DE19542766A1

DE19542766A1 - Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE19542766A1
Application number: DE19542766A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Ruehmer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2015-11-17
Also published as: FR2727476A1; GB2295435B; JPH08226405A; GB2295435A; GB9524070D0; FR2727476B1; DE19542766B4

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit einem Kolben, der in einem Gehäuse gleitet und das Gehäuse in zwei eine Hydraulikflüssigkeit enthaltende Arbeitskammern teilt, wobei eine der Arbeitskammern über eine Steuerleitung von einer Steuereinrichtung mit einer Druckversorgungseinrichtung hydraulisch beaufschlagbar ist.

Aus der nicht vorveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung DE 44 07 648 ist eine Vor richtung zum Erfassen der Position eines Stellelementes in einem Nehmerzylinder bekannt. Das Stellelement ist dabei über eine Steuerleitung und hydraulische Wegeventile mit einer steuerbaren Druckversorgungseinrichtung einer hydraulischen Steuereinrichtung ver bunden. Zur Erfassung der momentanen Position des Stellelementes im Nehmerzylinder ist in seiner hydraulischen Steuerleitung ein in eine Ruhelage vorgespannter Meßkolben ange ordnet, der ein Gehäuse in eine mit der Steuerleitung in Verbindung stehende Primärkam mer und eine mit dem Nehmerzylinder verbundene Sekundärkammer teilt. Zur Anordnung der Meßeinrichtung weist der Kolben zwei miteinander verbundene Teilkolben auf, die eine druckentlastete Meßkammer einschließen, die über eine Anschlußbohrung mit einem Tank bzw. einem Ausgleichsbehälter verbunden ist. Die Sekundärkammer weist in der Ruhestel lung, d. h. im drucklosen Zustand des Meßkolbens, ebenfalls eine Verbindung zum Aus gleichsbehälter auf, so daß Volumenänderungen der Hydraulikflüssigkeit in Folge von Verschleiß- oder Temperaturschwankungen ausgeglichen werden können. Außerdem erfolgt über diese hydraulische Verbindungen eine Befüllung des geschlossenen Systems von Sekundärkammer, druckloser Kammer und Nehmerzylinder mit Hydraulikflüssigkeit. Während der Meßkolben in seinem Gehäuse gleitet, treten Flüssigkeitsverluste von der drucklosen Meßkammer in die Primärkammer auf, so daß der Flüssigkeitsspiegel im Ausgleichsbehälter absinkt und in der Druckversorgungseinrichtung der hydraulischen Steuereinrichtung steigt. Dies führt schließlich zu einem Ausfall der Einrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Arbeitszylinder derart weiterzuentwickeln, daß Hydraulikflüssigkeitsverluste im geschlossenen System ausge glichen werden können und eine Befüllung des geschlossenen Systems mit üblichen Befülleinrichtungen möglich ist.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst, vorteilhafte Ausge staltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung ist ein Ventil vorgesehen, das die nicht über die Steuerleitung hy draulisch beaufschlagbaren Hydraulikkammern während eines Füll- oder Entlüftungsvor ganges mit einer Befülleinrichtung und nach Beendigung des Füllvorganges die Hydraulik kammern zum Ausgleich von Flüssigkeitsverlusten mit der Druckversorgungseinrichtung verbindet. Während des Betriebs, also nach Beendigung des Füll- oder Entlüftungsvor ganges ist die Verbindung von den Hydraulikkammern zu der Befülleinrichtung vorzugs weise geschlossen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Ventil einen in einem Ventilgehäuse gleitenden Ventilkolben auf, der für einen ersten Füllvorgang der nicht mit der Steuerleitung verbundenen Hydraulikkammern durch ein Hafteelement derart fixiert ist, daß die Verbin dung zwischen der Befülleinrichtung und der Hydraulikkammer geöffnet ist, wodurch ein druckloser Einlaß der Hydraulikflüssigkeit möglich ist. Die Haltekraft des Halteelementes ist so bemessen, daß bei Inbetriebnahme des Arbeitszylinders, d. h. bei einer erstmaligen Beaufschlagung der Steuerleitung, das Halteelement gelöst wird und der Ventilkolben im Ventilgehäuse gleiten kann. Die Steuerung des Ventilkolbens erfolgt im weiteren über eine entsprechende Druckbeaufschlagung. Eine erneute Befüllung oder eine Entlüftung der Sekundärkammer erfolgt unter Druck so, daß die Verbindung zu der Befülleinrichtung durch eine Beaufschlagung des Ventilkolbens mit Hydraulikflüssigkeit wieder hergestellt wird.

Eine Verwendungsmöglichkeit für den erfindungsgemäßen Arbeitszylinder besteht in der Anordnung in einer Steuerleitung eines hydraulisch beaufschlagbaren Stellelementes, wobei die Primärkammer auch hier mit der hydraulischen Steuereinrichtung und die Sekundärkammer mit dem das Stellglied aufnehmenden Gehäuse verbunden ist. Die hydraulische Verbindung zwischen dem Arbeitszylinder und dem Gehäuse des Stellgliedes bildete dabei eine hydraulische Stange, durch die das Fluidvolumen hin- und hergeschoben wird. Der in dem Arbeitszylinder gleitende Meßkolben dient dabei als Meßeinrichtung für die Position des Stellgliedes. Eine solche Anordnung des Arbeitszylinders ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine direkte Anordnung eines Position- oder Wegemeßwertgebers aus Platzgründen oder aufgrund der notwendigen elektrischen Zuleitungen am Stellelement problematisch ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kolben des Arbeitszylinders aus einem ersten und einem zweiten Teilkolben gebildet, die an der Innenwandung des Arbeitszylinders glei ten und zwischen denen eine druckentlastete Kammer gebildet ist. Die druckentlastete Kammer weist einen Durchlaß auf, der von dem Ventil derart steuerbar ist, daß die Kammer während des Füllvorganges ebenfalls mit der Befüllvorrichtung und nach Beendigung des Füllvorganges mit der Druckversorgungseinrichtung der hydraulischen Steuereinrichtung verbunden ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vorteilhaft für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges einsetzbar.

Das Ventil sorgt dafür, daß das geschlossene System aus Sekundärkammer, druckloser Kammer und/oder Gehäuse des Stellelementes bei einer Erstbefüllung mit der Befüllein richtung verbunden ist und somit ein kombinierter Unterdruck-/Druckfüllvorgang erfolgen kann. Bei der Inbetriebnahme des Arbeitszylinders schaltet das Ventil automatisch um, so daß Schleppölverluste über die hydraulische Steuereinrichtung ausgeglichen werden können. Eine im Servicefall notwendig werdende erneute Befüllung erfolgt unter Druck, wobei durch die Ausbildung des Ventils die Verbindung zur Befülleinrichtung wieder geöffnet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Betätigung einer Reibungskupplung und

Fig. 2 eine Darstellung des die Verbindungen Sekundärkammer, Befülleinrichtung und Sekundärkammer, hydraulische Steuereinrichtung, steuerndes Ventil.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Reibungskupplung 17, die einen Ver brennungskraftmotor eines Kraftfahrzeuges mit einem nicht dargestellten Getriebe in Abhängigkeit bestimmter Betriebszustände bzw. von Obergängen zwischen einzelnen Betriebszuständen verbindet. Die Reibungskupplung ist von einem Betätigungsmecha nismus 18 ein- und ausrückbar. Der Betätigungsmechanismus wiederum wird über ein Stellelement 16, das in einem Nehmerzylinder 19 gleitet, betätigt. Der Nehmerzylinder 19 ist über eine Steuerleitung 5 und ein Wegeventil 20 mit einer hydraulischen Steuereinrichtung 6 verbunden. Die hydraulische Steuereinrichtung weist eine über einen Motor 21 antreib bare Druckmittelpumpe 22 auf, die mit einer Druckversorgungseinrichtung (Flüssigkeits vorratsbehälter) 23 in Verbindung steht und über das Wegeventil 20 den Nehmerzylinder 19 beaufschlagt. Zwischen der Druckmittelpumpe 22 und dem Wegeventil 20 ist im Druck mittelkreislauf außerdem ein Rückschlagventil 24 sowie ein Druckspeicher 26 vorgesehen. Der Druckspeicher kann derart bemessen sein, daß bei Inbetriebnahme des Kraftfahr zeuges mindestens ein erstmaliges Auskuppeln ohne Energiezufuhr möglich ist. Damit ist für die Druckmittelpumpe 22 kein spezieller Motor erforderlich, während des Fahrbetriebes wird dann der Druckspeicher 26 von der über die Brennkraftmaschine 21 angetriebenen Druckmittelpumpe 22 versorgt.

Zur Regelung des Reibungseingriffs der Reibungskupplung 17 ist eine elektronische Steuereinrichtung 27 vorgesehen, die in Abhängigkeit sensierter bzw. vorgegebener Größen eine Stellgröße zur Kupplungsbetätigung an das Wegeventil 20 abgibt. Die sensierten Größen sind unter anderem die Motordrehzahl; die Drosselklappenstellung und der Kupplungsbetätigungsweg bzw. der Kupplungseingriffszustand. Für die Ermittlung des Kupplungsbetätigungsweges ist in der Steuerleitung 5 des Nehmerzylinders 19 ein als Sensorzylinder ausgebildeter hydraulischer Arbeitszylinder 2 angeordnet. Der Teil 5a der Steuerleitung stellt dabei die hydraulische Stange dar, die das Fluidvolumen zwischen dem Nehmerzylinder 19 und dem Arbeitszylinder 2 verschiebt.

Der Arbeitszylinder 2 besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse, welches der Kolben 1 in eine Primärkammer 3 und eine Sekundärkammer 4 unterteilt. Sowohl die Primär- als auch die Sekundärkammer 3, 4 ist mit einem Strömungsanschluß verbunden, wobei die Primärkammer 3 über das Wegeventil 20 mit der hydraulischen Steuereinrichtung 6 und die Sekundärkammer 4 mit dem Nehmerzylinder 19 verbunden ist. Der Kolben 1 wird über eine nicht dargestellte Druckfeder entgegen der Druckmittelbeaufschlagung durch die hydrau lische Steuereinrichtung 6 in seine Ruhelage vorgespannt. Der Kolben 1 besteht aus zwei Teilkolben 12 und 13, die an der Innenwand des Gehäuses 2 abdichtend gleiten. Zwischen den Teilkolben 12 und 13 ist eine eine Meßskala aufweisende Meßstange 32 fest mit den Teilkolben 12, 13 verbunden. Mittels in die Meßskala der Meßstange 32 eingreifenden Mitteln 33 wird die translatorische Bewegung des Kolbens 1 in eine rotatorische Bewegung umgewandelt und auf bekannte Weise auf ein nicht dargestelltes Drehpotentiometer übertragen, wobei das Drehpotentiometer ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, welches proportional und somit linear zum zurückgelegten Weg des Stellelementes 16 ist.

Die die Meßstange 32 aufnehmende druckentlastete Meßkammer 14 als auch die Sekun därkammer 4 in ihrer Ruhestellung stehen über eine hydraulische Leitung 34 mit dem Ventil 7 in Verbindung, so daß nach der Montage der Kupplung für einen ersten Füllvorgang die hydraulische Leitung 34 mit einer kombinierten Unterdruck-/Druckbefüllungsvorrichtung 8 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel erfolgt der erste Füllvorgang über den Bremsaus gleichsbehälter 31. Eine Befüllung des geschlossenen Systems aus Sekundärkammer 4, druckloser Meßkammer 14 und Nehmerzylinder 19 über die Druckversorgungseinrichtung (Flüssigkeitsvorratsbehälter) 23 der hydraulischen Steuereinrichtung 6 ist in vielen Fällen problematisch, da der Behälter im Kraftfahrzeug nicht immer zugänglich angeordnet werden kann und für eine kombinierte Unterdruck-/Druckbefüllung ohne konstruktive Veränderun gen nicht verwendbar ist. Nach Beendigung der Befüllung, während der ersten Inbetrieb nahme der Reibungskupplung 17, wird das Halteelement 11 gelöst und der Ventilkolben 10 durch den Druck in der hydraulischen Leitung 30, der gleich dem hydraulischen Druck der Steuerleitung 5 ist, verschoben. Das Ventil 7 verbindet nun die hydraulische Leitung 34 mit der Leitung 35, so daß Volumenänderungen in der Sekundärkammer 4 und der drucklosen Meßkammer 14 durch auftretende Schleppölverluste ausgeglichen werden können. Eine im Servicefall notwendig werdende Entlüftung und Befüllung des geschlossenen Systems 4, 14, 19 erfolgt unter Druck, wobei der Druck derart bemessen wird, daß er den Druck in der hydraulischen Leitung 35 übersteigt und der Ventilkolben 10 die Verbindung zwischen der Befülleinrichtung 8 und der hydraulischen Leitung 34 freigibt.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausbildungsform des Ventils 7 gezeigt. Der gestufte Ventil kolben 10 gleitet über Dichtungen 36 und 37 im Ventilgehäuse 9 und unterteilt das Ge häuse in drei Ventilkammern 39, 40, 41. Im Einbauzustand wird der Ventilkolben 10 durch das Halteelement 11, beispielsweise einen über Reibschluß haftenden Sprengring, fest in einer Endstellung fixiert, in der die Verbindung zwischen dem Bremsausgleichsbehälter 31 mit der Befülleinrichtung und der hydraulischen Leitung 34 zu der Sekundärkammer 4 und der drucklosen Meßkammer 14 auch bei einem aufgebrachten Unterdruck am Bremsaus gleichsbehälter 31 offen ist, so daß eine drucklose Befüllung erfolgen kann. Nach dem Befüllvorgang und der Beaufschlagung der Fläche 38 (erste Kupplungsbetätigung) durch die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit des Primärkreises wird das Halteelement 11 gelöst und der Ventilkolben 10 aus seiner fixierten Endstellung in die gegenüberliegende Endstellung geschoben, so daß die hydraulische Leitung 34 mit der Leitung 35 in Verbin dung steht. Ein erneuter Befüllvorgang erfolgt unter Druck, so daß auf die Stirnfläche 42 eine Kraft aufgebracht wird, die den Ventilkolben 10 in eine Endstellung schiebt, in der die Verbindung zwischen dem Bremsausgleichsbehälter 31 und der hydraulischen Leitung 34 freigegeben ist.

Das Ventil 7 kann als separates oder als ein mit dem Arbeitszylinder eine Baueinheit bildendes Bauteil ausgeführt sein.

Bezugszeichenliste

1 Kolben
2 Arbeitszylinder
3 Hydraulikkammer (Primärkammer)
4 Hydraulikkammer (Sekundärkammer)
5 Steuerleitung
6 hydraulische Steuereinrichtung
7 Ventil
8 Befüllungseinrichtung
9 Ventilgehäuse
10 Ventilkolben
11 Halteelement
12 Teilkolben
13 Teilkolben
14 Kammer, Meßkammer
15 Durchlaß
16 Stellelement
17 Reibungskupplung
18 Betätigungsmechanismus
19 Nehmerzylinder
20 Wegeventil
21 Motor
22 Druckmittelpumpe
23 Flüssigkeitsvorratsbehälter
24 Rückschlagventil
26 Druckspeicher
27 elektronische Steuereinrichtung
30 hydraulische Leitung
31 Bremsausgleichsbehälter
32 Meßstange
33 Mittel
34 hydraulische Leitung
35 hydraulische Leitung
36 Dichtung
37 Dichtung
38 Fläche
39 Ventilkammer
40 Ventilkammer
41 Ventilkammer
42 Stirnfläche

Claims

1. Arbeitszylinder mit einem Kolben, der den Arbeitszylinder in zwei eine Hydraulikflüssig keit enthaltende Hydraulikkammern unterteilt, wobei eine der Hydraulikkammern über eine Steuerleitung von einer Steuereinrichtung hydraulisch beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (7) vorgesehen ist, das die nicht mit der hydraulischen Steuerleitung (5) verbundene Hydraulikkammer (4) während eines Füllvorganges mit einer Befülleinrichtung (8) und nach Beendigung des Füllvorganges die Hydraulikkam mer (4) zum Ausgleich von Flüssigkeitsverlusten mit der hydraulischen Steuereinrich tung (6) verbindet.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Füllvorganges die Verbindung von der Hydraulikkammer (4) zu der Befülleinrichtung (8) getrennt ist.

3. Arbeiterzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) einen in einem Ventilgehäuse (9) gleitenden Ventilkolben (10) aufweist, der für einen ersten Füllvorgang durch ein Halteelement (11) in einer fixierten Endposition gehalten ist, in der die Verbindung zwischen der Befülleinrichtung (8) und der Hydraulikkammer (4) geöffnet ist, wobei die Haltekraft des Halteelementes (11) so bemessen ist, daß bei einer erstmaligen Beaufschlagung des Ventilkolbens (10) mit einem von der hydrau lischen Steuereinrichtung (6) erzeugten Systemdruck das Halteelement (11) gelöst wird.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) aus einem ersten und einem zweiten untereinander verbundenen Teilkolben (12, 13) besteht, die an der Innenwandung des Arbeitszylinder (2) abdichtend gleiten und zwischen denen eine druckentlastete Kammer (14) gebildet ist, wobei die druckent lastete Kammer (14) einen Durchlaß (15) aufweist, der vom Ventil (7) derart steuerbar ist, daß die Kammer (14) während des Füllvorganges mit der Befülleinrichtung (8) und nach dem Füllvorgang mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter (23) der hydraulischen Steuereinrichtung (6) verbunden ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) mit dem Arbeitszylinder (2) eine Baueinheit bildet.

6. Einrichtung zur Steuerung eines über eine Steuerleitung hydraulisch beaufschlagbaren Stellelementes, dadurch gegenzeichnet, daß in der Steuerleitung (5) ein Arbeitszylinder (2) mit einem Kolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 angeordnet ist, dessen Stellung im Arbeitszylinder (2) als Maß für die Positionen des Stellelementes (16) erfaßbar ist.

7. Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung nach Anspruch 6 vorgesehen ist.