DE102016209393A1

DE102016209393A1 - Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für einen Geberzylinder eines Kupplungsbetätigungssystems eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102016209393A1
Application number: DE102016209393.2A
Authority: DE
Inventors: Alban Godefroy; Geoffroy Petit
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für einen Geberzylinder eines Kupplungsbetätigungssystems eines Fahrzeuges, umfassend einen als Gehäuse ausgebildeten Zylinder (2), welcher einen Druckraum (4) aufspannt, in dem ein Kolben (9) axial beweglich gelagert ist, wobei an dem Kolben (9) ein elektrisch leitfähiges Target (10) befestigt ist, das in einer Wirkverbindung mit einer induktiven Sensoreinheit (3, 15) steht. Bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung, bei welcher die Sensorelektronik nicht von der Umgebungstemperatur des Verbrennungsmotors beeinträchtigt wird, besteht die induktive Sensoreinheit aus einem Spulenmodul (3), welches den Zylinder (2) außen im Bereich des Druckraumes (4) umschließt und über eine elektrische Verbindung (18) mit einer extern positionierten Sensorelektronik (15) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für einen Geberzylinder eines Kupplungsbetätigungssystems eines Fahrzeuges, umfassend einen als Gehäuse ausgebildeten Zylinder, welcher einen Druckraum aufspannt, in dem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, wobei an dem Kolben ein elektrisch leitfähiges Target befestigt ist, welches in einer Wirkverbindung mit einer induktiven Sensoreinheit steht.
In hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen, die in Kraftfahrzeugen Einsatz finden, werden Linearwegmesssysteme eingesetzt, um eine Position eines Kolbens, der in einem Geberzylinder geführt ist, zu erfassen, um den Betätigungszustand der Kupplung des Kraftfahrzeuges bestimmen zu können. Das Linearmesssystem umfasst ein Sensorsystem, das aus einer induktiven Sensoreinheit und einem elektrisch leitfähigen Target besteht. Die induktive Sensoreinheit ist dabei in den Geberzylinder integriert oder aber als Add-on-Sensor außen an dem Geberzylinder angeordnet. Das Target ist an der Stirnseite des Kolbens positioniert. Durch die Bewegung des Kolbens und somit des Targets wird das von der induktiven Sensoreinheit aufgespannte elektromagnetische Feld und in dessen Folge auch das Sensorsignal der Sensoreinheit verändert.
Aufgrund der Lage des Geberzylinders und somit der Sensoreinheit in der Nähe zum Verbrennungsmotor wird die Sensorelektronik durch die hohe Temperatur des Verbrennungsmotors beeinflusst, was zu unkorrekten Messergebnissen führt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, bei welcher die Auswirkungen der Temperatur des Verbrennungsmotors auf die Sensorelektronik reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die induktive Sensoreinheit aus einem Spulenmodul besteht, welches den Zylinder außen im Bereich des Druckraumes umschließt und über eine elektrische Verbindung mit einer extern positionierten Sensorelektronik verbunden ist. Somit wird sichergestellt, dass die Position des Kolbens in dem Zylinder und somit der Kupplung zuverlässig erfasst werden kann und gleichzeitig die Temperatur des Verbrennungsmotors nicht auf die Sensorelektronik einwirkt, so dass temperaturbedingte Effekte der Sensorelektronik unterbunden werden und somit immer ein genaues Sensorsignal ausgegeben wird.
Vorteilhafterweise ist die Sensorelektronik separat im Fahrzeug oder in einem Steuergerät des Fahrzeuges integriert. In diesen Fällen befindet es sich immer in einer Umgebung, die entfernt bzw. geschützt zum Verbrennungsmotor des Fahrzeuges ist.
In einer Ausgestaltung weist das Spulenmodul einen flexiblen, sich spiralförmig ausdehnenden Spulendraht auf, welcher von einer Ummantelung umgeben ist, wobei das Spulenmodul auf dem Zylinder aufschiebbar gestaltet ist. Die Ummantelung bildet dabei gleichzeitig einen Träger für den Spulendraht, der aufgrund seiner spiralförmigen Gestaltung flexibel und somit einfach auf dem Zylinder montierbar ist.
In einer Variante ist die Ummantelung integraler Bestandteil einer Steckereinheit zur elektrischen Verbindung des Spulenmoduls mit der Sensorelektronik. Somit stellt das Spulenmodul gemeinsam mit der Steckereinheit ein einziges Bauteil dar, welches bei der Montage einfach zu handhaben ist.
In einer Ausführungsform ist ein Ende des Spulendrahtes mit einem elektrischen Pin der Steckereinheit verbunden, vorzugsweise verlötet, wobei eine Verbindungsstelle von Pin und Spulendraht mit einem elektrisch isolierenden Material abgedeckt ist. Somit wird sichergestellt, dass keinerlei Sauerstoff an die Verbindungsstelle herankommt, wodurch eine Oxidation und somit eine Unterbrechung des elektrischen Kontaktes zuverlässig verhindert wird.
In einer Weiterbildung ist das Spulenmodul formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig außen an dem Zylinder befestigt. Bei dem vorliegenden Geberzylinder lässt sich die Befestigungsmethode auswählen, die für den gegebenen Anwendungszweck am vorteilhaftesten ist.
Vorteilhafterweise ist das auf den Zylinder aufgeschobene Spulenmodul mittels einer den Zylinder umgreifenden Federklemme, die nahe einem Zylinderende positioniert ist, gegen axiale Verschiebung gesichert. Diese Federklemme lässt sich einfach nach dem Aufschieben des Spulenmoduls auf dem Zylinder anbringen und verhindert ein axiales Verrutschen des Spulenmoduls am Zylinder.
In einer Ausgestaltung ist an einer Außenfläche des Zylinders und an einer Innenfläche des Spulenmoduls jeweils ein radiales Führungselement ausgebildet. Mittels dieser Führungselemente wird die Gleitfähigkeit des Spulenmoduls auf der Außenfläche des Zylinders verbessert.
In einer Variante weist ein dem Zylinderende abgewandtes Ende des Spulenmoduls mindestens eine axiale Ausnehmung auf, in welche ein an der Außenfläche des Zylinders ausgebildeter radial vorstehender Vorsprung eingreift. Dadurch wird das Spulenmodul gegen eine Verdrehung am Zylinder gesichert.
In einer weiteren Ausführungsform umschließt das elektrisch leitfähige Target den Kolben radial. Da das Target dem Spulenmodul in der gesamten Ausdehnung des Druckraumes unmittelbar gegenüberliegt, kann ein Weg des Kolbens immer zuverlässig ermittelt werden.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung,
2 eine Schnittdarstellung durch die Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß 1,
3 einen Querschnitt durch das Spulenmodul,
4 eine Verbindung des Spulenmoduls mit einer Sensorelektronik,
5 eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels der Kolben-Zylinder-Anordnung gem. 1.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung dargestellt, welche als Geberzylinder in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Fahrzeuges eingesetzt wird. Der Geberzylinder 1 besteht dabei aus einem als Gehäuse dienenden Zylinder 2, welcher an seiner Außenseite von einem Spulenmodul 3 in einem Bereich umschlossen ist, in welchem innerhalb des Zylinders 2 ein Druckraum 4, der auch als hydraulische Primärkammer bezeichnet wird, durch den Zylinder 2 aufgespannt ist (2). Auf der einen Seite des Geberzylinders 1 ist ein Hochdruckausgang 5 vorhanden, der den Geberzylinder 1 über eine nicht weiter dargestellte Druckleitung mit einem Nehmerzylinder verbindet, der die Kupplung betätigt. Ein Niederdruckausgang 6 verbindet den Geberzylinder 1 mit einem Flüssigkeitsreservoir (nicht dargestellt). An dem, dem Hochdruckausgang 5 entgegengesetzten Ende ist der Geberzylinder 1 mit einem Faltenbalg 7 umgeben, welcher eine Kolbenstange 8 umhüllt.
In 2 ist eine Schnittdarstellung des Geberzylinders 1 gemäß 1 dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass der Zylinder 2 einen Druckraum 4 aufspannt, in welchem ein Kolben 9 axial beweglich gelagert ist. Nahe der Stirnseite des Kolbens 9 umfasst ein elektrisch leitendes Target 10, beispielsweise aus Aluminium, den Kolben 9 radial. An der Außenseite des Zylinders 2 umschließt das Spulenmodul 3 den gesamten Bereich des Druckraums 4. Dabei liegen sich das Target 10 und eine durch einen Spulendraht 11 geformte Spule, die am Spulenmodul 3 befestigt ist, parallel gegenüber.
Wie aus 3 hervorgeht, wo ein Schnitt durch das Spulenmodul 3 dargestellt ist, besteht das Spulenmodul 3 (3b) aus dem sich spiralförmig erstreckenden Spulendraht 11, der von einer Ummantelung 12 umgeben ist. Da die Ummantelung 12 aus einer dünnen Kunststoffschicht gebildet ist, bleibt der Spulendraht 11 flexibel. Die Ummantelung 12 ist dabei integraler Bestandteil einer Steckereinheit 13, die einen elektrischen Pin 14 aufweist (3a). Die Steckereinheit 13 dient dabei gleichzeitig als Stützelement für den Spulendraht 11. Der Spulendraht 11 ist entweder auf die Ummantelung 12 geklebt oder in diese eingeklemmt.
Mittels der Steckereinheit 13 wird das Spulenmodul 3 (3c) mit einer Sensorelektronik 15 verbunden. Dazu ist ein Ende des Spulendrahtes 11 mit dem elektrischen Pin 14 verlötet, wobei die Lötstelle 16 (3a) mit einem elektrisch nicht-leitenden Material vergossen ist. Der elektrische Pin 14 selbst ist dabei von einem Kunststoffgehäuse 17 umgossen oder mit diesem verklemmt.
Wie aus 4 hervorgeht, wird mittels einer elektrischen Verbindung 18 das Spulenmodul 3 über die Steckereinheit 13 mit der Sensorelektronik 15 verbunden, die entweder separat im Fahrzeug angeordnet ist oder vorteilhafterweise in einem Motorsteuergerät oder einem anderen Steuergerät entfernt zum Verbrennungsmotor positioniert ist und somit nicht dem Einfluss der Temperatur des Verbrennungsmotors ausgesetzt ist.
In 5 ist eine Explosionsdarstellung gezeigt, bei welcher das Spulenmodul 3 auf den Zylinder 2 montiert wird. Zu diesem Zweck weisen die Innenfläche des Spulenmoduls 3 als auch die Außenfläche des Zylinders 2 im Bereich des Druckraumes 4 jeweils eine radiale Führung 19, 20 auf, um ein gutes Gleiten des Spulenmoduls 3 auf dem Zylinder 2 zu ermöglichen. Ist das Spulenmodul 3 auf den Zylinder 2 aufgeschoben, greift ein sich radial auf der Außenseite des Zylinders 2 ausdehnender Vorsprung 21 in eine axiale Ausnehmung 22 ein, die an dem, dem Zylinderende des Zylinders 2 entgegengesetzten Ende des Spulenmoduls 3 ausgebildet ist. Eine radiale Verschiebung des Spulenmoduls 3 wird dabei durch den Vorsprung 21 auf dem Zylinder 2 unterbunden. Nach dem Aufschieben des Spulenmoduls 3 auf den Zylinder 2 wird vor das Spulenmodul 3 eine Federklemme 23 auf dem Zylinder 2 aufgebracht, welche eine axiale Verschiebung des Spulenmoduls 3 auf dem Zylinder 2 verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Geberzylinder
2: Zylinder
3: Spulenmodul
4: Druckraum
5: Hochdruckausgang
6: Niederdruckausgang
7: Faltenbalg
8: Kolbenstange
9: Kolben
10: Target
11: Spulendraht
12: Ummantelung
13: Steckereinheit
14: Pin
15: Sensorelektronik
16: Lötstelle
17: Kunststoffgehäuse
18: Elektrische Verbindung
19: Radiale Führung
20: Radiale Führung
21: Vorsprung
22: Ausnehmung
23: Federklemme

Claims

Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für einen Geberzylinder eines Kupplungsbetätigungssystems eines Fahrzeuges, umfassend einen als Gehäuse ausgebildeten Zylinder (2), welcher einen Druckraum (4) aufspannt, in dem ein Kolben (9) axial beweglich gelagert ist, wobei an dem Kolben (9) ein elektrisch leitfähiges Target (10) befestigt ist, das in einer Wirkverbindung mit einer induktiven Sensoreinheit (3, 15) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Sensoreinheit aus einem Spulenmodul (3) besteht, welches den Zylinder (2) außen im Bereich des Druckraumes (4) umschließt und über eine elektrische Verbindung (18) mit einer extern positionierten Sensorelektronik (15) verbunden ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektronik (15) separat im Fahrzeug oder in einem Steuergerät des Fahrzeuges integriert ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenmodul (3) durch einen flexiblen, spiralförmig sich ausdehnen den Spulendraht (11) gebildet ist, welcher von einer Ummantelung (12) umgeben ist, wobei das Spulenmodul (3) auf den Zylinder (2) aufschiebbar gestaltet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (12) integraler Bestandteil einer Steckereinheit (13) zur elektrischen Verbindung des Spulenmoduls (3) mit der Sensorelektronik (15) ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Spulendrahtes (11) mit einem elektrischen Pin (14) der Steckereinheit (13) verbunden, vorzugsweise verlötet, ist, wobei eine Verbindungsstelle (16) von Pin (14) und Spulendraht (11) mit einem elektrisch isolierenden Material abgedeckt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenmodul (3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig außen an dem Zylinder (2) befestigt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das auf den Zylinder (2) aufgeschobene Spulenmodul (3) mittels einer den Zylinder (2) umgreifenden Federklemme (23), die nahe einem Zylinderende positioniert ist, gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenfläche des Zylinders (2) und an einer Innenfläche des Spulenmoduls (3) jeweils mindestens ein radiales Führungselement (19, 20) ausgebildet sind.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Zylinderende abgewandtes Ende des Spulenmoduls (3) mindestens eine axiale Ausnehmung (22) aufweist, in welche ein an der Außenfläche des Zylinders (2) ausgebildeter radial abstehender Vorsprung (21) eingreift.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Target (10) den Kolben (9) radial umschließt.