DE102016002823A1

DE102016002823A1 - Sensor device for a Kupplungszentralausrücker, Kupplungszentralausrücker and methods for operating the sensor device

Info

Publication number: DE102016002823A1
Application number: DE102016002823.8A
Authority: DE
Inventors: Frank-Peter Klück; Tobias Schulz
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2016-03-05
Filing date: 2016-03-05
Publication date: 2017-09-07
Also published as: WO2017153027A1; WO2017153027A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (1) für einen Kupplungszentralausrücker (2), mit einem am radial äußeren Umfang des Ausrückers (2) angeordneten ersten Wegsensor (13) zur Erfassung der Position einer axial beweglichen Komponente (3) des Ausrückers (2), mit einem ersten Signalgeber (15), der mit der beweglichen Komponente (3) verbunden ist, und mit einem ersten Signalaufnehmer (16), der mit einer feststehenden Komponente (4) des Ausrückers verbunden und radial über dem ersten Signalgeber angeordnet ist sowie mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei der erste Signalgeber zusammen mit der beweglichen Komponente (3) entlang einer Längsachse des ersten Signalaufnehmers (16) linear verschiebbar ist. Weiter ist vorgesehen, dass ein zweiter Wegsensor (14) diametral entgegengesetzt zum ersten Wegsensor (13) an dem Ausrücker (2) angeordnet ist, dass der zweite Wegsensor (14) einen zweiten Signalgeber (17) aufweist, der mit der beweglichen Komponente (3) verbunden ist, dass der zweite Wegsensor einen zweiten Signalaufnehmer (18) aufweist, der mit der feststehenden Komponente (4) des Ausrückers verbunden sowie radial über dem zweiten Signalgeber angeordnet ist und mit diesem in Wirkverbindung steht, dass der zweite Signalgeber zusammen mit der beweglichen Komponente (3) entlang einer Längsachse des zweiten Signalaufnehmers (18) linear verschiebbar ist, dass die Sensoreinrichtung eine Auswerteelektronik (19) aufweist, die mit den beiden Wegsensoren signaltechnisch verbunden ist, und dass die Auswerteelektronik derart ausgebildet ist, dass mit dieser die Ausgangssignale der beiden Wegsensoren derart verknüpfbar sind, dass daraus die axiale Position der beweglichen Komponente (3) bestimmbar ist.The invention relates to a sensor device (1) for a Kupplungszentralausrücker (2), with a radially outer periphery of the releaser (2) arranged first displacement sensor (13) for detecting the position of an axially movable component (3) of the releaser (2) a first signal transmitter (15) connected to the movable component (3) and a first signal receiver (16) connected to a stationary component (4) of the releaser and arranged radially above the first signal transmitter and with this in Active connection is, wherein the first signal transmitter together with the movable component (3) along a longitudinal axis of the first signal pickup (16) is linearly displaceable. It is further provided that a second displacement sensor (14) is arranged diametrically opposite to the first displacement sensor (13) on the releaser (2), that the second displacement sensor (14) has a second signal transmitter (17) connected to the movable component (3 ), that the second displacement sensor has a second signal sensor (18) which is connected to the fixed component (4) of the releaser and arranged radially above the second signal transmitter and is in operative connection therewith, that the second signal transmitter together with the movable Component (3) along a longitudinal axis of the second signal pickup (18) is linearly displaceable, that the sensor device comprises an evaluation (19), which is connected by signal technology with the two displacement sensors, and that the evaluation is designed such that with this the output signals of two displacement sensors can be linked such that from the axial position of the movable component (3) best is immaterial.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für einen Kupplungszentralausrücker, mit einem am radial äußeren Umfang des Kupplungszentralausrückers angeordneten ersten Wegsensor zur berührungslosen Erfassung der Position einer axial beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers, mit einem ersten Signalgeber, welcher mit der beweglichen Komponente verbunden ist, und mit einem ersten Signalaufnehmer, welcher mit einer feststehenden Komponente des Kupplungszentralausrückers verbunden und radial über dem ersten Signalgeber angeordnet ist sowie mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei der erste Signalgeber zusammen mit der beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers entlang einer Längsachse des ersten Signalaufnehmers linear verschiebbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln der Position einer axial beweglichen Komponente eines Kupplungszentralausrückers mit einer solchen Sensoreinrichtung sowie einen Kupplungszentralausrücker zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a sensor device for a Kupplungszentralausrücker, arranged with a radially outer periphery of the Kupplungszentralausrückers first displacement sensor for contactless detection of the position of an axially movable component of the Kupplungszentralausrückers, with a first signal transmitter, which is connected to the movable component, and with a first signal sensor which is connected to a fixed component of the Kupplungszentralausrückers and disposed radially above the first signal transmitter and is in operative connection therewith, wherein the first signal transmitter together with the movable component of the Kupplungszentralausrückers along a longitudinal axis of the first signal sensor is linearly displaceable. Moreover, the invention relates to a method for determining the position of an axially movable component of a Kupplungszentralausrückers with such a sensor device and a Kupplungszentralausrücker for performing this method.

Kupplungszentralausrücker werden zum Aus- und Einrücken von Kupplungen beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Ein Kupplungszentralausrücker weist üblicherweise einen ringzylindrischen Kolben auf, der axial verschiebbar innerhalb eines Aufnahmekörpers gelagert ist und konzentrisch zu einer axial unmittelbar benachbarten Kupplung sowie koaxial um eine Welle beziehungsweise um deren Rotationsachse angeordnet ist. Die Betätigung der Kupplung erfolgt üblicherweise mittels eines Ausrücklagers, welches beispielsweise als ein Schrägkugellager ausgebildet ist. Bei diesem ist einer der beiden Lagerringe drehbar und der andere Lagerring drehfest an dem genannten Kolben angeordnet. An dem drehbaren Lagerring ist eine Tellerfeder der Kupplung axial abgestützt, die im eingekuppelten Zustand eine oder mehrere Kupplungsscheiben zwischen einer Druckplatte und einer Gegendruckplatte der Kupplung einklemmt, so dass ein Kraft- oder Reibschluss zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang hergestellt ist. Durch eine hydraulische oder pneumatische Beaufschlagung des Kolbens des Kupplungszentralausrückers wird beim Auskuppeln, zur Aufhebung des Kraft- oder Reibschlusses der Kupplung, eine der Kraft der Tellerfeder entgegengerichtete Kraft erzeugt, die das Ausrücklager axial verschiebt, wodurch im Ergebnis die Tellerfeder von der Druckplatte abhebt und die Kupplung geöffnet ist.Kupplungszentralausrücker be used for disengaging and engagement of clutches, for example in drive trains of motor vehicles. They are known in various embodiments. A Kupplungszentralausrücker usually has a ring-cylindrical piston which is axially displaceably mounted within a receiving body and is arranged concentrically to an axially immediately adjacent coupling and coaxially about a shaft or about its axis of rotation. The actuation of the clutch is usually carried out by means of a release bearing, which is designed for example as an angular contact ball bearing. In this one of the two bearing rings is rotatable and the other bearing ring rotatably disposed on said piston. On the rotatable bearing ring, a plate spring of the clutch is axially supported, which clamps one or more clutch plates between a pressure plate and a counter-pressure plate of the clutch in the engaged state, so that a force or frictional engagement is produced for torque transmission in the drive train. By a hydraulic or pneumatic action on the piston of the Kupplungszentralausrückers when disengaging the force or frictional engagement of the clutch, one of the force of the plate spring opposing force is generated, which shifts the release bearing axially, which lifts the disc spring as a result of the pressure plate and the Clutch is open.

Eine wesentliche Information zur Steuerung der Kupplung sowie von gegebenenfalls vorhandenen Nebenaggregaten, deren Funktion vom Öffnungs- und Schließzustand der Kupplung abhängt, ist die jeweilige axiale Position des Kolbens des Kupplungszentralausrückers und damit die genaue Position des Ausrücklagers. Dafür ist üblicherweise eine Sensoreinrichtung an dem Kupplungszentralausrücker angeordnet, welche auf einer kontaktlosen, linearen Wegmessung basiert. Dabei dient beispielsweise ein ferromagnetisches Element als Signalgeber, welches mit dem erwähnten Kolben bei dessen Bewegung mitbewegt wird. Ein Signalaufnehmer erfasst die Position des Magneten und gibt entsprechende Signalwerte an eine Auswerteeinheit weiter, welche mit einer Steuerungs- und Regelungseinrichtung für die Kupplung zusammenarbeitet.Essential information for the control of the clutch and any auxiliary units whose function depends on the opening and closing state of the clutch is the respective axial position of the piston of the clutch central release and thus the exact position of the release bearing. For this purpose, usually a sensor device is arranged on the clutch central release device, which is based on a contactless, linear displacement measurement. In this case, for example, a ferromagnetic element serves as a signal generator, which is moved with the mentioned piston during its movement. A signal sensor detects the position of the magnet and transmits corresponding signal values to an evaluation unit, which cooperates with a control and regulating device for the clutch.

Bekannt sind sogenannte PLCD-Sensoren (Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement), deren Funktionsprinzip auf der Bewegung eines Permanentmagneten entlang eines Weicheisenkerns beruht, der über seine gesamte Länge mit einer Primärspule umgeben ist und an seinen axialen Enden zwei zusätzliche Sekundärspulen besitzt. Der Permanentmagnet dient dabei als Messobjekt, welches in einer unmittelbar benachbarten und lokal begrenzten Zone des Weicheisenkerns zu einer magnetischen Sättigung führt. Die jeweilige Position der Sättigungszone kann über eine Sensorelektronik ermittelt werden, die an die Spulen elektrisch angeschlossen ist. Bei einer Bewegung des Messobjekts entlang der Sensorachse lässt sich somit die jeweilige Position des Messobjekts erfassen.Known are so-called PLCD sensors (Permanent Magnetic Linear Contactless Displacement) whose operating principle is based on the movement of a permanent magnet along a soft iron core, which is surrounded over its entire length with a primary coil and has two additional secondary coils at its axial ends. The permanent magnet serves as a measuring object, which leads to a magnetic saturation in an immediately adjacent and localized zone of the soft iron core. The respective position of the saturation zone can be determined via a sensor electronics, which is electrically connected to the coils. During a movement of the measurement object along the sensor axis, the respective position of the measurement object can thus be detected.

Weiterhin bekannt sind Hall-Sensoren zum Erfassen eines entlang einer Messstrecke linear bewegbaren Bauteils, bei dem durch einen bewegten Permanentmagneten ein Magnetfeld induziert und als Ausgangssignal, abhängig von der magnetischen Feldstärke, eine Hall-Spannung gemessen wird. Eine Lineare Hall-Sensor-Einrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 021 231 A1 bekannt. Verschiedene Kupplungszentralausrücker mit PLCD- oder Hall-Sensoreinrichtungen zur Positionserfassung sind beispielsweise aus der DE 10 2011 102 813 A1 , DE 10 2010 018 773 A1 , DE 10 2008 057 644 A1 und DE 20 2006 014 024 U1 bekannt.Hall sensors are also known for detecting a linearly movable component along a measuring path, in which a magnetic field is induced by a moving permanent magnet and a Hall voltage is measured as the output signal, depending on the magnetic field strength. A linear Hall sensor device is for example from DE 10 2007 021 231 A1 known. Various Kupplungszentralausrücker with PLCD or Hall sensor devices for position detection are for example from DE 10 2011 102 813 A1 . DE 10 2010 018 773 A1 . DE 10 2008 057 644 A1 and DE 20 2006 014 024 U1 known.

Die bekannten Sensoreinrichtungen für Kupplungszentralausrücker zur Positionserfassung weisen einen Signalgeber und einen dem Signalgeber zugeordneten Signalaufnehmer auf. Der Signalgeber ist radial außen an einem bewegten Teil des Zentralausrückers, wie einem Kolben, angeordnet oder mit diesem mechanisch gekoppelt, so dass dieser mit dem bewegten Teil des Zentralausrückers beim Ausrücken der Kupplung linear mitbewegt wird. Der Signalaufnehmer ist mit einer Sensorelektronik radial über dem Signalgeber und in Bezug zu diesem ortsfest, beispielsweise an einem Kupplungs- oder Getriebegehäuse, angeordnet. Er detektiert mittels eines der oben genannten Messprinzipien den Signalgeber und ermittelt über die Sensorelektronik dessen jeweilige axiale Position. Der Signalgeber ist beispielsweise ein kleines ferromagnetisches kastenförmiges Magnetelement, welches mit dem Ausrückkolben bewegungsfest verbunden und mit dem Ausrückkolben entlang der Längsachse des Signalaufnehmers axial verschieblich ist, wodurch die Position des Ausrücklagers und damit der Betätigungszustand der Kupplung bestimmbar sind.The known sensor devices for Kupplungszentralausrücker for position detection have a signal generator and a signal transmitter associated with the signal sensor. The signal generator is arranged radially on the outside of a moving part of the central release mechanism, such as a piston, or mechanically coupled thereto, so that it is moved linearly with the moving part of the central release mechanism upon disengagement of the clutch. The signal sensor is arranged with a sensor electronics radially above the signal transmitter and in relation to this stationary, for example on a clutch or transmission housing. It detects the signal transmitter by means of one of the measuring principles mentioned above and determines it via the sensor electronics its respective axial position. The signal generator is, for example, a small ferromagnetic box-shaped magnetic element which is immovably connected to the release piston and axially displaceable with the release piston along the longitudinal axis of the signal sensor, whereby the position of the release bearing and thus the operating state of the clutch can be determined.

Es hat sich allerdings herausgestellt, dass schon ein geringes Spiel, welches meistens zwischen dem bewegbaren Kolben, beziehungsweise dem Signalgeber, und einem Aufnahmekörper zur Aufnahme des Kolbens, beziehungsweise dem feststehenden Signalaufnehmer, vorhanden ist, zu Messfehlern bei der Positionserfassung des Kolbens führen kann. Dieses Spiel wird insbesondere dann relevant, wenn es durch Toleranzen bei der konzentrischen Anordnung von Kupplung, Tellerfeder, Ausrücklager und Kolben zu einseitigen resultierenden Kräften radial außerhalb der gemeinsamen Längsachse der Anordnung führt. So wurde festgestellt, dass solche einseitigen Kupplungskräfte, welche von der Tellerfeder und dem Ausrücklager auf den Kolben des Kupplungszentralausrückers übertragen werden, dort Kippmomente erzeugen, die zu einem Versatz der gemessenen Kupplungsposition in Bezug zur tatsächlichen Kupplungsposition führen. Außerdem können Kippmomente an dem Kolben zu einem periodischen Rauschen des Sensorsignals auf der Frequenz der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kupplung führen. Durch die Anfälligkeit der Messgenauigkeit der bekannten Positionssensoren für Kippmomente aufgrund äußerer Kräfte ergibt sich eine Ungenauigkeit für den Nachweis der tatsächlichen Position der Kupplung, was sich nachteilig auf die Kupplungssteuerung auswirken kann.However, it has been found that even a slight clearance, which is usually present between the movable piston or the signal generator, and a receiving body for receiving the piston or the stationary signal sensor, can lead to measurement errors in the position detection of the piston. This clearance becomes particularly relevant when it results in tolerances in the concentric arrangement of clutch, disc spring, release bearing and piston to unilateral resulting forces radially outside the common longitudinal axis of the assembly. Thus, it has been found that such unilateral coupling forces, which are transmitted from the diaphragm spring and the release bearing on the piston of the Kupplungszentralausrückers, there generate tilting moments, which lead to a displacement of the measured coupling position with respect to the actual coupling position. In addition, tilting moments on the piston can result in periodic noise of the sensor signal on the frequency of the rotational speed of the clutch. Due to the susceptibility of the measurement accuracy of the known position sensors for tilting moments due to external forces results in an inaccuracy for the detection of the actual position of the clutch, which may adversely affect the clutch control.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung für einen Kupplungszentralausrücker vorzustellen, mit der eine genaue und zuverlässige Erfassung der Position einer axial beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers möglich ist. Eine weitere an die Erfindung gestellte Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Ermitteln der Position einer axial beweglichen Komponente eines Kupplungszentralausrückers mit einer solchen Sensoreinrichtung anzugeben. Insbesondere soll eine solche Sensoreinrichtung für einen Kupplungszentralausrücker zum Ausrücken einer Fahrzeugkupplung geeignet sein.The invention is therefore based on the object to present a sensor device for a Kupplungszentralausrücker, with an accurate and reliable detection of the position of an axially movable component of the Kupplungszentralausrücker is possible. Another object of the invention is to provide a method for determining the position of an axially movable component of a Kupplungszentralausrückers with such a sensor device. In particular, such a sensor device should be suitable for a Kupplungszentralausrücker for disengaging a vehicle clutch.

Der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine berührungslose Wegmessung an einer Kupplung mit einem Kupplungszentralausrücker, die mittels eines einzelnen linearen Wegsensors mit einem bewegten Signalgeber sowie einem relativ dazu stehenden Signalaufnehmer durchgeführt wird, aufgrund von konstruktiven, fertigungsbedingten und/oder dynamischen Toleranzen, welche in der Anordnung auftreten, fehlerhaft sein kann. Mit Hilfe eines zusätzlichen Wegsensors, welcher ebenfalls den zu vermessenden Weg abtastet, aber so angeordnet ist, dass sich dessen Ungenauigkeit in der Wegmessung entgegengerichtet zur Ungenauigkeit des ersten Sensors auswirkt, sind diese Fehler kompensierbar oder zumindest verringerbar.The invention is based on the recognition that a non-contact displacement measurement on a clutch with a clutch central release, which is carried out by means of a single linear displacement sensor with a moving signal generator and a signal receiver standing relatively thereto, due to constructive, production-related and / or dynamic tolerances, which in the arrangement can occur, can be faulty. With the aid of an additional displacement sensor, which also scans the path to be measured, but is arranged so that its inaccuracy in the displacement measurement counteracts the inaccuracy of the first sensor, these errors are compensated or at least reduced.

Die Erfindung geht daher aus von einer Sensoreinrichtung für einen Kupplungszentralausrücker, mit einem am radial äußeren Umfang des Kupplungszentralausrückers angeordneten ersten Wegsensor zur berührungslosen Erfassung der Position einer axial beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers, mit einem ersten Signalgeber, welcher mit der beweglichen Komponente verbunden ist, und mit einem ersten Signalaufnehmer, welcher mit einer feststehenden Komponente des Kupplungszentralausrückers verbunden und radial über dem ersten Signalgeber angeordnet ist sowie mit diesem in Wirkverbindung steht, wobei der erste Signalgeber zusammen mit der beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers entlang einer Längsachse des ersten Signalaufnehmers linear verschiebbar ist.The invention is therefore based on a sensor device for a Kupplungszentralausrücker with a arranged on the radially outer circumference of the Kupplungszentralausrückers first displacement sensor for non-contact detection of the position of an axially movable component of the Kupplungszentralausrückers, with a first signal transmitter, which is connected to the movable component, and with a first signal receiver, which is connected to a fixed component of the Kupplungszentralausrückers and disposed radially above the first signal transmitter and is in operative connection therewith, wherein the first signal transmitter together with the movable component of the Kupplungszentralausrückers along a longitudinal axis of the first signal sensor is linearly displaceable.

Zur Lösung der vorrichtungsbezogenen Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass zusätzlich zu dem ersten Wegsensor ein zweiter Wegsensor diametral entgegengesetzt zu dem ersten Wegsensor an dem Kupplungszentralausrücker angeordnet ist, dass der zweite Wegsensor einen zweiten Signalgeber aufweist, welcher mit der beweglichen Komponente verbunden ist, dass der zweite Wegsensor einen zweiten Signalaufnehmer aufweist, welcher mit der feststehenden Komponente des Kupplungszentralausrückers verbunden sowie radial über dem zweiten Signalgeber angeordnet ist und mit diesem in Wirkverbindung steht, dass der zweite Signalgeber zusammen mit der beweglichen Komponente entlang einer Längsachse des zweiten Signalaufnehmers linear verschiebbar ist, dass die Sensoreinrichtung eine Auswerteelektronik aufweist, welche mit dem ersten Wegsensor und mit dem zweiten Wegsensor signaltechnisch verbunden ist, dass die Auswerteelektronik derart ausgebildet ist, dass mit dieser die Ausgangssignale der beiden Wegsensoren so miteinander verknüpfbar sind, dass daraus die axiale Position der beweglichen Komponente in Bezug zur feststehenden Komponente des Kupplungszentralausrückers bestimmbar ist, und dass mit der Auswerteelektronik ein diese Position wiedergebendes Ausgangssignal erzeugbar ist.To solve the device-related task, the invention provides that in addition to the first displacement sensor, a second displacement sensor is arranged diametrically opposite to the first displacement sensor on the Kupplungszentralausrücker, that the second displacement sensor has a second signal transmitter, which is connected to the movable component that second displacement sensor having a second signal sensor, which is connected to the fixed component of the Kupplungszentralausrückers and radially disposed over the second signal transmitter and is operatively connected therewith, that the second signal transmitter along with the movable component along a longitudinal axis of the second signal sensor is linearly displaceable that the sensor device has evaluation electronics, which are signal-technically connected to the first displacement sensor and to the second displacement sensor, in that the evaluation electronics are designed in such a way that the output signals of the two We Gsensoren are linked to each other, that from the axial position of the movable component with respect to the fixed component of the Kupplungszentralausrückers can be determined, and that the evaluation of this position reproducing an output signal can be generated.

Bei dieser Sensoreinrichtung zur Kupplungspositionserfassung stehen daher anstatt des Ausgangssignals eines Einzelsensors zwei Sensorsignale zur Verfügung, die an zwei relevanten Bereichen des Kupplungszentralausrückers detektiert und miteinander verglichen werden können. Durch die diametral entgegengesetzte Anordnung von zwei Wegsensoren wirkt sich ein Signalversatz, welcher aufgrund eines Verkippens zwischen der beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers, wie dem Kolben beziehungsweise dem mit diesem verbundenen Signalgeber, und einem Gehäuse, wie einer Kupplungsglocke beziehungsweise einem mit diesem verbundenen Signalaufnehmer, entsteht, in entgegengesetzter Richtung im Amplitudenverlauf der beiden Signale aus. Dadurch wird es möglich, Ungenauigkeiten bei der Positionserfassung der beweglichen Komponente des Kupplungszentralausrückers, insbesondere Messfehler aufgrund von Abstandstoleranzen zwischen Signalgeber und Signalaufnehmer der Wegsensoren rechnerisch zu korrigieren. Durch diese Anordnung wird mittels einer Auswerteelektronik ein Ausgangssignal erzeugbar, aus dem die oben angeführten Signalungenauigkeit durch den geschilderten Kippeffekt eliminiert oder zumindest erheblich verringert sind. Die Sensoreinrichtung ist somit geeignet, auch zukünftige erhöhte Funktionssicherheitsanforderungen an Kupplungssteuerungen zu erfüllen.In this sensor device for clutch position detection, therefore, instead of the output signal of a single sensor, two sensor signals are available which can be detected at two relevant areas of the clutch central release and compared with each other. By the diametrically opposed arrangement of two displacement sensors, a signal offset, which arises due to a tilting between the movable component of the clutch central release, such as the piston or the associated with the signal generator, and a housing, such as a clutch bell or a signal sensor connected to this, affects in opposite Direction in the amplitude curve of the two signals. This makes it possible to mathematically correct inaccuracies in the position detection of the movable component of the Kupplungszentralausrückers, in particular measurement errors due to distance tolerances between the signal generator and signal sensor of the displacement sensors. By this arrangement, an output signal can be generated by means of an evaluation, from which the above-mentioned signal inaccuracy eliminated by the described tilting effect or at least significantly reduced. The sensor device is thus suitable for meeting future increased functional safety requirements for clutch controls.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zwei Wegsensoren als Permanentmagnetische Lineare Kontaktlose Wegsensoren (PLCD) ausgebildet sind, dass die Signalgeber der Wegsensoren als quaderförmige oder stabförmige Permanentmagnetelemente ausgebildet sind, welche mit einem axial beweglichen Kolben des Kupplungszentralausrückers verbunden sind, dass die Signalaufnehmer der Wegsensoren als langgestreckte Kerne, bestehend aus einem weichmagnetischen Werkstoff, ausgebildet sind, welche jeweils von einer Primärspule und zwei endseitigen Sekundärspulen umgeben sind, welche mit einer Sensorelektronik elektrisch verbunden sind, und dass die Wegsensoren mit einem relativ zum Kolben feststehenden Gehäuseteil verbunden sind.According to an advantageous embodiment of the invention can be provided that the two displacement sensors are designed as permanent magnetic linear contactless displacement sensors (PLCD) that the signal transmitter of the displacement sensors are formed as cuboid or rod-shaped permanent magnet elements which are connected to an axially movable piston of the Kupplungszentralausrückers that the signal sensor of the displacement sensors as elongated cores, consisting of a soft magnetic material, are formed, which are each surrounded by a primary coil and two end secondary coils, which are electrically connected to a sensor electronics, and that the displacement sensors are connected to a fixed relative to the piston housing part ,

Die PLCD-Technik nutzt eine magnetische Sensoranordnung zur linearen Wegmessung, welche auf der Erzeugung einer lokalen Sättigung in einem Kern aus einem weichmagnetischem Werkstoff, beispielsweise einem Weicheisenkern, beruht. Wird ein Permanentmagnet entlang des Weicheisenkerns bewegt, so induziert dieser in dem Weicheisenkern bei Annäherung an seiner jeweiligen Position eine lokale magnetische Sättigung. Diese Sättigungsposition kann mittels einer Spulenanordnung, welche den Weichmagnetkern umgibt und einen Differentialtransformator bildet, detektiert werden. Für eine nähere Erläuterung der Funktionsweise eines Differentialtransformators zur Umformung der Information über einen Ort in eine elektrische Größe sei beispielsweise auf die DE 23 25 752 A1 verwiesen. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung weist zwei solcher PLCD-Sensoren auf. Da PLCD-Elemente im Sättigungsbereich betrieben werden, sind sie relativ unempfindlich gegen Feldstärkeschwankungen und Temperatureinflüsse auf das Magnetmaterial. Diese Sensoren sind daher für die relativ raue Umgebung eines Kupplungszentralausrückers, beispielsweise im Antriebsstrang eines Lastkraftwagens, besonders vorteilhaft einsetzbar. An dieser Stelle sei angemerkt, dass grundsätzlich alle berührungslos arbeitenden linearen Wegsensoren für die Sensoreinrichtung gemäß der Erfindung geeignet sind.The PLCD technique utilizes a linear displacement magnetic sensor array which relies on the generation of local saturation in a core of soft magnetic material, such as a soft iron core. When a permanent magnet is moved along the soft iron core, it induces local magnetic saturation in the soft iron core as it approaches its respective position. This saturation position can be detected by means of a coil arrangement which surrounds the soft magnetic core and forms a differential transformer. For a more detailed explanation of the operation of a differential transformer for transforming the information about a place in an electrical variable, for example, to the DE 23 25 752 A1 directed. The sensor device according to the invention has two such PLCD sensors. Since PLCD elements are operated in the saturation region, they are relatively insensitive to field strength fluctuations and temperature influences on the magnetic material. These sensors are therefore particularly advantageous for the relatively harsh environment of a clutch central release, for example in the drive train of a truck, can be used. It should be noted at this point that basically all non-contact linear displacement sensors are suitable for the sensor device according to the invention.

Außerdem betrifft die Erfindung zur Lösung der verfahrensbezogenen Aufgabe ein Verfahren zum Ermitteln der Position einer axial beweglichen Komponente eines Kupplungszentralausrückers mit einer Sensoreinrichtung, welche zwei Wegsensoren sowie eine deren Ausgangssignale auswertende Auswerteelektronik aufweist. Gemäß der Erfindung ist bei diesem Verfahren vorgesehen, dass die Ausgangssignale von zwei berührungslos arbeitenden Wegsensoren, welche am radial äußeren Umfang des Kupplungszentralausrückers und zueinander diametral entgegengesetzt angeordnet sind, erfasst und ausgewertet werden, wobei aus dem Ausgangssignal SIG_1 des ersten Wegsensors und aus dem Ausgangssignal SIG_2 des zweiten Wegsensors das arithmetische Mittel SIG_position gemäß der Formel SIG_position = (SIG₁ + SIG₂)/2 gebildet wird, und dass aus diesem arithmetische Mittel SIG_position die Position der beweglichen Komponente bestimmt sowie ein diese Position wiedergebendes Ausgangssignal erzeugt wird.In addition, the invention relates to a method for determining the position of an axially movable component of a Kupplungszentralausrückers with a sensor device having two displacement sensors and an evaluation of their output signals evaluating the process-related task. According to the invention, it is provided in this method that the output signals of two non-contact displacement sensors, which are arranged diametrically opposite the radially outer circumference of the Kupplungszentralausrückers and are detected and evaluated, wherein the output signal SIG_1 of the first position sensor and the output signal SIG_2 of the second displacement sensor, the arithmetic mean SIG_position is formed according to the formula SIG_position = (SIG ₁ + SIG ₂ ) / 2, and that the position of the movable component is determined from this arithmetic mean SIG_position and an output signal representing this position is generated.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass der nachteilige Einfluss des oben beschriebenen Kippeffekts des Kolbens auf das Positionssignal des Sensors mit dieser Anordnung von zwei am Kupplungszentralausrücker gegenüberliegenden Wegsensoren durch eine einfache arithmetische Mittelung gemäß SIG_position = (SIG₁ + SIG₂)/2 sich zu Null kompensiert oder zumindest annähernd kompensiert, und damit aus dem Sensorsignal entfernt werden kann.Surprisingly, it has been found that the disadvantageous influence of the above-described tilting effect of the piston on the position signal of the sensor with this arrangement of two displacement sensors located opposite the clutch central compensator compensates for zero by a simple arithmetic averaging according to SIG_position = (SIG ₁ + SIG ₂ ) / 2 or at least approximately compensated, and thus can be removed from the sensor signal.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn zumindest einmalig nach der Montage der Sensoreinrichtung an dem Kupplungszentralausrücker an einem Prüfstand eine Nullpunktkalibrierung der beiden Wegsensoren durchgeführt wird, um die beiden Sensorsignale auf ihre Plausibilität zu überprüfen.It is advantageous if, at least once after the assembly of the sensor device to the Kupplungszentralausrücker on a test bench, a zero calibration of the two displacement sensors is performed to check the two sensor signals for plausibility.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die genannte Sensoreinrichtung grundsätzlich auch mehr als zwei in geeigneter Weise angeordnete lineare Wegsensoren aufweisen kann, deren Messungenauigkeiten jeweils paarweise entgegengerichtet sind, derart, dass sich durch eine Mittelung der Sensorsignale diese Messungenauigkeiten in einem resultierenden Signal gegeneinander aufheben. Dadurch kann die Genauigkeit in der Positionsbestimmung des Kolbens des Kupplungszentralausrückers beziehungsweise in der Bestimmung des Betätigungszustandes der Kupplung noch weiter erhöht werden.It should be noted at this point that the sensor device mentioned may in principle also have more than two suitably arranged linear displacement sensors whose measuring inaccuracies are each directed in pairs in such a way that an averaging of the sensor signals counterbalances these measurement inaccuracies in a resultant signal. This allows the accuracy in determining the position of the piston of the clutch central release or be further increased in the determination of the operating state of the clutch.

Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Kupplungszentralausrücker, wie einen pneumatisch betätigbaren, konzentrisch zu einer Nutzfahrzeugkupplung angeordneten Nehmerzylinder, mit einer Sensoreinrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position einer axial beweglichen Komponente des Nehmerzylinders, welche gemäß einem der Vorrichtungsansprüche ausgebildet ist, und welcher zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.Finally, the invention also relates to a Kupplungszentralausrücker, such as a pneumatically actuated, arranged concentrically to a commercial vehicle clutch slave cylinder, with a sensor device for contactless detection of the position of an axially movable component of the slave cylinder, which is designed according to one of the device claims, and which for implementing a method according to one of the method claims is operable.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen schematischen Längsschnitt durch einen Kupplungszentralausrücker mit einer Sensoreinrichtung zur Positionserfassung, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawing. In the drawing, the single figure shows a schematic longitudinal section through a Kupplungszentralausrücker with a sensor device for position detection, which is formed according to the invention.

Die Figur zeigt einen schematisch vereinfachten Kupplungszentralausrücker 2. Ein tatsächlicher Kupplungszentralausrücker kann in einer an sich bekannten Ausführung, beispielsweise als konzentrischer Nehmerzylinder zum Ausrücken einer Fahrzeugkupplung in einem Antriebsstrang aufgebaut sein. Die Figur dient lediglich zur Verdeutlichung der Anordnung einer Sensoreinrichtung 1 gemäß der Erfindung an einem derartigen Kupplungszentralausrücker 2.The figure shows a schematically simplified Kupplungszentralausrücker 2 , An actual Kupplungszentralausrücker can be constructed in a known per se, for example, as a concentric slave cylinder for disengaging a vehicle clutch in a drive train. The figure merely serves to clarify the arrangement of a sensor device 1 according to the invention of such a clutch central release 2 ,

Der Kupplungszentralausrücker 2 weist eine als ringzylindrischer Kolben 3 ausgebildete bewegliche Komponente auf. Der Kolben 3 ist in einer als topfförmiger Aufnahmekörper ausgebildeten feststehenden Komponente 4 axial beweglich angeordnet. Diese feststehenden Komponente 4 wird nachfolgend auch als das Gehäuse des Kupplungszentralausrückers 2 bezeichnet. Der Kolben 3 und das Gehäuse 4 sind konzentrisch zu einer nicht dargestellten Kupplung koaxial über einer Welle 5 angeordnet, welche üblicherweise eine Getriebeeingangswelle mit einer Rotationsachse 6 ist. Der Kolben 3 ist mit einem Ausrücklager 7 gekoppelt, welches hier nur exemplarisch als Rillenkugellager ausgebildet ist, dessen Außenring 8 mit dem Kolben 3 drehfest verbunden ist. Der Innenring 9 des Ausrücklagers 7 ist in Bezug zu dem stehenden Außenring 8 und dem Kolben 3 drehbar. An der kupplungsseitigen Stirnseite des drehbaren Innenrings 9 stützt sich eine Tellerfeder 22 einer Reibkupplung axial ab. Diese nicht weiter dargestellte Reibkupplung ist eine solche, die im unbetätigten Zustand geschlossen ist. Im eingekuppelten Zustand klemmt die Tellerfeder 22 demnach eine oder mehrere Kupplungsscheiben zwischen einer Druckplatte und einer Gegendruckplatte der Reibkupplung ein, so dass ein Kraft- oder Reibschluss zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang hergestellt ist.The clutch central release 2 has a ring cylindrical piston 3 trained movable component. The piston 3 is in a designed as a cup-shaped receiving body fixed component 4 arranged axially movable. This fixed component 4 is hereinafter also referred to as the housing of the clutch central release 2 designated. The piston 3 and the case 4 are concentric with a clutch, not shown, coaxial with a shaft 5 arranged, which usually has a transmission input shaft with a rotation axis 6 is. The piston 3 is with a release bearing 7 coupled, which is here only exemplarily designed as a deep groove ball bearing whose outer ring 8th with the piston 3 rotatably connected. The inner ring 9 the release bearing 7 is in relation to the stationary outer ring 8th and the piston 3 rotatable. At the coupling-side end face of the rotatable inner ring 9 a plate spring is supported 22 a friction clutch axially. This friction clutch, not shown, is one that is closed in the unactuated state. When engaged, the disc spring jams 22 Accordingly, one or more clutch plates between a pressure plate and a counter-pressure plate of the friction clutch, so that a force or frictional engagement is produced for torque transmission in the drive train.

Damit der drehbare Innenring 7 immer spielfrei axial an der Tellerfeder 22 anliegt, ist das Ausrücklager 7 über den Kolben 3 mittels einer Vorlastfeder 10 axial in Richtung zur Tellerfeder 22 vorgespannt. Die Vorlastfeder 10 ist in einem Kolbenraum 11 angeordnet, welcher durch den Kolben 3 und das Gehäuse 4 des Kupplungszentralausrückers 2 begrenzt ist, und sie stützt sich mit ihren beiden Enden axial an diesen beiden Bauteilen 3, 4 ab.So that the rotatable inner ring 7 always free of play axially on the plate spring 22 is present, is the release bearing 7 over the piston 3 by means of a preload spring 10 axially in the direction of the diaphragm spring 22 biased. The preload spring 10 is in a piston chamber 11 arranged, which by the piston 3 and the case 4 of the clutch central release mechanism 2 is limited, and it supports with its two ends axially to these two components 3 . 4 from.

Zum Ausrücken der Kupplung kann der Kolben 3 mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckkraft beaufschlagt werden. Dazu wird in einem Druckraum 11 ein entsprechender Druck aufgebaut, der auf den Kolben 3 in Ausrückrichtung wirkt. Der Druckraum 11 ist durch nicht näher bezeichnete Dichtelemente druckdicht abgedichtet, welche radial zwischen dem Kolben und dem Gehäuse 4 angeordnet sind. Durch eine hydraulische oder pneumatische Beaufschlagung des Kolbens 3 wird beim Auskuppeln, also zur Aufhebung des Kraft- oder Reibschlusses der Kupplung, eine der Kraft F1, F2 der Tellerfeder 22 entgegen gerichtete Kraft erzeugt, die das Ausrücklager 7 entgegen dieser Axialkraft F1, F2 der Kupplung verschiebt, wodurch die Tellerfeder 22 von der Druckplatte der Kupplung abhebt.To disengage the clutch, the piston 3 be subjected to a pneumatic or hydraulic pressure force. This is done in a pressure room 11 a corresponding pressure built up on the piston 3 acting in the release direction. The pressure room 11 is pressure-tight sealed by unspecified sealing elements, which radially between the piston and the housing 4 are arranged. By a hydraulic or pneumatic loading of the piston 3 When disengaging, so to cancel the force or frictional engagement of the clutch, one of the force F1, F2 of the plate spring 22 generates opposing force, the release bearing 7 against this axial force F1, F2 of the clutch shifts, causing the plate spring 22 lifts off from the pressure plate of the clutch.

Die Sensoreinrichtung 1 weist zwei berührungslos arbeitende PLCD-Wegsensoren 13, 14 auf. Der erste Wegsensor 13 besteht aus einem ersten Signalgeber 15 und einem ersten Signalaufnehmer 16. Der Signalgeber 15 ist als ein quaderförmiges Permanentmagnetelement ausgebildet und an einem Halter 23 angeordnet, welcher selbst fest mit dem Kolben 3 verbunden ist. Dadurch wird bei einer Axialbewegung des Kolbens 3 auch der Halter 23 und mit diesem der Signalgeber 15 mitbewegt.The sensor device 1 has two non-contact PLCD displacement sensors 13 . 14 on. The first displacement sensor 13 consists of a first signal generator 15 and a first signal receiver 16 , The signal generator 15 is formed as a cuboid permanent magnet element and on a holder 23 arranged, which itself firmly with the piston 3 connected is. This will be at an axial movement of the piston 3 also the holder 23 and with this the signal generator 15 moved.

Der Signalaufnehmer 16 ist als ein in Bezug zu dem Signalgeber 15 feststehendes Bauteil ausgebildet, welches radial über dem Signalgeber 15 und zu diesem benachbart angeordnet ist. Der Signalaufnehmer 16 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in ein Gehäuseteil 24 integriert, welches zusammen mit dem feststehenden Bauteil 4, also dem Gehäuse des Kupplungszentralausrückers 2, mit einem nicht dargestellten Getriebegehäuse verbunden sein kann.The signal receiver 16 is as a relative to the signaler 15 formed stationary component, which radially over the signal generator 15 and is disposed adjacent thereto. The signal receiver 16 is in the illustrated embodiment in a housing part 24 integrated, which together with the fixed component 4 , so the housing of the clutch central release 2 , Can be connected to a transmission housing, not shown.

Der Signalaufnehmer 16 weist einen stabförmigen, weichmagnetischen Kern auf, welcher von einer Primärspule in seiner Länge sowie zwei Sekundärspulen an seinen axialen Enden umgeben ist. Außerdem gehört dazu eine Sensorelektronik, die mit den Spulen elektrisch verbunden ist. Die Primärspule, die beiden Sekundärspulen und die Sensorelektronik sind nicht dargestellt, dem Fachmann aber an sich bekannt. Durch den Einfluss des Signalgebers 15 wird in dem weichmagnetischen Kern des Signalaufnehmers 16 an der momentanen axialen Position eine lokal eng begrenzte magnetische Sättigung erzeugt, welche in der Sensorelektronik ein Ausgangssignal SIG_1 erzeugt. Das Ausgangssignal SIG_1 hängt, entsprechend der Funktionsweise eines Differentialtransformators, demnach von der Position der Sättigung relativ zu den seitlichen Sekundärspulen ab.The signal receiver 16 has a rod-shaped, soft magnetic core, which is surrounded by a primary coil in its length and two secondary coils at its axial ends. It also includes a sensor electronics, which is electrically connected to the coils. The primary coil, the two secondary coils and the sensor electronics are not shown, but the skilled person known per se. Due to the influence of the signal transmitter 15 becomes in the soft magnetic core of the signal pickup 16 at the current axial position generates a locally limited magnetic saturation, which generates an output signal SIG_1 in the sensor electronics. The output signal SIG_1 thus depends on the position of the saturation relative to the lateral secondary coils, in accordance with the operation of a differential transformer.

Gemäß der Erfindung ist diametral entgegengesetzt zu dem ersten Wegsensor 13 am Außenumfang des Kupplungszentralausrückers 2 ein zweiter Wegsensor 14 angeordnet. Der zweite Wegsensor 14 besteht aus einem zweiten Signalgeber 17 und einem zweiten Signalaufnehmer 18 derart, dass diese baugleich sind wie bei dem ersten Wegsensor 13. Der zweite Signalgeber 17 erzeugt daher in dem weichmagnetischen Kern des zweiten Signalaufnehmers 18 an seiner momentanen axialen Position eine lokal eng begrenzte magnetische Sättigung, welche in der Sensorelektronik ein zweites Ausgangssignal Sig_2 erzeugt. Die beiden Wegsensoren 13, 14 sind über Signalleitungen 20, 21 mit einer Auswerteelektronik 19 verbunden. Diese Auswerteelektronik 19 steht mit einer nicht dargestellten Steuerungs- und Regelungseinrichtung für die Kupplungssteuerung in signaltechnischer Verbindung oder ist in dieselbe baulich integriert.According to the invention is diametrically opposite to the first displacement sensor 13 on the outer circumference of the clutch central release 2 a second displacement sensor 14 arranged. The second displacement sensor 14 consists of a second signal generator 17 and a second signal receiver 18 such that they are identical in construction as in the first displacement sensor 13 , The second signal generator 17 therefore generates in the soft magnetic core of the second signal pickup 18 at its current axial position, a locally narrow magnetic saturation, which generates a second output signal Sig_2 in the sensor electronics. The two displacement sensors 13 . 14 are via signal lines 20 . 21 with an evaluation electronics 19 connected. This evaluation electronics 19 is connected to a not shown control and regulating device for the clutch control in signaling connection or is integrated into the same structurally.

Die Funktionsweise der Sensoreinrichtung 1 wird nachfolgend anhand einer nicht exakt koaxialen Fehlstellung der Tellerfeder 22 geschildert:
Im geschlossenen Zustand der Kupplung drückt die Tellerfeder 22 mit einer Axialkraft F1 auf den Innenring 9 des Ausrücklagers 7. Wenn die Tellerfeder 22 in Bezug zu dem Innenring 9 des Ausrücklagers 7 aufgrund von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen nicht exakt koaxial eingebaut ist, oder die freien Enden der Federzungen der Tellerfeder 22 nicht alle exakt in einer Ebene angeordnet sind, erzeugt die Tellerfeder 22 auf den Innenring 9 unterschiedliche Axialkräfte F1, F2, welche dort am größten ist, wo die Tellerfeder 22 dem Innenring 9 axial am nächsten ist. In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel wirkt dadurch auf den Innenring 9 in der oberen Zeichnungshälfte eine größere Axialkraft F1, und im Vergleich dazu im Bereich der unteren Zeichnungshälfte, diametral gegenüber, eine etwas geringere Axialkraft F2 am Innenring 9.The operation of the sensor device 1 is subsequently based on a not exactly coaxial misalignment of the diaphragm spring 22 described:
In the closed state of the clutch presses the diaphragm spring 22 with an axial force F1 on the inner ring 9 the release bearing 7 , When the plate spring 22 in relation to the inner ring 9 the release bearing 7 is not installed exactly coaxial due to manufacturing and / or assembly tolerances, or the free ends of the spring tongues of the diaphragm spring 22 not all arranged exactly in one plane, generates the diaphragm spring 22 on the inner ring 9 different axial forces F1, F2, which is greatest where the plate spring 22 the inner ring 9 axially closest. In the embodiment shown in the figure thereby acts on the inner ring 9 in the upper half of the drawing a larger axial force F1, and in comparison to the lower half of the drawing, diametrically opposite, a slightly lower axial force F2 on the inner ring 9 ,

Die an den beiden diametral gegenüber liegenden Stellen des Innenrings 9 des Ausrücklagers 7 wirkenden unterschiedlichen Axialkräfte (F1 > F2) bewirken, dass ein Kippmoment über das Ausrücklager auf den Kolben 3 übertragen wird. Da Fertigungs- und Montagetoleranzen auch bei dem Ausrücklager 7, dem Kolben 3 und dem Gehäuse 4 nicht vermeidbar sind, wird auch der Kolben 3 in dem Gehäuse 4 etwas gekippt. Bei einem Einströmen von Druckluft in den Druckraum 11 wird der leicht gekippte Kolben 3 dann axial in Richtung zur Tellerfeder 22 bewegt. Die beiden Signalgeber 15, 17 werden dementsprechend linear entlang der zugehörigen Signalaufnehmer 16, 18 mitbewegt. Sobald die Druckkraft auf den Kolben 3 durch Entlüften des Druckraumes 11 zurückgenommen wird, fährt der Kolben 3 angetrieben durch die Kraft der Tellerfeder 22 wieder axial in das Gehäuse 4 ein und die Kupplung wird dadurch im Ergebnis geschlossen.The at the two diametrically opposite points of the inner ring 9 the release bearing 7 acting different axial forces (F1> F2) cause a tilting moment on the release bearing on the piston 3 is transmitted. Because manufacturing and assembly tolerances also in the release bearing 7 , the piston 3 and the housing 4 are unavoidable, is also the piston 3 in the case 4 something tilted. When an influx of compressed air into the pressure chamber 11 becomes the slightly tilted piston 3 then axially towards the diaphragm spring 22 emotional. The two signalers 15 . 17 are accordingly linear along the associated signal sensor 16 . 18 moved. Once the pressure force on the piston 3 by venting the pressure chamber 11 is withdrawn, the piston moves 3 driven by the force of the disc spring 22 again axially into the housing 4 as a result, the clutch is closed as a result.

Die beiden Wegsensoren 13, 14 erzeugen entsprechend ihre jeweiligen relativen axialen Positionen ihrer Signalgeber 15, 17 ein erstes Sensorsignal SIG_1 und ein zweites Sensorsignal SIG_2. Sind alle Bauteile von Kupplungszentralausrücker 2 und Kupplung exakt konzentrisch zueinander angeordnet und wäre die Axialkraft der Tellerfeder 22 über deren Umfang vollkommen gleichmäßig, also ohne einen resultierenden Kraftvektor in Radialrichtung, dann würde sich der Kolben 3 verkippungsfrei in dem Gehäuse 4 bewegen. Die beiden Sensorsignale SIG_1, SIG_2 würden dann idealerweise exakt übereinstimmen.The two displacement sensors 13 . 14 generate according to their respective relative axial positions of their signal generator 15 . 17 a first sensor signal SIG_1 and a second sensor signal SIG_2. Are all components of Kupplungszentralausrücker 2 and clutch arranged exactly concentric with each other and would be the axial force of the diaphragm spring 22 over its circumference completely uniform, so without a resulting force vector in the radial direction, then the piston would 3 tilt-free in the housing 4 move. The two sensor signals SIG_1, SIG_2 would then ideally match exactly.

Wirkt jedoch ein resultierendes Kippmoment in dem Kupplungszentralausrücker 2 zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 4, wie es in der Figur durch die Kräfte F1, F2 veranschaulicht ist, so wirkt sich dieses Kippmoment auf eine zurückgelegte Wegstrecke, einen positionsabhängigen Abstand und eine positionsabhängige lokale Sättigung zwischen den Signalgebern 15, 17 und den ihnen jeweils zugeordneten Signalaufnehmern 16, 18 aus. Dies führt zu zwei unterschiedlichen Sensorsignalen SIG_1, SIG_2, die einen dem Verkippen des Kolbens 3 und dementsprechend er Wegsensoren 13, 14 entsprechend entgegengesetzten Messfehler enthalten. Um diesen Messfehler zu eliminieren, wird in der Auswerteelektronik 19 von beiden Sensorsignalen SIG_1, SIG_2 gemäß der Formel SIG_position = (SIG₁ + SIG₂)/2 der Mittelwert SIG_position gebildet sowie aus dem Resultat dieser Berechnung die axiale Position des Kolbens 3 und damit die axiale Betätigungsposition des Ausrücklagers 7 bestimmt.However, a resulting tilting moment acts in the clutch central release 2 between the piston 3 and the housing 4 , as illustrated in the figure by the forces F1, F2, so this tilting moment affects a distance traveled, a position-dependent distance and a position-dependent local saturation between the signal generators 15 . 17 and their respective associated signal transducers 16 . 18 out. This leads to two different sensor signals SIG_1, SIG_2, the one tilting the piston 3 and accordingly he way sensors 13 . 14 correspondingly opposite measuring errors included. To eliminate this measurement error is in the transmitter 19 of both sensor signals SIG_1, SIG_2 according to the formula SIG _position = (SIG ₁ + SIG ₂ ) / 2, the mean value SIG_position formed and from the result of this calculation, the axial position of the piston 3 and thus the axial actuation position of the release bearing 7 certainly.

Ein Versatz des Sensorsignals gegenüber der tatsächlichen Kupplungsposition sowie ein periodisches Rauschen des Sensorsignals auf der Frequenz der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kupplung können somit aus dem Sensorsignal entfernt werden. Der tatsächliche momentane Ausrückzustand oder Einrückzustand der Kupplung sowie der Weg-Zeit-Verlauf eines Öffnungs- oder Schließvorgangs der Kupplung können somit hinsichtlich störender Kippmomente messfehlerfrei erfasst werden.An offset of the sensor signal with respect to the actual clutch position and a periodic noise of the sensor signal on the frequency of the rotational speed of the clutch can thus be removed from the sensor signal. The actual instantaneous disengagement state or engagement state of the clutch as well as the path-time course of an opening or closing operation of the clutch can thus be detected measuring error-free with respect to disturbing overturning moments.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sensoreinrichtungsensor device
22: Kupplungszentralausrücker, AusrückerClutch central release, release
33: Bewegliche Komponente, KolbenMoving component, piston
44: Feststehende Komponente, Aufnahmekörper, GehäuseFixed component, receiving body, housing
55: Welle, GetriebeeingangswelleShaft, transmission input shaft
66: Rotationsachse der WelleRotation axis of the shaft
77: Ausrücklagerrelease bearing
88th: Außenring des Ausrücklagers 7 Outer ring of the release bearing 7
99: Innenring des Ausrücklagers 7 Inner ring of the release bearing 7
1010: Vorlastfederpreload
1111: Druckraumpressure chamber
1313: Erster WegsensorFirst way sensor
1414: Zweiter WegsensorSecond displacement sensor
1515: Erster Signalgeber des Wegsensors 13 First signal transmitter of the distance sensor 13
1616: Erster Signalaufnehmer des Wegsensors 13 First signal sensor of the displacement sensor 13
1717: Zweiter Signalgeber des Wegsensors 14 Second signal transmitter of the displacement sensor 14
1818: Zweiter Signalaufnehmer des Wegsensors 14 Second signal sensor of the displacement sensor 14
1919: Auswerteelektronikevaluation
2020: Erste SignalleitungFirst signal line
2121: Zweite SignalleitungSecond signal line
2222: TellerfederBelleville spring
2323: Halter für die beiden Signalgeber 15, 17 Holder for the two signal heads 15 . 17
2424: Gehäuseteilhousing part
F1F1: Erste Kupplungskraft der TellerfederFirst coupling force of the diaphragm spring
F2F2: Zweite Kupplungskraft der TellerfederSecond coupling force of the diaphragm spring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007021231 A1 [0005]
DE 102011102813 A1 [0005]
DE 102010018773 A1 [0005]
DE 102008057644 A1 [0005]
DE 202006014024 U1 [0005]
DE 2325752 A1 [0014]

Claims

Sensor device ( 1 ) for a clutch central release ( 2 ), with a at the radially outer circumference of the Kupplungszentralausrückers ( 2 ) arranged first displacement sensor ( 13 ) for non-contact detection of the position of an axially movable component ( 3 ) of the clutch central release mechanism ( 2 ), with a first signal transmitter ( 15 ), which with the movable component ( 3 ) and with a first signal sensor ( 16 ), which has a fixed component ( 4 ) of the clutch central release mechanism ( 2 ) and radially above the first signal transmitter ( 15 ) is arranged as well as with this in operative connection, wherein the first signal transmitter ( 15 ) together with the movable component ( 3 ) of the clutch central release mechanism ( 2 ) along a longitudinal axis of the first signal receiver ( 16 ) is linearly displaceable, characterized in that in addition to the first displacement sensor ( 13 ) a second displacement sensor ( 14 ) diametrically opposite to the first displacement sensor ( 13 ) on the clutch central release ( 2 ) is arranged, that the second displacement sensor ( 14 ) a second signal transmitter ( 17 ), which with the movable component ( 3 ), that the second displacement sensor ( 14 ) a second signal sensor ( 18 ), which with the fixed component ( 4 ) of the clutch central release mechanism ( 2 ) and radially above the second signal transmitter ( 17 ) is arranged and is in operative connection with this that the second signal transmitter ( 17 ) together with the movable component ( 3 ) along a longitudinal axis of the second signal receiver ( 18 ) is linearly displaceable that the sensor device ( 1 ) an evaluation ( 19 ), which with the first displacement sensor ( 13 ) and with the second displacement sensor ( 14 ) is technically connected, that the transmitter ( 19 ) is designed such that with this the output signals of the two displacement sensors ( 13 . 14 ) are connectable to each other so that from this the axial position of the movable component ( 3 ) in relation to the fixed component ( 4 ) of the clutch central release mechanism ( 2 ) and that with the transmitter ( 19 ) an output signal representing this position can be generated.

Sensor device according to claim 1, characterized in that the two displacement sensors ( 13 . 14 ) are formed as permanent magnetic, linear, non-contact, displacement sensors that the signal generator ( 15 . 17 ) of the displacement sensors ( 13 . 14 ) are formed as cuboid or rod-shaped permanent magnet elements, which with an axially movable piston ( 3 ) of the clutch central release mechanism ( 2 ), that the signal transducers ( 16 . 18 ) of the displacement sensors ( 13 . 14 ) are formed as elongated cores, consisting of a soft magnetic material, which are each surrounded by a primary coil and two end secondary coils, which are electrically connected to a sensor electronics, and that the displacement sensors ( 13 . 14 ) with a relative to the piston ( 3 ) fixed housing part ( 24 ) are connected.

Method for determining the position of an axially movable component ( 3 ) of a clutch central release ( 2 ) with a sensor device ( 1 ), which two displacement sensors ( 13 . 14 ) and an evaluation electronics (SIG_1, SIG_2) evaluating their output signals ( 19 ), characterized in that the output signals (SIG_1, SIG_2) of two non-contact displacement sensors ( 13 . 14 ), which at the radially outer circumference of the Kupplungszentralausrückers ( 2 ) and are arranged diametrically opposite to each other, are detected and evaluated, wherein from the output signal (SIG_1) of the first displacement sensor ( 13 ) and from the output signal (SIG_2) of the second position sensor ( 14 ) the arithmetic mean (SIG_position) is formed according to the formula SIG_position = (SIG ₁ + SIG ₂ ) / 2, and from this arithmetic mean (SIG_position) the position of the movable component (SIG_position) 3 ) and an output signal representing this position is generated.

A method according to claim 3, characterized in that at least once after assembly of the sensor device ( 1 ) on the clutch central release ( 2 ) on a test bench a zero point calibration of the two displacement sensors ( 13 . 14 ) is carried out.

Clutch central release ( 2 ), designed as a pneumatically actuated slave cylinder of a commercial vehicle coupling, with a sensor device ( 1 ) for non-contact detection of the position of an axially movable component ( 3 ) of the slave cylinder, which is designed according to one of the device claims and is operable to perform a method according to one of the method claims.