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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse entlang seiner Längsachse verschiebbar aufgenommenen Kolben, einem mit dem Kolben verschiebefest gekoppelten Betätigungslager sowie einer zur Lagedetektion des Kolbens entlang seines Verschiebeweges ausgebildeten Sensoreinrichtung, wobei ein von einem Sensor erfassbares Geberteil der Sensoreinrichtung verschiebefest mit dem Betätigungslager gekoppelt ist. Auch betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges, mit diesem Nehmerzylinder. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit dieser Betätigungseinrichtung.
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Gattungsgemäße Nehmerzylinder, die bspw. als Zentralausrücker realisiert sind, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart die
EP 1 898 111 B1 einen Zentralausrücker für eine hydraulische Kupplungsbetätigung, wobei ein Magnetkörper mit über seinen Verschiebeweg gleichbleibenden Abstand zu einem Sensor an einem Gehäuse verschiebbar geführt ist.
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Als Nachteil hat es sich bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Nehmerzylindern sowie deren Sensoreinrichtungen herausgestellt, dass die Führungen der entsprechenden als Magnetkörper ausgebildeten Geberteile zu einem Sensor häufig relativ aufwändig ausgestaltet sind. Dies liegt daran, dass das Geberteil insbesondere in radialer Richtung relativ zum Sensor möglichst spielfrei zu führen ist. Auch ein Spiel in axialer Richtung soll möglichst gering gehalten werden, um im Betrieb ein möglichst verlässliches Signal zur Positionserfassung des Geberteils und somit einen Rückschluss auf die Position des Betätigungslagers bzw. des Kolbens zu erhalten. Ein Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist in der
DE 10 2014 208 695 A1 beschrieben. Weiterer Stand der Technik ist in der
WO 2014/008526A1 , der
DE 10 2014 208 331 A1 sowie der
WO 2015/058760 A2 offenbart.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Nehmerzylinder mit Sensoreinrichtung zur Verfügung zu stellen, dessen Aufbau möglichst kompakt und einfach ausgeführt ist, wobei zugleich eine präzise Lagedetektion des Betätigungslagers ermöglicht ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein das Geberteil aufnehmender Träger unmittelbar einen an einem Lagerring des Betätigungslagers angebrachten / befestigten Halteringbereich mit ausbildet und der Sensor in einer radialen Richtung in Bezug auf die Längsachse des Kolbens zumindest teilweise auf gleicher Höhe (d.h. auf gleicher radialer Höhe) mit dem Geberteil angeordnet ist.
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Durch diese Anordnung des Sensors relativ zum Geberteil kann eine bisher benötigte hochpräzise Führung des Geberteils zur Vermeidung von Relativbewegungen zu dem Sensor in radialer Richtung, aufgrund der Anbringung des Geberteils direkt an dem Lagerring, entfallen. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau umgesetzt und der Herstellaufwand des Nehmerzylinders wird deutlich herabgesenkt. Zudem wird vor allem radialer Bauraum eingespart.
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Ein das Geberteil innerhalb des Verschiebeweges des Kolbens erfassender Messfeldbereich des Sensors ist in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Längsachse des Kolbens von dem Sensor aus zu dem Geberteil hin gerichtet.
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Der Sensor ist bevorzugt auf halber Distanz des im Betrieb umsetzbaren Verschiebeweges des Kolbens angeordnet. Dadurch ergibt sich eine verlässliche Ermittlung der Position des Geberteils.
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Ist ein den Sensor aufnehmendes Sensorgehäuse direkt oder indirekt mit dem Gehäuse weiter verbunden, ist die Anbringung des Sensors auf besonders einfache Weise realisiert.
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In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn das Sensorgehäuse in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Längsachse des Kolbens gesehen fest an dem Gehäuse abgestützt ist.
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Da der Träger entlang des Verschiebewegs des Kolbens an einer neben dem Gehäuse angebrachten Führungsschiene geführt ist, wird die Messgenauigkeit der Sensoreinrichtung weiter verbessert.
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Der Aufbau wird weiter dadurch vereinfacht, dass der Träger einen auf der Führungsschiene laufenden Schlingenbereich aufweist und ein den Schlingenbereich axial durchdringendes Durchgangsloch radial außerhalb des Geberteils angeordnet ist.
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Ist der Halteringbereich des Trägers radial innerhalb des Geberteils angeordnet, ist der Träger ebenfalls besonders kompakt realisiert.
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Der Aufbau wird nochmals weiter vereinfacht, wenn an dem Halteringbereich neben dem Lagerring des Betätigungslagers auch ein Ende eines Faltenbalges, der eine das Betätigungslager in eine axiale Richtung hin vorspannende Vorlastfeder zur Umgebung hin / radial von außen abdeckt, aufgenommen ist.
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Zudem betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem erfindungsgemäßen Nehmerzylinder nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie einem fluidisch mit dem Nehmerzylinder wirkverbundenen Geberzylinder.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Kupplung sowie dieser Betätigungseinrichtung.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine erfindungsgemäße Sensoranbindung an einem Zentralausrücker für eine hydraulische Kupplungsbetätigung realisiert. Erfindungsgemäß werden der Träger des Geberteils / Magnetträger und der Haltering (Halteringbereich) einteilig ausgeführt und das Geberteil / der Magnet in diesem Haltering integriert. Der Sensor steht radial auf gleicher Höhe mit dem Magneten. Der Magnet ist prinzipiell auch als elektrisch leitfähiges Target ausführbar und somit prinzipiell als Geberteil / Target bezeichnet.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene prinzipielle Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der prinzipielle Aufbau des Nehmerzylinders sowie die Anordnung eines Sensors relativ zu einem Geberteil einer Sensoreinrichtung veranschaulicht sind,
- 2 eine perspektivische Gesamtansicht des in 1 dargestellten Nehmerzylinders in einem Umfangsbereich, in dem ein den Sensor aufnehmendes Sensorgehäuse sowie ein das Geberteil aufnehmender Träger zu erkennen sind,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei das Sensorgehäuse im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel nicht mehr direkt / unmittelbar im Bereich einer Öse eines Gehäuses des Nehmerzylinders, sondern indirekt mit dem Gehäuse verbunden ist, und
- 4 eine teilweise Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Nehmerzylinders.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Nehmerzylinder 1 ist in 1 veranschaulicht. Der in 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführte Nehmerzylinder 1 ist prinzipiell in seinem Betrieb Bestandteil einer Betätigungseinrichtung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges. Die Betätigungseinrichtung ist wiederum in einem Kupplungssystem eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und wirkt dort verstellend auf eine Kupplung ein. Hierzu ist der Nehmerzylinder 1 über eine hydraulische Strecke mit einem Geberzylinder der Betätigungseinrichtung wirkverbunden. In Abhängigkeit eines an dem Geberzylinder angegebenen Stellbefehls wird der Nehmerzylinder 1 entsprechend angesteuert, um weiter verstellend auf ein Verschiebeelement, wie eine Tellerfeder oder einen Drucktopf, der Kupplung einzuwirken.
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Der Nehmerzylinder 1, wie ebenfalls in 1 zu erkennen, ist als ein hydraulischer Nehmerzylinder 1 realisiert. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein Zentralausrücker, d. h. als ein so genannter konzentrischer Nehmerzylinder 1 (CSC / Concentric Slave Cylinder) realisiert. Der Nehmerzylinder 1 ist somit gesamtheitlich ringförmig realisiert und weist eine zentrale Durchgangsöffnung 20 auf. Durch diese Durchgangsöffnung 20 ragt im Betrieb auf typische Weise eine Welle des Antriebsstranges, bspw. eine Getriebewelle eines Getriebes, hindurch. Folglich weist der Nehmerzylinder 1 ein ringförmiges Gehäuse 2 auf, das einen ringförmigen Kolben 4 verschiebbar aufnimmt. Der Kolben 4 bildet mit dem Gehäuse 2 einen hydraulischen Druckraum 21 aus, wobei in Abhängigkeit eines in dem Druckraum 21 im Betrieb vorherrschenden Druckes der Kolben 4 über einen bestimmten axialen Verschiebeweg entlang seiner Längsachse 3 zwischen einer ausgerückten Stellung (in 1 dargestellt) und einer eingerückten Stellung hinweg verschiebbar ist. Der Kolben 4 ragt aus einer stirnseitigen Öffnung 22 des Gehäuses 2 hinaus.
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Der Kolben 4 ist über seinen gesamten Verschiebeweg hinweg mit seiner Dichtung 23 in dem Gehäuse 2 verschiebbar geführt, um den Druckraum 21 zur Umgebung hin abzudichten. Auf einer der Dichtung 23 axial abgewandten Seite ist der Kolben 4 auf typische Weise verschiebefest mit einem als Wälzlager, nämlich als Schrägkugellager, ausgebildeten Betätigungslager 5 verschiebefest gekoppelt. Insbesondere ist der Kolben 4 verschiebefest mit einem ersten Lagerring 10, der hier als ein Lagerinnenring realisiert ist, verschiebefest gekoppelt. Der erste Lagerring 10 des Betätigungslagers 5 ist auf typische Weise relativ zu einem zweiten Lagerring 24 (Lageraußenring) wälzgelagert. Der zweite Lagerring 24 liegt im Betrieb auf typische Weise fest an einem Kupplungsbestandteil der Kupplung an.
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Zur Vorspannung des Betätigungslagers 5 bzw. des Kolbens 4 in seine ausgefahrene Stellung ist in axialer Richtung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Betätigungslager 5 eine Vorlastfeder 18 eingespannt. Die als Schraubendruckfeder ausgebildete Vorlastfeder 18 ist zugleich radial von außen, axial zwischen dem Betätigungslager 5 und dem Gehäuse 2, durch einen Faltenbalg 17 abgedeckt. Wiederum in radialer Richtung außerhalb des Faltenbalges 17 ist eine Sensoreinrichtung 6, die erfindungsgemäß ausgeführt ist, angeordnet.
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Die Sensoreinrichtung 6 weist einen Sensor 7 auf, der in radialer Richtung der Längsachse 3 gesehen auf gleicher Höhe mit einem Geberteil 8 angeordnet ist. Das Geberteil 8 der Sensoreinrichtung 6 ist auch als Target bezeichnet und bevorzugt als ein Magnet, nämlich als ein Permanentmagnet realisiert. Alternativ ist jedoch das Geberteil 8 als elektrisch leitfähiges Target umgesetzt. Das Geberteil 8 ist in dieser Ausführung in seiner radialen Erstreckung exemplarisch größer als der Sensor 7 ausgebildet. Das Geberteil 8 befindet sich somit in 1 nur zu einem Teil mit dem Sensor 7 auf gleicher Höhe in radialer Richtung.
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Des Weiteren ist in 1 zu erkennen, dass ein Träger 9, an dem das Geberteil 8 in jeglichen Richtungen fest aufgenommen / befestigt ist, unmittelbar einen Halteringbereich 11, der direkt mit dem ersten Lagerring 10 weiter verbunden ist, ausbildet. Der Halteringbereich 11 ist fest an dem ersten Lagerring 10 angebracht. Der Halteringbereich 11 bildet zugleich zu einer dem ersten Lagerring 10 axial abgewandten Seite einen Aufnahmebereich 25 zur Aufnahme eines ersten Endes 16 des Faltenbalges 17 aus. Der Aufnahmebereich 25 ist in Form einer in radialer Richtung nach außen geöffneten Rinne realisiert. Der Faltenbalg 17 ist mit seinem ersten Ende 16 axial auf diesen Aufnahmebereich 25 aufgeschnappt. Mit einem dem ersten Ende 16 gegenüberliegenden zweiten Ende 19 ist der Faltenbalg 17 auf typische Weise fest an dem Gehäuse 2 aufgenommen.
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Das Geberteil 8 ist radial außerhalb des Halteringbereiches 11 angeordnet. Wiederum radial außerhalb des Geberteils 8 bildet der Träger 9 unmittelbar einen Schlingenbereich 14 aus. Dieser Schlingenbereich 14 bildet eine Öse aus, die von einem axialen Durchgangsloch 15 durchdrungen ist. Durch dieses Durchgangsloch 15 ist eine Führungsschiene 13 hindurchgeschoben. Die Führungsschiene 13 ist fest mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die Führungsschiene 13 verläuft ausschließlich in axialer Richtung. Folglich ist durch die Führungsschiene 13 eine Führung des Trägers 9 entlang des Verschiebewegs des Kolbens 4 / des Betätigungslagers 5 gewährleistet. Die Führungsschiene 13 ist so auf den Schlingenbereich 14 abgestimmt, dass der Träger 9 weitestgehend in radialer Richtung sowie in einer Umfangsrichtung der Längsachse 3 (d. h. entlang einer um die Längsachse 3 umlaufenden Kreislinie konstanten Durchmessers gesehen) spielfrei aufgenommen ist.
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In Verbindung mit den 1 und 2 ist die weitere Ausbildung eines den Sensor 7 aufnehmenden Sensorgehäuses 12 der Sensoreinrichtung 6 zu erkennen. Das Sensorgehäuse 12 ist in dieser Ausführung unmittelbar an dem Gehäuse 2 befestigt. Das Sensorgehäuse 12 bildet eine Öse 26 aus, die fluchtend zu einer unmittelbar an dem Gehäuse 2 ausgebildeten weiteren Öse 26 angeordnet ist. Insgesamt sind an dem Gehäuse 2 unmittelbar drei in Umfangsrichtung der Längsachse 3 verteilt angeordnete Ösen 26 umgesetzt, die im Betrieb auf typische Weise mit einem Kupplungsgehäuse der Kupplung oder einem Getriebegehäuse des Getriebes weiterhin verbunden sind. Die Öse 26 des Sensorgehäuses 12 ist an einer dieser Ösen 26 des Gehäuses 2 befestigt. Das Sensorgehäuse 12 ist somit in Umfangsrichtung fest an dem Gehäuse 2 angebracht.
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In Umfangsrichtung gesehen in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Sensorgehäuse 12 ist das Geberteil 8 angeordnet. Das Geberteil 8 ist in 2 durch mehrere Permanentmagnete beispielhaft realisiert. Das Geberteil 8 ist prinzipiell derart relativ zu dem Sensorgehäuse 12 bzw. dem Sensor 7 angeordnet, dass ein das Geberteil 8 innerhalb des Verschiebeweges des Kolbens 4 erfassender Messfeldbereich des Sensors 7 in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Längsachse 3 von dem Sensor 7 aus zum Geberteil 8 hin gerichtet ist. Es ist auffällig, dass die Führungsschiene 13 zudem so ausgeführt ist, dass entlang des gesamten Verschiebeweges des Kolbens 4 eine möglichst gleichbleibende Distanz (in Umfangsrichtung) zwischen dem Geberteil 8 und dem Sensor 7 vorgesehen ist. Wie in 1 zu erkennen, ist der Sensor 7 durch die Anordnung des Sensorgehäuses 12 im Wesentlichen mittig des Verschiebeweges des Kolbens 4 angeordnet.
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In Verbindung mit den 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nehmerzylinders 1 veranschaulicht, welches zweite Ausführungsbeispiel jedoch lediglich geringfügig, prinzipiell durch die nachfolgend beschriebenen Unterschiede, von dem ersten Ausführungsbeispiel abweicht. Die weitere Funktion sowie der weitere Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen somit dem des ersten Ausführungsbeispiels.
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Das Sensorgehäuse 12 ist nun nicht mehr unmittelbar an dem Gehäuse 2 bzw. an der Öse 26 angebracht, sondern mittelbar über einen hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Tragarmbereich. In 4 ist zudem der innere Aufbau des Sensorgehäuses 12 exemplarisch gezeigt, wobei zu erkennen ist, dass in dem Sensorgehäuse 12 auf typische Weise eine Platine, die den Sensor 7 aufnimmt, fest aufgenommen ist. Über weitere Elektronikleitungen ist der Sensor 7 im Betrieb auf typische Weise mit einem Steuergerät weiter verbunden.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Sensor 7 tangential an das CSC (Gehäuse 2 des Nehmerzylinders 1) angebunden. Radiale Bewegungen des CSCs 2 bzw. des Magneten oder eines elektrisch leitfähigen Targets (gemeinschaftlich als Target / Geberteil 8 bezeichnet) haben durch diese Anbindung einen verringerten Einfluss auf das Messsystem, da die radiale Bewegung keinen Einfluss auf den Luftspalt zwischen Sensor 7 und Target 8 hat. Hierdurch kann der Ringkörper (Halteringbereich 11) mit dem Target-Halter (Träger 9) in einem Teil ausgeführt werden, da keine Umfangsnut am Ringkörper 11 bzw. an einem Führungsschuh für den radialen Ausgleich benötigt wird. Des Weiteren ist durch die tangentiale Anbindung an das CSC 2 eine Reduzierung des Platzbedarfs in radialer Richtung möglich. Durch eine Führung des Target-Halters 9 in Rotationsrichtung wird ein gleichmäßiger Abstand zwischen Sensor 7 und Target 8 realisiert. Des Weiteren verhindert die Führung des Target-Halters 9, dass sich das Target 8 in Rotationsrichtung verdrehen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Längsachse
- 4
- Kolben
- 5
- Betätigungslager
- 6
- Sensoreinrichtung
- 7
- Sensor
- 8
- Geberteil
- 9
- Träger
- 10
- erster Lagerring
- 11
- Halteringbereich
- 12
- Sensorgehäuse
- 13
- Führungsschiene
- 14
- Schlingenbereich
- 15
- Durchgangsloch
- 16
- erstes Ende
- 17
- Faltenbalg
- 18
- Vorlastfeder
- 19
- zweites Ende
- 20
- Durchgangsöffnung
- 21
- Druckraum
- 22
- Öffnung
- 23
- Dichtung
- 24
- zweiter Lagerring
- 25
- Aufnahmebereich
- 26
- Öse
