DE102017111086A1 - Hydraulic cylinder with magnetic position measurement, in particular clutch slave cylinder - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Hydraulikzylinder (1) mit einer Zylinderkammer (21), einem Zylindergehäuse (2) und einem Kolben (3), der im Betrieb zumindest teilweise in der Zylinderkammer (21) angeordnet ist, wobei mit dem Zylindergehäuse (2) ein magnetfeldempfindlicher Sensor (63) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Magnet (6, 61, 62) an oder in dem Kolben (3) angeordnet ist, wobei im Betrieb von dem Sensor (63) zur Ermittlung einer Position des Kolbens (3) in der Zylinderkammer (21) ein Magnetfeld von dem Magneten (6, 61, 62) erfassbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Messverfahren zu Erfassung einer Position eines Kolbens (3) in einem Hydraulikzylinder (1).The invention relates to a hydraulic cylinder (1) having a cylinder chamber (21), a cylinder housing (2) and a piston (3) which is at least partially disposed in the cylinder chamber (21) during operation, wherein with the cylinder housing (2) Magnetic field sensitive sensor (63) is connected, characterized in that at least one magnet (6, 61, 62) on or in the piston (3) is arranged, wherein in use by the sensor (63) for determining a position of the piston (3 ) in the cylinder chamber (21) a magnetic field from the magnet (6, 61, 62) can be detected. The invention also relates to a measuring method for detecting a position of a piston (3) in a hydraulic cylinder (1).
Description
Diese Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder, der vorzugsweise als Kupplungsnehmerzylinder ausgestaltet ist. Der Hydraulikzylinder umfasst eine Zylinderkammer, ein Zylindergehäuse und einen Kolben. Mit dem Zylindergehäuse ist ein magnetfeldempfindlicher Sensor zur Messung der Position des Kolbens in dem Zylinder verbunden. Weiter betrifft die Erfindung ein Messverfahren zur Erfassung der Position eines Kolbens in einem Kupplungsnehmerzylinder.This invention relates to a hydraulic cylinder, which is preferably designed as a clutch slave cylinder. The hydraulic cylinder comprises a cylinder chamber, a cylinder housing and a piston. Connected to the cylinder housing is a magnetic field sensitive sensor for measuring the position of the piston in the cylinder. Furthermore, the invention relates to a measuring method for detecting the position of a piston in a clutch slave cylinder.
Um die genaue Stellung der Kupplung zu erkennen, ist es Stand der Technik, ein Messsystem an dem Hydraulikzylinder anzubringen. Zum Beispiel kann gemäß dem Patent
In einer anderen Lösung nach dem Stand der Technik gemäß der
In einer weiteren Lösung nach dem Stand der Technik vom Kupplungsspezialisten LuK GmbH & Co. KG, Bühl, wird ein Hebel am Kupplungsnehmerzylinder angebracht. An diesem Hebel ist eine Magnetaufnahme angebracht, welche den Magneten in einer Kreisbahn um den Sensor herumführt. Die gesamte Konstruktion wird außerhalb des eigentlichen Zylindergehäuses montiert.In another state-of-the-art solution from the coupling specialist LuK GmbH & Co. KG, Bühl, a lever is attached to the clutch slave cylinder. On this lever, a magnet holder is mounted, which guides the magnet in a circular path around the sensor. The entire construction is mounted outside the actual cylinder housing.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass Hydraulikzylinder, insbesondere Kupplungsnehmerzylinder, mit Messfunktion für die Kolbenposition nach dem Stand der Technik auf Grund des ausladenden Messmechanismus wenig kompakt ausgestaltet sind. Außerdem treten durch Taumelbewegungen, die von dem Ausrücklager induziert werden können, Positionsmessfehler auf.A disadvantage of the prior art is that hydraulic cylinders, in particular clutch slave cylinder, with measuring function for the piston position according to the prior art due to the cantilevered measuring mechanism are made less compact. In addition, positional errors occur due to wobble that can be induced by the release bearing.
Aufgabe ist es daher, einen kompakten Hydraulikzylinder zu schaffen, der eine Messfunktion für die Position des Kolbens umfasst.The object is therefore to provide a compact hydraulic cylinder, which includes a measuring function for the position of the piston.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Further advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Gegenstand der Erfindung ist ein Hydraulikzylinder, bei dem wenigstens ein Magnet an oder in dem Kolben angeordnet ist, wobei im Betrieb von dem Sensor ein Magnetfeld von dem Magneten erfassbar ist.The invention relates to a hydraulic cylinder, wherein at least one magnet is arranged on or in the piston, wherein in operation of the sensor, a magnetic field can be detected by the magnet.
Unter einem Kolben wird ein Element verstanden, welches in einer Zylinderkammer eintauchen und aus dieser ausfahren kann. Als Kolben gilt nicht ein Abschnitt oder Element, der bzw. das mit dem eigentlichen Kolben verbunden ist und von diesem wesentlich absteht.A piston is understood to mean an element which can dip into and out of a cylinder chamber. As a piston is not a portion or element that is connected to the actual piston and protrudes substantially from this.
Bei einer solchen Ausgestaltung eines Hydraulikzylinders kann die Führung des Kobens in dem Zylinder zur Führung eines Magneten in Bezug auf einen Sensor mitgenutzt werden. Es kann sich eine ebenso gute Führung zwischen dem Magneten und dem Sensor wie zwischen dem Kolben und dem Hydraulikzylinder ergeben. Der Magnet ist durch seine Anordnung an oder in dem Kolben nahe wenigstens einer Führungsoberfläche angeordnet. Dadurch ergibt sich kein langer Hebel, der aus Relativbewegungen zwischen dem Kolben und der Zylinderkammer in einer Entfernung von dem Kolben größere Relativbewegungen zwischen Magnet und Sensor erzeugt. Vorzugsweise befindet sich der Magnet innerhalb einer den Kolben außen umgebenden Führungsoberfläche oder innerhalb von deren Flucht.In such an embodiment of a hydraulic cylinder, the guidance of the piston in the cylinder can be used to guide a magnet with respect to a sensor. There may be as good guidance between the magnet and the sensor as between the piston and the hydraulic cylinder. The magnet is arranged by its arrangement on or in the piston near at least one guide surface. This results in no long lever that generates relative movements between the magnet and sensor relative movements between the piston and the cylinder chamber at a distance from the piston larger relative movements. The magnet is preferably located within a guide surface surrounding the piston on the outside or within its alignment.
Vorzugsweise ist der Magnet in oder an einem Abschnitt des Kolbens angeordnet, der an einer Führungsoberfläche geführt ist. Dieser Abschnitt ist nicht über flexible Abschnitte mit der Führungsoberfläche verbunden. Der Abschnitt ist vorzugsweise auch nicht mit Spiel mit einer Führungsgegenfläche des Kolbens verbunden, die an der Führungsoberfläche geführt ist. Der Abschnitt ist bevorzugt nahe einer Führungsoberfläche angeordnet. Bevorzugt umfasst der Abschnitt eine Führungsgegenfläche des Kolbens. Ein größerer Abstand von der Führungsoberfläche bewirkt, dass zum Beispiel Taumelbewegungen des Kolbens durch Hebelwirkung vergrößert als Relativbewegung zwischen dem Magneten und den Sensor erscheinen. Dies ruft Messfehler hervor, weil sich tatsächlich die axiale Relativposition zwischen Magnetfeld und Sensor verschieben kann. Durch eine Querempfindlichkeit des Sensors kann sich auch durch Änderungen der radialen Relativposition zwischen Magnetfeld und Sensor ein Fehler ergeben. Beides findet bei Taumelbewegungen des Kolbens statt.Preferably, the magnet is disposed in or on a portion of the piston which is guided on a guide surface. This section is not connected to the guide surface via flexible sections. The portion is also preferably not connected with clearance with a guide abutment surface of the piston, which is guided on the guide surface. The section is preferably arranged near a guide surface. Preferably, the portion comprises a guide opposing surface of the piston. A greater distance from the guide surface causes, for example, wobbling motions of the piston to appear magnified by leverage as relative movement between the magnet and the sensor. This causes measurement errors, because in fact the axial relative position between magnetic field and sensor can shift. Due to a cross-sensitivity of the sensor, an error can also result from changes in the radial relative position between the magnetic field and the sensor. Both take place with wobbling movements of the piston.
Mit einem Sensor ist ein sensitives Element gemeint, welches in einem Sensorsystem zu Erfassung von Messwerten angeordnet sein kann. Insbesondere ist ein Sensor ein Hall-Sensor.By a sensor is meant a sensitive element which may be arranged in a sensor system for the acquisition of measured values. In particular, a sensor is a Hall sensor.
Ein Magnet ist bevorzugt als Block ausgeführt. Vorzugsweise ist er formschlüssig in den Kolben eingesetzt. Er kann auch eingeklebt sein. Es ist auch möglich, den Magneten als gießbares, insbesondere spritzgießbares magnetisierbares Material durch Gießen, insbesondere Spritzgießen, in einen ebenfalls spritzgegossenen Kolben oder einen vorgefertigten metallischen Kolben zu integrieren. Nach dem Gießen kann das Magnetmaterial magnetisiert werden. Der Magnet kann somit ein stoffschlüssig in den Kolben integrierter Magnet sein.A magnet is preferably designed as a block. Preferably, it is positively in the Piston used. He can also be glued. It is also possible to integrate the magnet as a castable, in particular injection-moldable magnetizable material by casting, in particular injection molding, in a likewise injection-molded piston or a prefabricated metallic piston. After casting, the magnetic material can be magnetized. The magnet can thus be a cohesively integrated into the piston magnet.
Vorzugsweise ist die Führungsoberfläche zugleich eine Dichtungsgegenfläche für eine Dichtung des Kolbens zur Abdichtung der Zylinderkammer. Auf diese Weise kann die Führungsoberfläche zugleich zur Dichtwirkung mitgenutzt werden.Preferably, the guide surface is at the same time a sealing counter surface for a seal of the piston for sealing the cylinder chamber. In this way, the guide surface can be used simultaneously for sealing effect.
Vorzugsweise ist der Magnet an einer Stelle an dem Kolben angeordnet ist, die sich in zumindest einer Stellung des Kolbens innerhalb der Zylinderkammer befindet.Preferably, the magnet is disposed at a location on the piston that is in at least one position of the piston within the cylinder chamber.
Als Zylinderkammer gilt auch ein nicht druckmediumgefüllter Abschnitt der Zylinderkammer, der jedoch in anderer Stellung des Kolbens mit Druckmedium gefüllt sein kann. Vorteilhaft kann durch eine solche Anordnung erreicht werden, dass sich der Magnet weit in Richtung des Bodens der Zylinderkammer befinden kann.As a cylinder chamber also applies a non-pressure medium-filled portion of the cylinder chamber, which may however be filled in another position of the piston with pressure medium. Advantageously, can be achieved by such an arrangement that the magnet can be located far in the direction of the bottom of the cylinder chamber.
Vorzugsweise ist ein Magnet an einer Stelle an dem Kolben angeordnet ist, die sich auf einer permanent drucklosen Seite einer Dichtung an dem Kolben befindet,
und/oder ein Magnet ist an einer Stelle an dem Kolben angeordnet, die sich auf einer druckbeaufschlagbaren Seite der Dichtung an dem Kolben befindet.Preferably, a magnet is disposed at a location on the piston that is on a non-pressurized side of a seal on the piston,
and / or a magnet is disposed at a location on the piston located on a pressurizable side of the seal on the piston.
Mit anderen Worten kann eine Dichtung von wenigstens einem Magneten aus in Richtung eines druckbeaufschlagten Teils der Zylinderkammer angeordnet sein und/oder eine Dichtung kann von wenigstens einem Magneten aus in Richtung eines drucklosen Teils der Zylinderkammer angeordnet sein.In other words, a seal of at least one magnet can be arranged in the direction of a pressurized part of the cylinder chamber and / or a seal can be arranged from at least one magnet in the direction of a non-pressurized part of the cylinder chamber.
Bei der erstgenannten Option ergibt sich der Vorteil, einen Magneten weiter in Ausfahrrichtung des Kolbens positionieren zu können. Bei der zweitgenannten Option ergibt sich der Vorteil, einen Magneten weit in Einfahrrichtung anzuordnen. Insbesondere kann der Magnet in der zweitgenannten Option in vollständig eingefahrenen Zustand des Kolbens nahe des Bodens der Zylinderkammer angeordnet sein. Dies ermöglicht, den Sensor weiter in Richtung des Bodens der Zylinderkammer anzuordnen als wenn alle Magneten auf der drucklosen Seite des Kolbens angeordnet wären. Werden die erste und die zweite Option realisiert, kann ein nahezu beliebiger Abstand der Magnete voneinander realisiert werden, wobei zugleich der Vorteil der ersten Option erhalten bleibt. Eine oder mehrere Dichtungen können zwischen zwei Magneten angeordnet sein.In the former option, there is the advantage of being able to position a magnet further in the extension direction of the piston. In the second-mentioned option, there is the advantage of arranging a magnet far in the retraction direction. In particular, in the second option mentioned, the magnet can be arranged in the fully retracted state of the piston near the bottom of the cylinder chamber. This makes it possible to place the sensor further in the direction of the bottom of the cylinder chamber than if all the magnets were arranged on the non-pressurized side of the piston. If the first and the second option are realized, an almost arbitrary distance of the magnets from each other can be realized, while maintaining the advantage of the first option. One or more seals may be disposed between two magnets.
Vorzugsweise sind an dem Kolben zwei voneinander getrennte Dichtungen angeordnet, wobei insbesondere die Dichtungen und/oder ihre Dichtstellen in Axialrichtung des Kolbens unterschiedlich positioniert sind.Preferably, two separate seals are arranged on the piston, wherein in particular the seals and / or their sealing points are positioned differently in the axial direction of the piston.
Zum Beispiel kann ein durch das Druckmedium geschmierter Bereich auf der Innenfläche und auf der Außenfläche des Kolbens in Axialrichtung unterschiedlich weit reichen. Außerdem können weitere Elemente, wie etwa ein Magnet, zwischen den Dichtungen angeordnet werden. Es ist auch möglich, einen mechanisch festen Pfad an den Dichtungen vorbei zu realisieren, ohne damit eine Dichtung durchqueren zu müssen.For example, a region lubricated by the pressure medium on the inner surface and on the outer surface of the piston may vary widely in the axial direction. In addition, other elements, such as a magnet, can be placed between the seals. It is also possible to realize a mechanically fixed path past the seals, without having to traverse a seal.
Vorzugsweise ist der Sensor außerhalb der Zylinderkammer angeordnet und mit einem Zylindergehäuse verbunden, wobei eine Druckwand des Zylindergehäuses dazu eingerichtet ist, von dem Magnetfeld des Magneten in zumindest einer Stellung des Kolbens durchdrungen zu werden, derart, dass das Magnetfeld von dem Sensor zur Messung der Position des Kolbens aufnehmbar ist.Preferably, the sensor is arranged outside the cylinder chamber and connected to a cylinder housing, wherein a pressure wall of the cylinder housing is adapted to be penetrated by the magnetic field of the magnet in at least one position of the piston, such that the magnetic field from the sensor for measuring the position of the piston is receivable.
Wenn der Sensor außerhalb der Zylinderkammer angeordnet ist und das Magnetfeld durch die Druckwand der Zylinderkammer hindurch wirkt, muss das Signal des Sensors nicht von der Zylinderkammer nach außen übertragen werden. Mit einer Verbindung des Sensors mit dem Zylindergehäuse ist gemeint, dass der Sensor oder sein Sensorgehäuse unmittelbar an dem Zylindergehäuse befestigt sein kann. Alternativ kann er über ein oder mehrere Zwischenelemente oder Zwischenabschnitte mechanisch dem Zylindergehäuse verbunden sein.When the sensor is located outside the cylinder chamber and the magnetic field is applied through the pressure chamber wall of the cylinder chamber, the signal from the sensor need not be transmitted outward from the cylinder chamber. By connecting the sensor to the cylinder housing, it is meant that the sensor or its sensor housing can be fastened directly to the cylinder housing. Alternatively, it may be mechanically connected to the cylinder housing via one or more intermediate elements or intermediate sections.
Vorzugsweise ist der Kolben als Ringkolben ausgebildet. Ein Ringkolben hat eine Innere und eine äußere Gegenführungsfläche und eine innere und eine äußere Dichtung. Vorteilhaft kann ein als Kupplungsnehmerzylinder ausgestalteter Hydraulikzylinder um eine Getriebewelle herum angeordnet werden.Preferably, the piston is designed as an annular piston. An annular piston has an inner and an outer mating surface and an inner and an outer seal. Advantageously, a hydraulic cylinder designed as a clutch slave cylinder can be arranged around a transmission shaft.
Insbesondere sind an oder in dem Kolben genau zwei Magnete in einem Abstand in Axialrichtung zueinander angeordnet.In particular, exactly two magnets are arranged on or in the piston at a distance in the axial direction to each other.
Eine solche Anordnung der Magnete ermöglicht die Ausbildung eines Magnetfeldes zwischen den beiden Magneten, das sich weiter erstreckt, als es das eines einzelnen Magneten tun würde. Auf diese Weise kann der Messweg der Positionserfassungseinrichtung erweitert werden, ohne größere Magnete dafür zu brauchen. Die Position des Kolbens in Bezug auf das Zylindergehäuse wird vorzugsweise an Hand von Stärke und/oder Richtung des mit dem Sensor gemessenen Magnetfeldes ermittelt.Such an arrangement of the magnets allows the formation of a magnetic field between the two magnets, which extends further than would a single magnet do. In this way, the measuring path of the position detecting device can be extended without the need for larger magnets. The position of the piston relative to the cylinder housing becomes preferably determined by the strength and / or direction of the magnetic field measured by the sensor.
Vorzugsweise umfasst der Kolben wenigstens zwei Komponenten, welche in Axialrichtung des Kolbens voneinander trennbar sind, wobei vorzugsweise zwischen den Komponenten des Kolbens im montierten Zustand eine Dichtung angeordnet ist.Preferably, the piston comprises at least two components, which are separable from one another in the axial direction of the piston, wherein a seal is preferably arranged between the components of the piston in the mounted state.
Die Unterteilung des Kolbens in zwei Komponenten hat den Vorteil, dass zwischen die Komponenten eine Dichtung eingebracht werden kann. Diese kann formschlüssig zwischen den beiden Komponenten des Kolbens fixiert sein. Auf diese Weise ist es möglich, diese Dichtung einfach zu wechseln.The subdivision of the piston into two components has the advantage that a seal can be introduced between the components. This can be positively fixed between the two components of the piston. In this way, it is possible to easily change this seal.
Bevorzugt ist ein Abschnitt des Kolbens, der weiter in Richtung eines Bodens einer Zylinderkammer angeordnet ist, als Halteeinrichtung für einen Magneten ausgebildet, wobei die Halteeinrichtung bevorzugt als Haltering ausgebildet ist. Insbesondere kann sie zugleich als Befestigungsring für eine Dichtung dienen. Auf diese Weise kann ein Magnet auf der Druckseite einer Dichtung angeordnet sein.Preferably, a portion of the piston, which is arranged further in the direction of a bottom of a cylinder chamber, formed as a holding device for a magnet, wherein the holding device is preferably designed as a retaining ring. In particular, it can also serve as a fastening ring for a seal. In this way, a magnet can be arranged on the pressure side of a seal.
Mit anderen Worten kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden. Ein Kupplungsnehmerzylinder umfasst normalerweise die Komponenten Lager, Kolben, Dichtung, Zylindergehäuse, Ausrückfeder und Schmutzschutzring. Bei Einbau eines HallSensors, der zur Messung der Position des Kolbens dient, zwischen Druckwand und Ausrückfeder eines Kupplungsnehmerzylinders können Probleme bei der Anordnung der zur Wegmessung benötigten Magnete entstehen.In other words, the invention can be described as follows. A clutch slave cylinder normally includes the components bearing, piston, seal, cylinder housing, release spring and dirt protection ring. When installing a Hall sensor, which is used to measure the position of the piston, between the pressure wall and the release spring of a Kupplungsnehmerzylinders problems may arise in the arrangement of the magnets required for the distance measurement.
Durch Montage des Magneten auf dem beweglichen Kolben kann die Wegmessung direkt an einer Druckwand des Kupplungsnehmerzylinders erfolgen. Durch diesen Montageort verkleinern sich die Messungenauigkeiten, da die Taumelbewegung des Lagers keine Rolle mehr spielt und sich Spiel zwischen Kolben und Führungsoberflächen der Zylinderkammer weniger stark auswirken. Der Sensor oder sein Sensorgehäuse kann unmittelbar an der Druckwand des Kupplungsnehmerzylinders angeordnet sein.By mounting the magnet on the movable piston, the distance measurement can be done directly on a pressure wall of the clutch slave cylinder. This installation location reduces the measurement inaccuracies, since the tumbling motion of the bearing no longer plays a role and play between pistons and guide surfaces of the cylinder chamber less impact. The sensor or its sensor housing can be arranged directly on the pressure wall of the clutch slave cylinder.
Zur Verbesserung der Lage des Magnetfeldes, die von den Positionen der Magnete an oder in dem Kolben abhängt, relativ zu dem Sensor können an dem Kolben im Gegensatz zur Montage eines Magneten auf einem herkömmlichen Kolben mit zentraler Dichtung an der Unterseite zwei Einzeldichtungen vorgesehen sein, von denen jede eine der ringförmigen Oberflächen eines ringförmigen Zylinders abdichtet.In order to improve the position of the magnetic field, which depends on the positions of the magnets on or in the piston relative to the sensor, two individual seals may be provided on the piston, as opposed to mounting a magnet on a conventional piston with a central seal each of which seals one of the annular surfaces of an annular cylinder.
Um das Magnetfeld stärker und eindeutiger messbar zu gestalten, können zwei Blockmagnete eingesetzt werden. Diese beiden Blockmagnete haben vorzugsweise einen definierten Abstand zueinander. Der Sensor kann möglichst weit entfernt von einem ferromagnetischen Ausrücklager platziert werden, insbesondere außen an der Druckwand der Zylinderkammer.To make the magnetic field stronger and more clearly measurable, two block magnets can be used. These two block magnets preferably have a defined distance from each other. The sensor can be placed as far away from a ferromagnetic release bearing, in particular outside of the pressure wall of the cylinder chamber.
Vorzugsweise weist eine Position in der Mitte zwischen den beiden Magneten in Bezug auf die Axialrichtung in der maximal ausgefahrenen Stellung des Kolbens einen möglichst großen Abstand zum sensitiven Element auf. Vorzugsweise wird der Sensor aufgrund des Platzbedarfs und des Einflusses des ferromagnetischen Ausrücklagers auf die Messung möglichst weit weg von dem Ausrücklager angeordnet. Um dies zu realisieren, kann die Position des Magneten auf dem Kolben angepasst werden. In der Bauart mit einem Magneten außerhalb der Zylinderkammer kann der Magnet nicht weiter in Richtung des Bodens der Zylinderkammer angeordnet werden, da der untere Magnet maximal an der Dichtung anliegt kann. Um dennoch die Magnete den Anforderungen entsprechend platzieren zu können, können anstatt einer zentralen Dichtung an der Seite in Richtung des Bodens der Zylinderkammer in einer Variante der Erfindung an dem Kolben zwei Dichtungen vorgesehen sein. Dies können eine Dichtung an der Außenseite und eine Dichtung an der Innenseite des Kolbens sein.Preferably, a position in the middle between the two magnets with respect to the axial direction in the maximally extended position of the piston on the largest possible distance to the sensitive element. Preferably, the sensor is arranged as far away from the release bearing due to the space required and the influence of the ferromagnetic release bearing on the measurement. To realize this, the position of the magnet on the piston can be adjusted. In the design with a magnet outside the cylinder chamber, the magnet can not be arranged further in the direction of the bottom of the cylinder chamber, since the lower magnet can be applied to the seal at maximum. In order nevertheless to be able to place the magnets according to the requirements, instead of a central seal on the side in the direction of the bottom of the cylinder chamber in a variant of the invention, two seals may be provided on the piston. These may be a seal on the outside and a seal on the inside of the piston.
Der Kolben kann zweigeteilt ausgeführt sein, um die zweiteilige Dichtung ohne stoffschlüssige Befestigung zwischen den Komponenten des Kolbens anbringen zu können.The piston may be designed in two parts to be able to attach the two-part seal without cohesive fastening between the components of the piston can.
Um eine Verdrehung der Komponenten des Kolbens zueinander verhindern zu können, wird bevorzugt eine Montageverdrehsicherung vorgesehen. Dabei ist die Montageverdrehsicherung an einer Komponente des Kolbens so ausgestaltet, dass sie in genau einer Drehstellung auf ihr Gegenstück an der anderen Komponente des Kolbens passt. Dies verhindert eine fehlerhafte Montage und somit eine Fehlausrichtung der Magnete zueinander.In order to prevent rotation of the components of the piston to each other, a Montageverdrehsicherung is preferably provided. The Montageverdrehsicherung on a component of the piston is designed so that it fits in exactly one rotational position on its counterpart to the other component of the piston. This prevents incorrect assembly and thus misalignment of the magnets to each other.
Bevorzugt ist wenigstens eine Betriebsverdrehsicherung zwischen dem Kolben und dem Zylindergehäuse vorgesehen, insbesondere an dem Ende des Kolbens, das von dem Boden der Zylinderkammer weggerichtet ist. Die Betriebsverdrehsicherung verhindert das Verdrehen des Kolbens zum Zylindergehäuse und somit auch zum Sensor. Hier ist die Betriebsverdrehsicherung bevorzugt ebenfalls zur Verhinderung einer falschen Montage so konstruiert, dass sie nur in einer Drehstellung in das Gegenstück passt (Poka Yoke).Preferably, at least one Betriebsverdrehsicherung between the piston and the cylinder housing is provided, in particular at the end of the piston, which is directed away from the bottom of the cylinder chamber. The anti-rotation lock prevents the piston from rotating to the cylinder housing and thus also to the sensor. Here is the Betriebsverdrehsicherung preferably also designed to prevent incorrect installation so that it fits only in a rotational position in the counterpart (Poka Yoke).
An einer Betriebsverdrehsicherung können ein oder mehrere Schnapphaken vorgesehen sein. Diese können verhindern, dass sich das Ausrücklager beim Transport oder der Montage des Kupplungsnehmerzylinders von dem Kupplungsnehmerzylinder löst.At a Betriebverdrehsicherung one or more snap hooks may be provided. These can prevent that from happening Release bearing releases during transport or assembly of the clutch slave cylinder from the clutch slave cylinder.
Eine weitere Variante sieht eine Dichtung vor, die zwischen dem Kolben und einer Halteeinrichtung angeordnet ist. Von der Halteeinrichtung kann auch der Magnet, der weiter in Richtung des Bodens der Zylinderkammer angeordnet ist, gehalten werden. Insbesondere ist der Magnet durch einen Magnethalter fixiert. Diese Halteeinrichtung, die bevorzugt als Haltering ausgeführt ist, kann mit mehreren Einpressstiften in der Dichtung verankert werden. Zur Aufnahme der Einpressstifte weist die Befestigungseinrichtung je ein Loch auf. Der Werkstoff der Dichtung ist vorzugsweise inkompressibel, so dass die Stifte nach der Montage sicher in ihrer Position fixiert sind. Als Werkstoff für alle Dichtungen wird vorzugsweise EPDM verwendet.Another variant provides a seal, which is arranged between the piston and a holding device. From the holding device, the magnet, which is further arranged in the direction of the bottom of the cylinder chamber, are held. In particular, the magnet is fixed by a magnet holder. This holding device, which is preferably designed as a retaining ring, can be anchored with a plurality of press-fit pins in the seal. For receiving the press-fit pins, the fastening device has one hole each. The material of the seal is preferably incompressible, so that the pins are securely fixed in position after assembly. As a material for all seals EPDM is preferably used.
Eine weitere Variante sieht eine Spreizdichtung zur Abdichtung des Kolbens vor. Eine Spreizdichtung ist eine Dichtung mit einer Ausnehmung in Richtung der Druckseite, die bei Druckbeauftragung die Dichtung aufspreizt und an ihre Gegenfläche andrückt.Another variant provides an expansion seal for sealing the piston. A spreading seal is a seal with a recess in the direction of the pressure side, which spreads the seal when pressure is applied and presses against its counter surface.
Die Spreizdichtung ist bevorzugt zwischen zwei Komponenten des Kolbens angeordnet, wobei die Komponente in Richtung des Bodens der Zylinderkammer vorzugsweise als Haltering ausgebildet ist. Bevorzugt sind in dem Haltering Aussparungen vorgesehen, durch welche das Fluid hindurchfließen kann. Das Fluid drückt die Dichtung so auf, dass sie axial gegen den Kolben, und Radial gegen das Zylindergehäuse abdichtet.The expansion seal is preferably arranged between two components of the piston, wherein the component is preferably formed in the direction of the bottom of the cylinder chamber as a retaining ring. Preferably, recesses are provided in the retaining ring, through which the fluid can flow. The fluid forces the seal to seal axially against the piston and radially against the cylinder housing.
Insbesondere kann ein Magnet in einer Haltevorrichtung angebracht sein. Der Haltering kann zugleich als Befestigungsring für eine Dichtung dienen.In particular, a magnet can be mounted in a holding device. The retaining ring can also serve as a fastening ring for a seal.
Mittels Einpressstiften, die durch die Dichtung hindurch verlaufen, kann ein Haltering an dem Kolben befestigt werden. Die Dichtung weist dazu durchgehende Aussparungen auf. Die Dichtung weist Dichtstellen zu beiden Oberflächen der ringförmigen Zylinderkammer auf. Die Konstruktion ist bevorzugt derart gestaltet, dass die Dichtung im montierten Zustand zwischen den Kolben und dem Haltering vorgespannt ist, so dass sie sowohl gegenüber dem Haltering, als auch gegenüber dem Kolben abdichtet.By means of injection pins which pass through the seal, a retaining ring can be attached to the piston. The seal has continuous recesses. The seal has sealing points on both surfaces of the annular cylinder chamber. The construction is preferably designed so that the seal is biased in the assembled state between the piston and the retaining ring, so that it seals both against the retaining ring, as well as against the piston.
Die Erfindung kann in einem Hydraulikzylinder realisiert sein, dessen Innenring mit dem Kolben verbunden ist, als auch in einem Hydraulikzylinder, dessen Kolben mit dem Außenring verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Kolben und dem Lagerring ist in Axialrichtung des Kolbens bevorzugt spielfrei.The invention can be realized in a hydraulic cylinder, whose inner ring is connected to the piston, as well as in a hydraulic cylinder whose piston is connected to the outer ring. The connection between the piston and the bearing ring is preferably free of play in the axial direction of the piston.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Messverfahren zur Erfassung der Position eines Kolbens in einer Zylinderkammer eines Hydraulikzylinders, insbesondere eines Kupplungsnehmerzylinders, vorgeschlagen, bei dem zur Messung einer Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders ein Magnet an oder in dem Kolben angeordnet ist und die Messung mittels eines Magnetfeldes, insbesondere durch eine Druckwand des Hydraulikzylinders hindurch, stattfindet.In a further aspect of the invention, a measuring method for detecting the position of a piston in a cylinder chamber of a hydraulic cylinder, in particular a clutch slave cylinder, proposed in which for measuring a position of a piston of a hydraulic cylinder, a magnet is arranged on or in the piston and the measurement means a magnetic field, in particular by a pressure wall of the hydraulic cylinder, takes place.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
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1 eine Schnittansicht auf einen Hydraulikzylinder nach dem Stand der Technik; -
2 eine Schnittansicht eines Hydraulikzylinders gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, wobei die linke Hälfte des dargestellten Hydraulikzylinders den Hydraulikzylinder ausgefahrenen Zustand zeigt, während die rechte Hälfte den Hydraulikzylinder im eingefahrenen Zustand zeigt, -
3 eine Schnittansicht eines Hydraulikzylinders gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform, wobei die linke Hälfte des dargestellten Hydraulikzylinders den Hydraulikzylinder ausgefahrenen Zustand zeigt, während die rechte Hälfte den Hydraulikzylinder im eingefahrenen Zustand zeigt, -
4 eine perspektivische Darstellung eines Kolbens des Hydraulikzylinders in der zweiten Ausführungsform; -
5 einen Schnitt durch einen Kolben des Hydraulikzylinders in der zweiten Ausführungsform; -
6 einen Schnitt durch einen Kolben des Hydraulikzylinders in einer dritten Ausführungsform; -
7 einen Schnitt durch einen Kolben des Hydraulikzylinders in einer vierten Ausführungsform und -
8 einen Schnitt durch einen Befestigungsstift aus7 .
-
1 a sectional view of a hydraulic cylinder according to the prior art; -
2 5 is a sectional view of a hydraulic cylinder according to the invention in a first embodiment, wherein the left half of the illustrated hydraulic cylinder shows the hydraulic cylinder extended state, while the right half shows the hydraulic cylinder in the retracted state, -
3 a sectional view of a hydraulic cylinder according to the invention in a second embodiment, wherein the left half of the illustrated hydraulic cylinder shows the hydraulic cylinder extended state, while the right half shows the hydraulic cylinder in the retracted state, -
4 a perspective view of a piston of the hydraulic cylinder in the second embodiment; -
5 a section through a piston of the hydraulic cylinder in the second embodiment; -
6 a section through a piston of the hydraulic cylinder in a third embodiment; -
7 a section through a piston of the hydraulic cylinder in a fourth embodiment and -
8th a section through a fixingpin 7 ,
Das Zylindergehäuse
Ein Teil des Kolbens
Der Sensor steht in Wirkverbindung mit einem Magneten
Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass der Magnetträger
In der
Der Hydraulikzylinder
Der Kolben
An dem Innenring
Der Sensor
Im maximal eingefahrenen Zustand erreicht den Sensor
Nachteilig an der ersten Ausführungsform ist, dass das Magnetfeld des Magneten
In der ersten Ausführungsform ist der Kolben
Die Dichtung
Wie in der
Im Unterschied zu der
In Ausfahrrichtung schließt sich an den Magneten
An näherungsweise derselben Position wie die Überlappung zwischen der Komponente
Der Dichtring
Weitere Details zu dem zweiteiligen Kolben
In der gezeigten Ausführungsform wird deutlich, dass sich die Magneten
Der Magnet
Ein Magnethalter
Damit die Magneten
An der Komponente
Zur Verdrehsicherung des Kolbens gegenüber dem Zylindergehäuse trägt die Komponente
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal gesondert erläutert.Identical features are designated by the same reference numerals and will not be explained separately again.
In der
Der Dichtring
Zur Verbindung der Ringstege
Der Haltering
Die Dichtung
Der Haltering umfasst einen Magnethalter
Ein Magnet
Der Haltering
Wenn die Verdickung 342 in die Dichtung
Der Kolben
Außerdem ist ein Magnethalter
Die Dichtung
Der Haltering
Durch das Eindrücken der Raststifte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hydraulikzylinder, insbesondere KupplungsnehmerzylinderHydraulic cylinder, in particular clutch slave cylinder
- 22
- Gehäuse des HydraulikzylindersHousing of the hydraulic cylinder
- 2121
- Zylinderkammercylinder chamber
- 211211
- Boden der ZylinderkammerBottom of the cylinder chamber
- 2222
- TragarmBeam
- 2323
- Sensorträgersensor support
- 2424
- Zentralrohrcentral tube
- 33
- Kolbenpiston
- 3131
- Dichtung, insbesondere DichtringSeal, in particular sealing ring
- 311311
- Dichtring mit Dichtwirkung nach innenSealing ring with sealing effect inside
- 312312
- Dichtring mit Dichtwirkung nach außenSealing ring with sealing effect to the outside
- 313313
- Hohlraumcavity
- 314314
- Innere DichtlippeInner sealing lip
- 315315
- Äußere DichtlippeOuter sealing lip
- 3232
- Erste Komponente des KolbensFirst component of the piston
- 321321
- VerdrehsicherungsvorsprungVerdrehsicherungsvorsprung
- 322322
- Magnethalter der ersten Komponente des KolbensMagnet holder of the first component of the piston
- 3333
- Zweite Komponente des KolbensSecond component of the piston
- 331331
- VerdrehsicherungsausnehmungVerdrehsicherungsausnehmung
- 332332
- Magnethalter der zweiten Komponente des KolbensMagnetic holder of the second component of the piston
- 333333
- Schnapphakensnap hooks
- 334334
- Verdrehsicherungseinrichtunganti-rotation
- 3434
- Halteringretaining ring
- 341341
- EinpressstiftInsert pin
- 343343
- Magnethalter des HalteringsMagnetic holder of the retaining ring
- 344344
- RaststiftPlunger
- 345345
- DurchgangslochThrough Hole
- 3535
- Überlappungsbereichoverlap area
- 35323532
- Ringsteg der ersten Komponente des Kolbens Im ÜberlappungsbereichRing web of the first component of the piston in the overlap area
- 3533 3533
- Ringsteg der zweiten Komponente des Kolbens im ÜberlappungsbereichRing web of the second component of the piston in the overlapping area
- 44
- SchmutzschutzringDirt guard ring
- 4242
- Auskragungprojection
- 4343
- MagnethalteeinrichtungMagnetic holder
- 66
- Magnetmagnet
- 6161
- Erster Magnet im KolbenFirst magnet in the piston
- 6262
- Zweiter Magnet im KolbenSecond magnet in the piston
- 6363
- Sensorsensor
- 6464
- Sensorgehäusesensor housing
- 6565
- Druckwandpressure wall
- 6666
- Äußere FührungsoberflächeOuter guide surface
- 6767
- Innere FührungsoberflächeInner guide surface
- 77
- Ausrückfederrelease spring
- 88th
- Außenringouter ring
- 99
- Wälzkörperrolling elements
- 1010
- Innenringinner ring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10242841 B4 [0003]DE 10242841 B4 [0003]
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