitung 7 zur Nehmerseite 8 des Kupplungsbetätigungssystems 1 übertragen wird.
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Die Pneumatikleitung 7 ist an einen Nehmerzylinder 9 angeschlossen, der ein Ausrücksystem darstellt und an der Nehmerseite 8 des Kupplungsbetätigungssystem 1 ausgebildet ist. Auf der Nehmerseite 8 verursacht der Druck p der Luft 6 in dem Nehmerzylinder 9 eine Wegänderung, die auf eine Kupplung 10 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Kolben 11 des Nehmerzylinders 9 ist dabei in einem als Gehäuse ausgebildeten Zylinder 12 beweglich gelagert. Der Druck p, welchen die Luft 6 in dem Nehmerzylinder 9 aufbaut, bewegt den Kolben 11 und betätigt ein Ausrücklager 13, welches über Federn mit der Kupplung 10 in einer Wirkverbindung steht.
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In 2 ist der Nehmerzylinder 9 dargestellt, bei welchem der Kolben 11 von einer Vorlastfeder 14 umschlossen ist. An einem Vorlastfederhaltering 15 ist über einen Vorsprung 16 eine Halterung 17 eines Sensortargets befestigt, welches im Weiteren als Magnet 18 betrachtet werden soll. Die Halterung 17 greift dabei in ein Sensorgehäuse 19 ein, in welchem ein nicht weiter dargestellter Sensor, der mit dem Magnet 18 in einer Wirkverbindung steht, stationär gehalten ist. Das Sensorgehäuse 19 ist dabei an einer Ausrückerbodenplatte 20 des Nehmerzylinders 9 mittels Schrauben fixiert. Um den Weg zu detektieren, welchen den Kolben 11 des Nehmerzylinders 9 zurücklegt, bewegt sich der Vorlastfederhaltering 15 mit dem Kolben 11, wobei die Halterung 17 mit dem Magneten 18 in dem feststehenden Sensorgehäuse 19 axial geführt wird und der Sensor diese Bewegung detektiert.
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Das Sensorgehäuse 19 ist dabei einstückig aus einem Kunststoff ausgebildet und bildet gegenüber dem Vorlastfederhaltering 15 eine Schleppmomentabstützung und Verdrehsicherung. Dadurch wird die Bewegung, die von dem Ausrücklager 13 auf den Vorlastfederhaltering 15 aufgebracht wird, über die Halterung 17 des Magneten 18 in das Sensorgehäuse 19 abgeleitet. Da dieses einteilig ausgebildet ist, wird ein Verdrehen verhindert.
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Die Materialpaarung zwischen Sensor und Halterung 17 des Magneten 18 ist dabei so ausgelegt, dass die Kräfte, welche über die Schleppmomentabstützung wirken, kompensiert werden und es zu keiner Fehlfunktion hinsichtlich Festigkeit oder Verschleiß kommt. Die verwendete Materialpaarung besteht für das Sensorgehäuse 19 aus einem glasfaserverstärkten Polyamid, während die Halterung 17 des Magneten 18 ebenfalls ein Polyamid besteht, was aber weniger Glasfasern als das Sensorgehäuse 19 aufweist und gleichzeitig mit einem Teflonanteil versehen ist, um das Gleiten der Halterung 17 innerhalb des Sensorgehäuses 19 zu unterstützen.
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In 3 ist eine erste Variante zur Verbindung des aus Metall bestehenden Vorlastfederhalteringes 15 mit der aus Kunstsoff bestehenden Halterung 17 des Magneten 18 dargestellt. Dabei ist an dem radialen Vorsprung 16 des Vorlastfederhalteringes 15 ein Kragen 21 ausgebildet, welcher in einem Fügevorgang in die Stirnseite 22 der aus Kunststoff bestehenden Halterung 17 des Magneten 18 eingebracht wird. Der Fügevorgang wird dabei axial nach unten geführt. Bei einer solchen Kragenfügung handelt es sich um ein mechanisches Fügeverfahren, bei dem mithilfe eines Stempels ein sogenannter Kragen in den aus Metall bestehenden Vorsprung 16 des Vorlastfederhalteringes 15 eingedrückt wird. In einem zweiten Schritt wird der Kragen 21 des Vorsprunges 16 in den Kunststoff hineingedrückt, was mittels einer konventionellen Presse stattfinden kann. Durch seine spezielle Form bewirkt dieser aus Metall bestehende Kragen 21 in der Halterung 17 des Magneten 18 einen festen Verbund mit Kunststoff.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorsprunges 16 des Vorlastfederhalteringes 15 mit der Halterung 17 des Magneten 18. Dabei ist an dem radial sich nach außen am Umfang des Vorlastfederhalteringes 15 erstreckenden Vorsprung 16 eine Abwinklung 23 ausgebildet, welche den Kragen 21 trägt. Der Fügevorgang in die Halterung 17 des Magneten 18 erfolgt dabei radial, wodurch eine Bauraumeinsparung des Nehmerzylinders 9 möglich wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel zum Verbinden des Vorlastfederhalteringes 15 mit der Halterung 17 des Magneten 18 ist in 5 dargestellt, bei welchem der Kragen 21 an einem separaten Bauteil 24, welches aus Metall besteht, ausgebildet ist. Das separate Bauteil 24 wird dabei durch die Abwinklung 23 des Vorsprunges 16 des Vorlastfederhalteringes 15 in radiale Richtung hindurch an die Halterung 17 des Magneten 18 eingepresst, was zu einer zuverlässigen Verbindung zwischen Vorlastfederhaltering 15 und Halterung 17 des Magneten 18 führt. Bei dieser Ausgestaltung muss der Vorlastfederhaltering 15 nicht vorbehandelt werden, um den Kragen 21 an diesem auszubilden.
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In 6 ist eine weiteres Ausführungsbeispiel zur Befestigung des Vorlastfederhalteringes 15 an der Halterung 17 des Magneten 18 gezeigt, bei welchem die Abwinklung 23 des Vorsprungs 16 des Vorlastfederhalteringes 15 als Tannenbaumgeometrie 25 ausgebildet ist. Die Halterung 17 des Magneten 18 weist dabei eine, sich in axialer Richtung erstreckende, nicht weiter dargestellte Gegengeometrie auf, wobei während des Fügevorganges die Stirnseite 22 der Halterung 17 gegen die Abwinklung 23 des Vorlastfederhalteringes 15 gepresst wird, wobei die Abwinklung 23 sich im Kunststoff der Halterung 17 verfängt. Die Haken der Tannenbaumgeometrie 25 graben sich beim Einpressen in den Kunststoff der Halterung 17 des Magneten 18 ein und führen so zu einer ausreichenden Fixierung. Der radiale Vorsprung 16 dient dabei als Anschlagfläche, damit der Vorlastfederhaltering 15 beim Einpressen in einer definierten Position abschließt.
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Eine besonders einfache mechanische Verbindung des Vorlastfederhalteringes 15 mit der Halterung 17 des Magneten 18 ist aus 7 ersichtlich und erfolgt mittels Heißnieten. In dem Vorsprung 16 des Vorlastfederhalteringes 15 sind zwei Öffnungen 26, 27 vorgesehen, durch welche sich zwei, aus dem Kunststoffmaterial der Halterung 17 des Magneten 18 ausgebildete Nasen 28, 29 einschieben. Nach der Lagerung der Nasen 28, 29 in den Öffnungen 26, 27 des Vorsprunges 16 der Vorlastfederhalterung 15 werden mittels eines Stempels die Nasen 28, 29 erhitzt und breitgedrückt. Somit decken die verformten Nasen 28, 29 die Öffnungen 26, 27 vollständig ab und überragen diese, wodurch eine zuverlässige Verbindung zwischen Vorlastfederhaltering 15 und Halterung 17 des Magneten 18 geschaffen wurde.
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Die Erfindung offenbart eine konstruktiv optimierte Sensoranbindung an einem Ausrücksystem, welche wenige Montageschritte vorsieht und trotzdem kostengünstig umzusetzen ist. Insbesondere können alle Betriebszustände vom Sensor bei gleichzeitiger zuverlässiger Schleppmomentabstützung detektiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsbetätigungssystem
- 2
- Betätigungseinrichtung
- 3
- Geberseite
- 4
- Geberzylinder
- 5
- Kolben
- 6
- Luft
- 7
- Pneumatikleitung
- 8
- Nehmerseite
- 9
- Nehmerzylinder
- 10
- Kupplung
- 11
- Kolben
- 12
- Zylinder
- 13
- Ausrücklager
- 14
- Vorlastfeder
- 15
- Vorlastfederhaltering
- 16
- Vorsprung
- 17
- Halterung
- 18
- Magnet
- 19
- Sensorgehäuse
- 20
- Ausrückerbodenplatte
- 21
- Kragen
- 22
- Stirnseite der Halterung
- 23
- Abwinklung
- 24
- Separates Bauteil
- 25
- Tannenbaumgeometrie
- 26
- Öffnung
- 27
- Öffnung
- 28
- Nase
- 29
- Nase
- 30
- Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012212633 A1 [0002]
