DE19824940A1

DE19824940A1 - Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit integrierter Positionserkennung

Info

Publication number: DE19824940A1
Application number: DE19824940A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Herbst; Manfred Mischler
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-12-09
Also published as: US6250203B1; BR9901772A; FR2779490A1

Abstract

Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge, insbesondere ein mit einem Nehmerzylinder und/oder ein mit diesem hydraulisch verbundener Geberzylinder, umfassend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Zylinder sowie einen Kolben, der in diesem Zylinder zwischen einem Ruhetotpunkt und einem Betätigungstotpunkt hin- und herbewegbar ist, wobei die Position des Kolbens im Zylinder durch Signale von mindestens einem Schalter erkennbar gemacht wird. Der Vorteil einer solchen Einrichtung ist es, beliebig viele Schalter in einen Geberzylinder zu integrieren, wodurch die Positionsabfrage des Kolbens über eine Schaltereinheit entweder für eine Anzeige oder aber für einen Datenabgleich ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Reibungskupplungen sind ständigem Verschleiß unterworfen, welcher es notwendig macht, die Kupplungsscheiben zur richtigen Zeit zu ersetzen, wobei es generell wün schenswert ist, den Verschleiß sichtbar zu machen, ohne die gesamte Kupplung zu de montieren. Hebelbetätigte Kupplungen, bei welchen der Hebel mechanisch mit der Kupplungsscheibe verbunden ist, erlauben es, den Verschleiß am Hebel direkt zu mes sen. Im Falle der Betätigung einer Kupplung über einen hydraulischen Zylinder ist es nicht mehr die Hebelstellung für die Kupplungsbedienung sondern die Stellung des hy draulischen Kolbens, die ein Maß für die Verschleißrate an der Kupplungsscheibe ist.

Gemäß der DE 41 20 643 A1 wird eine Einrichtung beschrieben, die den Verschleiß durch einen elektrischen Kontakt am hydraulischen Zylinder und somit die Stellung des hydraulischen Kolbens anzeigt, wobei die Anzeige in Form einer Warnleuchte installiert ist, die den Benutzer des Kraftfahrzeuges über den Zustand der Kupplung aufklärt.

Die vorliegende Erfindung schlägt demgegenüber vor, nicht nur eine Endstellung zur Anzeige eines Grenzwertes zu installieren, sondern auch die Kolbenposition am Beginn und am Ende der Betätigung zu verfolgen und über eine Elektronik auszuwerten. Dar über hinaus wird vorgeschlagen, zusätzlich mehrere vom hydraulischen Kolben überfah rene Zwischenstellungen im hydraulischen Zylinder mit einem Kontaktgeber zu versehen und diesen mit einem daran anschließenden Schalter zu verbinden. Die Schalter sind mit einer Schaltereinheit verbunden, die die Impulse der Schalter aufnimmt und über einen elektronischen Rechner an eine Anzeige weitergibt. Mit einer solchen integrierten Posi tionsabfrage wird eine Auskunft nicht nur über den Zustand der Kupplung sondern auch über die einwandfreie Funktion der hydraulischen Anlage möglich. Insbesondere gehen die Anfangsstellung des hydraulischen Kolbens sowie dessen Endstellung als wünschenswerte Parameter ein, wobei eine Zwischenstellung des hydraulischen Kolbens im Zylinder je nach dessen Position im Bezug auf den Kolbenweg Aufschluß über die beim Betätigen der Fahrzeugkupplung auftretenden Funktionsmerkmale geben kann.

Aus den geschilderten Möglichkeiten ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, in einen Geber- und/oder Nehmerzylinder eine Positionsabfrage für einen Kolben hinsichtlich seiner beiden Endstellungen zu integrieren, wobei es wünschenswert ist, wenn die Posi tion an mindestens einer Stellung zwischen den beiden Endstellungen zusätzlich abge fragt werden kann.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben; Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Mehrere Zeichnungen und Skizzen veranschaulichen die vorgeschlagene integrierte Po sitionsabfrage für den Kolben in einem Geber- und/oder Nehmerzylinder. Es zeigen:

Fig. 1 einen mit einem Kupplungspedal verbundenen Geberzylinder mit einem externen elektrischen Schalter als Positionserkennung eines Kolbens, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;

Fig. 2 eine Schaltereinheit mit einer Anzeige, die mit Schaltern im Geberzylinder verbunden sind;

Fig. 3 den Geberzylinder mit einem Schalter in einer Führungshülse zur Abgabe eines Signals für einen Betätigungstotpunkt;

Fig. 4 einen Geberzylinder gemäß Fig. 3 mit mehreren Schaltern in der Füh rungshülse zur Abgabe von Signalen für den Betätigungstotpunkt, einen Ruhetotpunkt und für eine Zwischenposition des Kolbens;

Fig. 5 den Geberzylinder gemäß Fig. 3 mit einem Schalter in einem Zylinder des Geberzylinders zur Abgabe von Signalen für den Betätigungstotpunkt;

Fig. 6 den Geberzylinder gemäß Fig. 4 mit mehreren Schaltern im Zylinder zur Abgabe von Signalen über den Ruhetotpunkt, den Betätigungstotpunkt sowie einer Zwischenposition des Kolbens im Zylinder.

Wird mit 1 ein Geberzylinder für eine Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge be zeichnet, so ist dieser an einem Karosserieteil 2 des Kraftfahrzeuges befestigt, wobei ein Kolben 6 über eine Kolbenstange 5 sowie über ein Befestigungsteil 4 mit einem Kupp lungspedal 3 verbunden ist. Der Geberzylinder 1 weist gemäß Fig. 1 ein Ausgleichsge fäß 14 auf sowie eine externe Schaltereinheit 28, die elektrisch mit einem Anzeigegerät verbunden ist, wodurch es möglich ist, die Pedalstellung gemäß dem Stand der Technik hinsichtlich ihrer Endstellungen anzuzeigen.

Gemäß Fig. 2 wird als Erfindungsvorschlag eine Schaltereinheit 15 dargestellt, die zwi schen einer Anzeige 27 und dem Geberzylinder 1 angeordnet ist, wobei Schal ter 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 und 24 zur Abfrage der Position des Kolbens 6 im Geberzy linder 1 herangezogen werden können. Die Schaltereinheit 15 kann mit einem elektro nischen Rechner 29 verbunden sein, welcher nach hier nicht im einzelnen ausgeführten Kriterien die Signale der Schalter 17 . . . 24 verarbeitet und der Anzeige 27 zuführt. Mit 25 ist eine Stromquelle bezeichnet, die die Schalter 17 . . . 24 ebenso wie die Anzeige 27, den Rechner 29 und die Schaltereinheit 15 mit Strom versorgt. Mit 26 ist die Masse zu ver stehen, die den Stromkreisschluß zur Stromquelle herstellt.

Gemäß Fig. 3 wird der Schalter 17 mit einem Kontaktgeber 16 gezeigt, der elektrisch mit der Schaltereinheit 15 verbunden ist und in diesem Fall als Schließeinrichtung eines Stromkreises zu verstehen ist, wobei der Schalter 17 aus zwei elektrischen Zuführungen mit zwei Kontaktgebern 16 besteht, die über den Kolben, welcher aus stromleitendem Material besteht, kurzgeschlossen werden können. Der Schalter 17 liegt in der druck freien Zone hinter einer Primärdichtung 9 und einer Sekundärdichtung 10, welche den Zylinderraum in einem Gehäuse 11 eines Zylinders 12 des Geberzylinders 1 gegenüber der Atmosphäre abdichten. Der Kolben 6 weist zum Zylinderraum hin einen Kolbenbo den 7 auf, welcher in der Ruhestellung des Kolbens 6 und somit bei eingerückter Kupplung einen Ruhetotpunkt R einnimmt. Wird die Kupplung ausgerückt und der Kol ben 6 im Gehäuse 11 in die Position eines Betätigungstotpunktes B geschoben, so über streicht der Kolben 6 mit seinem Mantel den Kontaktgeber 16 des Schalters 17, bis ein stangenseitiges Ende 8 des Kolbens 6 den Stromkreis öffnet und so ein Signal über den Schalter 17 der Schalteinheit 15 als Positionsangabe für die Anzeige 27 für den Kol ben 6 übermittelt. Der Schalter 17 wird also vom stangenseitigen Ende des Kolbens 6 gestetiert, was zur Bedingung macht, daß der Schalter 17 in einer Führungshülse 13 angeordnet sein muß.

Ebenso wie die Anordnung des Schalters 17 ein Signal an die Anzeige 27 über die Schaltereinheit 15 vermittelt, kann ein solches Signal auch gemäß Fig. 5 von einem Schalter 21 aus erfolgen, der im Gehäuse 11 des Zylinders 12 gegenüber dem Kolben boden 7 angeordnet ist und von diesem über den Kontaktgeber 16 zum Schließen eines Stromkreises veranlaßt wird. Der Schalter 21 ist mit der Anzeige 27 in der Schalterein heit 15 über einen Stromkreis verbunden, welcher bei Erreichen des Betätigungstot punktes B des Kolbens 6 geschlossen werden kann.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß mehrere Schalter 18, 19, 20 in der Führungshülse 13 ange ordnet sein können, die die unterschiedliche Position des Kolbens 6 im Zylinder 12 über Signale an die Schaltereinheit 15 vermitteln. Der Kolben 6 gibt auf seinem Weg vom Ruhetotpunkt R bis zum Betätigungstotpunkt B in diesem Falle drei Schalter 18, 19, 20 frei, deren Signale in der Schaltereinheit 15 beispielsweise mit Signalen aus einer Positi onsbestimmung der Kupplung verglichen werden können. Als Vorteil ergibt sich, daß es sich bei der Auswertung aller Daten in der Schaltereinheit 15 um eine Sichtbarmachung in der Anzeige 27 mit einem Warnsystem und/oder um einen Datenabgleich zwischen zwei Systemen, nämlich dem hier beschriebenen und Signalen über die Position der Kupplung als dauerndes Kontrollinstrument der Kupplungsbetätigung handelt.

Die Anbringung der Schalter 18, 19, 20 in der meistenteils aus Kunststoff bestehenden Führungshülse 13 hat sowohl den Vorteil einer einfachen Anbringung als auch den Vor teil, daß an dieser Stelle im Geberzylinder 1 weder Druck herrscht noch sich Hydraulik flüssigkeit befindet.

Gemäß Fig. 6 wird alternativ zu der Schalteranordnung in Fig. 4 die Anbringung von Schaltern 22, 23, 24 im Gehäuse 11 entlang des Zylinders 12 vorgeschlagen, die so posi tioniert sind, daß der Ruhetotpunkt R, der Betätigungstotpunkt B sowie auch Zwischen positionen des Kolbens 6 an die Schaltereinheit 15 signalisiert werden können. Der Kol ben 6 überstreicht mit seiner stromführenden Mantellinie die verschiedenen Kontaktge ber 16 der Schalter 24, 23 und möglicherweise auch 22, wobei zur Bildung von Signalen die Stromkreise geschlossen werden. Der Schalter 22 wird vom Kolbenboden 7 des Kol bens 6 geschlossen, da in diesem speziellen Fall der Kolben 6 am äußeren Umfang des Kolbenbodens 7 eine Form aufweist, die das Überstreichen eines radial angeordneten Kontaktgebers 16 behindert. Die Kontaktgeber 16 ragen alle in den Druckraum des Zy linders 12, weshalb die Beweglichkeit eingeschränkt ist und verstärktes Augenmerk auf die Dichtheit des Zylinderraums gelegt werden muß.

Der oben beschriebene Erfindungsgegenstand bezieht sich auf das Prinzip der mechani schen Schließung von Stromkreisen durch metallisch leitende Gegenstände zur Erzeu gung elektrischer Signale. Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß das Prinzip der sensori schen Erzeugung und Übermittlung von Signalen ebenso möglich ist, hinsichtlich der Anbringung von Schaltern 17 . . . 24 noch einfacher, da es nicht erforderlich ist, zwei Kon taktgeber 16 anzuordnen. Vielmehr genügt einer unter der Voraussetzung, daß der Kolben 6 als Masse dient. Die Sensoren können einzeln oder als integrale Bestandteile des Rechners 29 an der Schalteinheit 15 angeordnet sein. Das Ergebnis wird dem aus der oben beschriebenen Schalteranordnung gleichen.

Claims

1. Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeuge, insbesondere ein mit einem Nehmerzy linder und/oder ein mit diesem hydraulisch verbundener Geberzylinder (1), umfas send ein Gehäuse (11), einen in dem Gehäuse (11) angeordneten Zylinder (12) so wie einen Kolben (6), der in diesem Zylinder (12) zwischen einem Ruhetotpunkt (R) und einem Betätigungstotpunkt (B) hin und her bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Kolbens (6) im Zylinder (12) durch Signale von mindestens ei nem Schalter (17-24) erkennbar gemacht wird.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (17-24) im Gehäuse (11) oder in einer mit diesem verbundenen Führungshülse (13) angeordnet sind.

3. Geberzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (17-24) aus Kontaktgebern (16) bestehen, die durch ihre Berüh rung mit dem Kolben (5) elektrische Signale vermitteln.

4. Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktgeber (16) Schleifkontakte sind, die miteinander elektrisch durch ei ne leitende Metalloberfläche am Kolben (6) verbunden oder getrennt werden kön nen.

5. Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (17-24) mit einer Schaltereinheit (15) verbunden sind.

6. Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (17, 21) den Betätigungstotpunkt (B) des Kolbens (6) signalisiert.

7. Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11) und/oder in der Führungshülse (12) des Geberzylinders (1) eine Mehrzahl von Schaltern (18, 19, 20; 22, 23, 24) angeordnet sind, deren Kontaktge ber (16) ihre Signale zur Erkennung unterschiedlicher Positionen des Kolbens (6) an die Schaltereinheit (15) weiterleiten.

8. Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben (6) entlang einer Mantellinie auf der Gleitbahn mindestens eines Kontaktgebers (16) Flächen unterschiedlichen Durchgangswiderstandes angeordnet sind, um eine stufenlose Positionsangabe des Kolbens (6) im Zylinder (12) des Ge berzylinders (1) anzuzeigen.

9. Geberzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schaltern (18, 19, 20, 22, 23, 24) an die Schaltereinheit weitergeleite ten Signale vor ihrer Verwertung in einer Anzeige (27) durch einen elektronischen Rechner (29) aufbereitet werden.