DE112014002362B4 - Sensor system with integrated guide and anti-twist device in a hydraulic clutch release mechanism - Google Patents
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Abstract
Kupplungsausrücker (1) der hydraulischen Art, für eine Kupplung, mit einem zum Verkleinern eines Druckraums (7) ausgelegten Kolben (2), der kraftübertragend mit einem Ausrücklager (12) in Wirkzusammenhang steht, wobei ein Wegmesssystem vorhanden ist, das zum Sensieren der Axialposition des Kolbens (2) ausgelegt ist,ein von einem Wegmesssensor (18) zu sensierendes Target (16) vorhanden ist, das zumindest Axialkräfte vom Kolben (2) aufnehmend und axial am Wegmesssensor (18) entlangfahrbar angeordnet ist,der Wegmesssensor (18) geometrisch so an das zum Kolben (2) drehfest angebrachte Target (16) angepasst ist, dass eine Rotation des Targets (16) relativ zum Wegmesssensor (18) über einen Formschluss ausgeschlossen ist,der Außendurchmesser des Targets (16) auf einen vom Wegmesssensor (18) umschlossenen Sensierraum (17) angepasst ist,wobei der Wegmesssensor (18) eine Spule (20) aufweist, die auf einem einen Zentraldurchgang aufweisenden Kern (19) vorhanden ist, dessen Innendurchmesser den Außendurchmesser des Sensierraums (17) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (19) aus einem für ein Gleitlager geeigneten Material aufgebaut ist oder dieses umfasst,das Target (16) ein nicht magnetisches Material umfasst oder das Target (16) daraus aufgebaut ist unddas Target (16) an einem Gestänge (13) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt ist, das direkt oder indirekt axial- und/oder drehfest an einem Lagerinnenring (11) des Ausrücklagers (12) befestigt ist.Clutch release device (1) of the hydraulic type, for a clutch, having a piston (2) designed to reduce a pressure chamber (7), which is in operative connection with a release bearing (12), wherein a displacement measuring system is provided for sensing the axial position of the piston (2) is designed, one of a Wegmesssensor (18) to be sensed target (16) is provided, the at least axial forces from the piston (2) receiving and axially along the Wegmesssensor (18) arranged along, the Wegmesssensor (18) geometrically adapted to the non-rotatably attached to the piston (2) target (16) is adapted that rotation of the target (16) is excluded relative to the Wegmesssensor (18) via a positive connection, the outer diameter of the target (16) on a by the Wegmesssensor (18 ), wherein the displacement sensor (18) has a coil (20) which is provided on a central passage having a core (19) whose inner diameter the outer diameter of the Sensierraums (17) defined, characterized in that the core (19) is constructed of a material suitable for a sliding bearing material or comprises, the target (16) comprises a non-magnetic material or the target (16) is constructed therefrom andthe target (16) is attached to a linkage (13) in a positive, force and / or material fit, which is fixed directly or indirectly axially and / or rotationally fixed to a bearing inner ring (11) of the release bearing (12).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kupplungsausrücker der hydraulischen Art, für eine Kupplung, wie eine trocken- oder nasslaufende Kupplung, bspw. eine Doppelkupplung eines Pkws oder eines Lkws, mit einem zum Verkleinern eines Druckraums ausgelegten Kolben, in dem Hydraulikmittel komprimierbar ist, wobei der Kolben kraftübertragend mit einem Ausrücklager in Wirkzusammenhang steht, wobei ferner ein Wegmesssystem vorhanden ist, das zum Sensieren der Axialposition des Kolbens ausgelegt ist, wobei desweiteren ein von einem Wegmesssensor zu sensierendes Target vorhanden ist, das zumindest Axialkräfte vom Kolben aufnehmend und axial am Wegmesssensor entlangfahrbar angeordnet ist.The invention relates to a clutch release of the hydraulic type, for a clutch, such as a dry or wet running clutch, for example. A dual clutch of a car or a truck, with a designed to reduce a pressure chamber piston in which hydraulic fluid is compressible, the piston force-transmitting is operatively associated with a release bearing, further wherein a Wegmesssystem is provided, which is designed to sense the axial position of the piston, wherein there is further provided by a Wegmesssensor to be sensed target, at least axial forces from the piston receiving and axially along the Wegmesssensor is arranged along.
Die Erfindung ist auf dem Gebiet von Ausrücksystemen, insbesondere von Zentralkupplungsausrückern (CSC, d. h. Concentric Slave Cylinder) beheimatet. Sie wird bei der Sensierung des Ausrückweges eingesetzt.The invention is in the field of disengagement systems, in particular central clutch release (CSC, i.e. concentric slave cylinder) housings. It is used in the sensing of the Ausrückweges.
Normalerweise werden sog. PLCD-Systeme, also Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement Sensor - einsetzende Systeme unter Nutzung magnetischer Targets genutzt. Ein Standard-PLCD muss aber aufgrund der hohen Temperaturen in diesem Bereich in einen Empfängerspulenteil und einen Elektronikteil unterteilt werden. Das CSC, also der zentrale Kupplungsausrücker muss dann eine Verdrehsicherung aufweisen, damit der Magnet immer exakt unter bzw. direkt neben dem sensitiven Element geführt wird, d.h. dass die rotatorische Zuordnung zwischen dem Magneten und dem Sensor unverändert bleibt.Normally, so-called PLCD systems, ie permanent magnetic linear contactless displacement sensor systems using magnetic targets are used. However, a standard PLCD must be divided into a receiver coil part and an electronic part because of the high temperatures in this range. The CSC, ie the central clutch release device must then have an anti-rotation, so that the magnet is always exactly below or directly next to the sensitive element is guided, i. that the rotational association between the magnet and the sensor remains unchanged.
PLCD-Wegsensoren bestehen im Wesentlichen aus einem speziellen Kern aus weichmagnetischem Material, der auf seiner gesamten Länge von einer Spule, wie einer Primärspule umwickelt ist und an den Enden je eine weitere, vorzugsweise kurze Auswertespule aufweist. Ein an den Sensor angenäherter Dauermagnet führt zu einer lokalen magnetischen Sättigung und damit zu einer virtuellen Teilung des Kerns. Belegt man die Primärspule mit einem geeigneten Wechselstrom, wird in den Auswertespulen eine von der Position des gesättigten Bereichs abhängige Spannung induziert. So kann die Länge der virtuellen Teile des Kerns und damit die Position des gesättigten Bereiches ermittelt werden.PLCD displacement sensors consist essentially of a special core made of soft magnetic material, which is wound over its entire length by a coil, such as a primary coil and at the ends each have a further, preferably short evaluation coil. A permanent magnet approximated to the sensor leads to a local magnetic saturation and thus to a virtual division of the core. If the primary coil is occupied with a suitable alternating current, a voltage dependent on the position of the saturated region is induced in the evaluation coils. Thus, the length of the virtual parts of the core and thus the position of the saturated region can be determined.
Die Versorgung des Sensors mit einem geeigneten Wechselstrom und die Verarbeitung, Auswertung und Umwandlung der Signale erfolgt häufig durch ein externes Elektronikmodul oder durch eine im Sensor integrierte Elektronik. Am Ausgang der elektronischen Schaltung steht ein linear vom Ort des Magneten abhängiges Signal, z. B. bei einer Stromschnittstelle von 4 bis 20 mA oder einer Spannungsschnittstelle von 0 bis 5 V oder 10 V zur Verfügung.The supply of the sensor with a suitable alternating current and the processing, evaluation and conversion of the signals is often done by an external electronic module or by an integrated electronics in the sensor. At the output of the electronic circuit is a linearly dependent on the location of the magnet signal, z. B. at a current interface of 4 to 20 mA or a voltage interface of 0 to 5 V or 10 V available.
Um Messfehler zu verhindern, muss der Magnet exakt und wiederholbar, d.h. insbesondere spielfrei, zum Wegmesssensor geführt werden. Dazu ist normalerweise eine Verdrehsicherung notwendig. Auch sind bisher aufwändige Magnetführungsschlitten notwendig. Das zieht häufig hohe Kosten nach sich. Schon das Nutzen eines Magneten als Target ist relativ kostenintensiv.To prevent measurement errors, the magnet must be accurate and repeatable, i. especially free of play, are guided to Wegmesssensor. This usually requires a rotation lock. Also previously expensive magnetic guide slide are necessary. This often entails high costs. Even the use of a magnet as a target is relatively expensive.
Wegmesssysteme für Kupplungsausrücksysteme sind grundsätzlich schon aus der
Dazu alternative Lösungen sind auch aus der
Aus der
Aus der
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs gelöst. This object is achieved by the features of the claim.
Der Wegmesssensor ist geometrisch so an das vom Kolben drehfest angebrachte Target angepasst, dass eine Rotation des Targets relativ zum Wegmesssensor über einen Formschluss ausgeschlossen ist.The displacement sensor is geometrically adapted to the non-rotatably mounted by the piston target that rotation of the target is excluded relative to the displacement sensor via a positive connection.
Mit anderen Worten, wird zur Senkung der Kosten und Vereinfachung der Montage bei einem CSC ein Sensor mit einer Tauchspule und darin eingeführtem Target vorgesehen, wobei das Target am Kolben befestigt ist und gleichzeitig als Verdrehsicherung dient.In other words, to reduce costs and simplify assembly in a CSC, a sensor is provided with a plunger coil and a target inserted therein, the target being secured to the plunger while serving as a rotation safeguard.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es von Vorteil, wenn das Target zum Eintauchen in den Wegmesssensor angeordnet und/oder ausgelegt ist. Eine tauchspulenartige Ausgestaltung lässt sich dann einfach realisieren. Ein Anschlagen des Targets im Inneren des Wegmesssensors stellt einen Formschluss sicher und verhindert dann effizient eine Verdrehung des Targets / des Kolbens zum Wegmesssensor.Thus, it is advantageous if the target is arranged and / or designed for immersion in the distance measuring sensor. A diving coil-like configuration can then be easily realized. A striking of the target in the interior of the displacement sensor ensures positive locking and then efficiently prevents a rotation of the target / piston to the displacement sensor.
Der Außendurchmesser des Targets ist erfindungsgemäß auf einen vom Wegmesssensor umschlossenen Sensierraum angepasst ist, so kann einerseits ein Eintauchen des Targets in das Innere des Wegmesssensors erreicht / ermöglicht werden und andererseits die gewünschte Verdrehsicherung mit mechanisch belastbaren Mitteln kostengünstig erreicht werden.According to the invention, the outer diameter of the target is adapted to a sensing space enclosed by the distance measuring sensor, so on the one hand immersion of the target in the interior of the displacement measuring sensor can be achieved / achieved and on the other hand the desired anti-twist protection can be achieved cost-effectively with mechanically loadable means.
Erfindungsgemäß weist der Wegmesssensor eine Spule auf, die auf einem einen Zentraldurchgang aufweisenden Kern vorhanden ist, dessen Innendurchmesser den Außendurchmesser des Sensierraumes definiert. Ein berührungsloses Wegmesssystem kann dann realisiert werden, wobei die Kosten eines solchen Systems niedrig gehalten werden, da einerseits die Montage einfach ist und andererseits die Einzelkomponenten günstig hergestellt werden können.According to the invention, the displacement sensor has a coil which is present on a core having a central passage whose inner diameter defines the outer diameter of the sensing space. A non-contact path measuring system can then be realized, the cost of such a system is kept low, because on the one hand, the assembly is easy and on the other hand, the individual components can be made low.
Um über eine lange Zeit hinweg einen verschleißarmen Betrieb zu gewährleisten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kern aus einem für ein Gleitlager geeigneten Material aufgebaut ist oder dieses umfasst. Als besonders geeignet haben sich Bronzelegierungen, bspw. unter Einsatz von Kupfer, Weißmetalllegierungen, Aluminiumlegierungen, Blei, Kunststoff, wie besonders vorzugsweise PTFE, oder Keramik herausgestellt.In order to ensure a low-wear operation over a long time, it is inventively provided that the core is constructed of a suitable material for a sliding bearing or includes this. Bronzelegierungen, eg. Using copper, white metal alloys, aluminum alloys, lead, plastic, such as particularly preferably PTFE, or ceramic have been found to be particularly suitable.
Auf teure Magnetmaterialien kann verzichtet werden, da das Target erfindungsgemäß ein nicht-magnetisches Material umfasst oder daraus aufgebaut ist.Expensive magnetic materials can be dispensed with, since according to the invention the target comprises or is constructed from a non-magnetic material.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Target aus einem eisenhaltigen Material besteht, als Stahlblech oder Trafo-Blech aufgebaut ist, µ-Metall, amorphes Metall oder nano-kristallines Metall und/oder kristallines Ferrit umfasst. Bezüglich µ-Metall werden weichmagnetische Nickel-Eisenlegierungen empfohlen, insbesondere solche mit einer hohen magnetischen Permeabilität von µr im Bereich von ca. 50.000 bis 140.000. Auf diese Weise kann eine präzise Messung erwartet werden.In this context, it is advantageous if the target consists of an iron-containing material, is constructed as a steel sheet or transformer sheet, comprises μ-metal, amorphous metal or nano-crystalline metal and / or crystalline ferrite. With respect to μ-metal, soft magnetic nickel-iron alloys are recommended, especially those having a high magnetic permeability of μ r in the range of about 50,000 to 140,000. In this way, a precise measurement can be expected.
Der Zusammenbau der Einzelkomponenten ist erfindungsgemäß vereinfacht, da das Target an einem Gestänge form-, kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt ist, das direkt oder indirekt, etwa unter Zwischenschaltung eines dazu separaten Mitnehmers, axial- und drehfest an einem Lagerinnenring des Ausrücklagers befestigt ist.The assembly of the individual components is simplified according to the invention, since the target is positively, force and / or materially attached to a linkage, which is directly or indirectly, for example, with the interposition of a separate driver, axially and rotationally fixed to a bearing inner ring of the release bearing ,
Die Präzision über einen langen Zeitraum wird auch verbessert, wenn das Target konzentrisch zur Spule ausgerichtet und geführt ist.Long-term precision is also improved when the target is aligned and guided concentrically with the coil.
Für eine Weiterverarbeitung der vom Wegmesssystem zur Verfügung gestellten Daten ist es von Vorteil, wenn der Wegmesssensor an eine Auswerteelektronik angeschlossen ist.For further processing of the data provided by the distance measuring system, it is advantageous if the distance measuring sensor is connected to an evaluation electronics.
Das Einsetzen einer Tauchkernspule für die Sensierung hat eine Vielzahl von Vorteilen, wie z.B. dass teure Magnete durch kostengünstige Targets ersetzbar sind, dass das Target in der Spule führbar ist und damit gleichzeitig eine Verdrehsicherung bildet, etc.. Ein sehr aufwändiges Konzept der Magnetführung, wie es bisher eingesetzt wurde, kann durch eine Gleitlagerung der Spule am Target bzw. des Targets an der Spule vermieden werden. Dabei definiert der Wegmesssensor mit seinem Kunststoffmaterial einen Innendurchmesser, innerhalb dessen das Target möglichst spielfrei geführt ist. Die Toleranzen in dem System können vergrößert werden, wobei die Führungsgenauigkeit verbessert wird. Ein Verkippen, ein Verdrehen, und/oder eine Konzentrizitätsverschiebung des Targets innerhalb des Wegmesssensors hat dann keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit mehr.The insertion of a plunger coil for sensing has a number of advantages, such as the use of a plunger coil for sensing. that expensive magnets can be replaced by low-cost targets, that the target can be guided in the coil and thus at the same time forms a security against rotation, etc .. A very complex concept of the magnetic guide, as it was previously used, can be achieved by a sliding bearing of the coil on the target or of the target on the coil can be avoided. In this case, the distance measuring sensor defines with its plastic material an inner diameter within which the target is guided as free of play as possible. The tolerances in the system can be increased, thereby improving the guidance accuracy. Tilting, twisting, and / or a shift in the concentricity of the target within the distance measuring sensor then has no influence on the measuring accuracy.
Durch den Entfall des Magneten kann das Sensorsystem auch bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden, wobei lediglich die Spulendrahtisolierung als beschränkend anzusehen ist, da sie bei bestimmten Temperaturen zu Schmelzen anfängt. Waren bei zu erwartenden hohen Temperaturen besonders hohe Magnetkosten zu erwarten, kann dies nun ausgeschlossen werden. Auch kann auf die häufig angesetzten Seltenerdenmagnete verzichtet werden, selbst bei angespannter Bauraumsituation, was die Kosten minimiert.The elimination of the magnet, the sensor system can be used even at very high temperatures, with only the coil wire insulation is to be regarded as limiting, since it begins to melt at certain temperatures. Were expected at high temperatures expected particularly high magnetic costs, this can now be ruled out. Also can on the frequently used rare earth magnets are dispensed with, even in a tense construction space situation, which minimizes costs.
Hingewiesen sei darauf, dass das Target im Spulenkörper führbar ist. Ein Target-Ende kann aber so ausgeführt sein, dass eine direkte Anbindung an das Ausrücklager möglich wird, insbesondere unter Spielfreiheit in axialer Richtung. Die Form des Target-Endes hat dann keinen Einfluss mehr auf die Messung, insbesondere wenn es axial außerhalb der Messspule angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Linearwegmessung vorgenommen werden. Die hochgenaue Führung des Magneten relativ zum Sensorchip kann entfallen. Das Target-Material muss nicht mehr aus hochwertigem Magnetmaterial sein, sondern kann aus sogenanntem Trafo-Blech bestehen. Ein Spulenkörper des Wegmesssensors und das Target bilden gleichzeitig die Verdrehsicherung aus. Auf diese Weise kann ein LVDT (Linear Variable Differential Transformator) ersetzt werden. Auch sind verdrehverhindernde Passstifte nicht mehr notwendig.It should be noted that the target in the bobbin is feasible. However, a target end can be designed so that a direct connection to the release bearing is possible, in particular under backlash in the axial direction. The shape of the target end then has no influence on the measurement, in particular if it is arranged axially outside the measuring coil. In this way, a Linearwegmessung be made. The highly accurate guidance of the magnet relative to the sensor chip can be omitted. The target material does not have to be made of high-quality magnetic material, but can consist of so-called transformer sheet metal. A bobbin of the displacement sensor and the target simultaneously form the anti-rotation. In this way, an LVDT (Linear Variable Differential Transformer) can be replaced. Also Verdrehverhindernde dowel pins are no longer necessary.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Darin ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt.The invention will be explained in more detail with the aid of a drawing. Therein is shown a first embodiment.
Die einzige Figur,
Der Kupplungsausrücker
Ein Kolben
An einem dem ersten Ende
Ein Gestänge
Am Koppelstück
Der Wegmesssensor
Zur Wirkweise sei ausgeführt, dass bei Bewegung des Kolbens
Eine Feder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kupplungsausrückerclutch release
- 22
- Kolben/RingkolbenPiston / piston ring
- 33
- Führungshülse/ZylinderGuide sleeve / cylinder
- 44
- Längsachselongitudinal axis
- 55
- erstes Endefirst end
- 66
- Dichtungpoetry
- 77
- Druckraumpressure chamber
- 88th
- Flanschbereichflange
- 99
- Dichtungselementsealing element
- 1010
- zweites Endesecond end
- 1111
- LagerinnenringBearing inner ring
- 1212
- Ausrücklagerrelease bearing
- 1313
- Gestängelinkage
- 1414
- Mitnehmertakeaway
- 1515
- Koppelstückcoupling piece
- 1616
- Targettarget
- 1717
- SensierraumSensierraum
- 1818
- WegmesssensorDisplacement
- 1919
- Kerncore
- 2020
- SpuleKitchen sink
- 2121
- Federfeather
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |