DE4020368A1 - Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Arbeitszylinder ist bekannt (DE-AS 11 48 451). Diese Arbeitszylinder haben den Vorteil, daß die Stellung des im Arbeitszylinder beweglichen Arbeitskolbens jederzeit zu erkennen ist. Es gibt auch schon entsprechende elektrische Erken­ nungsmittel, wie Endschalter oder dgl.

Arbeitszylinder dieser Art werden in jüngster Zeit auch im Zusam­ menhang mit elektronischen Schalteinrichtungen verwendet, und sie werden auf Fahrzeugen vorgesehen, bei denen sie beispielsweise die Aufgabe von Stellglieder von elektrisch gesteuerten Kupplungen von Fahrzeug-Motoren übernehmen. Auf Fahrzeugen besteht aber immer das Problem, daß eine auf der Rückseite des Arbeitskolbens liegende At­ mungskammer bei ihrer durch die Kolbenbewegung bewirkten Ausdehnung keinen Schmutz oder - im Winter - Salznebel ansaugen darf. Solche Femdstoffe könnten dort nämlich zur Korrosion führen, wodurch der Arbeitszylinder blockiert.

Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, die Atmungskammer über einen Schnorchel mit Filter mit der Außenluft zu verbinden (DE-OS 24 30 394).

Ein derart augerüsteter Arbeitszlyinder ist dann auch "watfähig", weil Zugang zum der Schnorchel mit seiner Öffnung so hochgelegt wer­ den kann, daß beim Durchqueren von Wasserläufen kein Wasser in die Atmungskammer eingesaugt wird.

Nachteilig dabei ist, daß stets besondere Mittel vorgesehen werden müssen, um ein schmutzfreies Atmen der Atmungskammer zu gewährlei­ sten. Bei dem zuerst genannten Arbeitszylinder ist es außerdem nach­ teilig, daß der Sensoreinbau Platz verbraucht.

Vorteile der Erfindung

Der eingangs genannte Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Füh­ rung der Atemluft keine besonderen Mittel notwendig sind.

Außerdem ist es von Vorteil, daß zum Einbau des Sensors kein beson­ derer Platz vorgesehen sein muß.

Weitere vorteilhafte Mermale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Arbeitszylinder mit einem Sensor, beide im Schnitt und Fig. 2 den Sensor in vergrößertem Maßstab, ebenfalls im Schnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Arbeitszylinder 1 hat ein Gehäuse 2, das aus einem weitgehend glattwandigen Zylinderstück 3 und einem Anschlußstück 4 sowie je einem Deckel 5 und 6 für Zylinderstück und Anschlußstück besteht. Der für das Zylinderstück 3 bestimmte Deckel 5 hat ein zentrisches Loch, durch das ein Ende einer Kolbenstange 7 abgedichtet nach außen ragt.

Die Kolbenstange 7 hat eine Ausnehmung 8 zur Aufnahme einer Druck­ stange 9, mit der eine nicht dargestellte Kupplung zu betätigen, d. h. ein- und auszurücken ist.

Die Kolbenstange 7 trägt auf ihrer anderen Seite einen Arbeitskolben 10, der in dem Arbeitszylinder 1 eine Arbeitskammer 11 von einer dem Deckel 5 zugekehrten Atmungskammer 12 trennt. Durch einen hohlzylin­ drischen, mit einem Axialkanal 13′ versehenen Tauchkörper 13, der mittels Sprengring 14 und Dichtring 15 an der Kolbenstange 7 befe­ stigt ist, ist die Kolbenstange 7 durch die Arbeitskammer 11 hin­ durch verlängert. An seinem einem Ende ist der Tauchkörper 13 von einem Radialkanal 30 begrenzt, der in die Atmungskammer 12 mündet. Auf der anderen Seite des Tauchkörpers 13 ist ein Axialdurchgang 31 zu einer Außenluftverbindung vorgesehen (vgl. Fig. 2).

Der Tauchkörper 13 besteht aus Alu-Material und wird - wie am besten in der Fig. 2 zu erkennen ist - von einem Kunststoff-Spulenkörper 16 übergriffen, der die Wicklungen einer Spule 17 trägt, die von einer Abschirmhülse 18 aus ferritischem Material umgeben ist. Tauch­ körper 13, Spulenkörper 16 mit Spule 17 und Abschirmhülse 18 bilden einen Sensor 13, 16, 17, 18. Die Abschirmhülse 18 ist in einer Trenn­ wand 19 gelagert und trägt auf ihrer dem Arbeitskolben 10 zugekehr­ ten Seite eine mittels Sprengring 20 fixierte Manschettendichtung 21, die auf der Mantelfläche des Tauchkörpers 13 gleiten kann.

Der Spulenkörper 16 samt Abschirmhülse 18 ragt mit seinem dem Ar­ beitskolben 10 abgekehrten Ende in eine Steuergeräte-Kammer 22. Er ist dort mit einem Kopf 23 versehen, durch den zwei Spulenanschlüsse 24 und 25 hindurchgeführt sind. Die Anschlüsse 24 und 25 sind an eine Elektronik 32 angeschlossen, die wiederum mit einem Zentral­ stecker 26 elektrisch leitend verbunden ist, der am Deckel 6 befe­ stigt ist.

Die Trennwand 19 nimmt in achsparalleler Anordnung zwei Magnetventi­ le, ein Belüftungs-Magnetventil 27 und ein Entlüftungs-Magnetventil 28 auf, die in die Steuergeräte-Kammer 22 hineinragen. Das Belüf­ tungs-Magnetventil 27 ist an eine Druckluftquelle 33 und das Entlüf­ tungs-Magnetventil 28 und die Steuergeräte-Kammer sind an eine Außenluftstelle 29 angeschlossen.

Wirkungsweise

Der Arbeitszylinder 1 ist zur Betätigung einer Kupplung bestimmt, die in der gezeichneten Stellung des Arbeitskolbens 10 voll einge­ rückt ist. Zum Lösen der Kupplung wird das Belüftungs-Magnetventil 27 umgeschaltet. Druckluft strömt in die Arbeitskammer 11 und der Arbeitskolben 10 bewegt sich nach links. Dabei verkleinert die At­ mungskammer 12 ihr Volumen, und die Atemluft strömt durch den Axial­ kanal 13′ des Tauchkörpers 13 über den Deckel 6 zur Außenluft, oder sie wird - wie später beschrieben - über den Axialkanal 13′ des Tauchkörpers 13 lediglich umgepumpt.

Zum Wiedereinrasten der Kupplung wird das Belüftungs-Magnetventil 27 abgeschaltet und das Entlüftungs-Magnetventil 28 eingeschaltet. Die Arbeitskammer 11 wird entlüftet. Die in der Kupplung vorgesehenen, bei Lösen der Kupplung gespannten Federn drücken nun über die Druck­ stange 9 den Arbeitskolben 10 nach rechts in Richtung Ausgangsstel­ lung.

Da sich dabei die Atmungskammer 12 vergrößert, wird Druckluft von der Arbeitskammer 11 oder Außenluft in die Atmungskammer 12 einge­ saugt. Die Atmungskammer 12 atmet also entweder zu oder von der Außenluft oder sie atmet zu oder von der Arbeitskammer 11, der Weg der Atemluft führt aber immer durch den Axialkanal 13′ des hohlen Sensors 13, 16, 17, 18. Die Atemluft, welche die Steuergeräte-Kammer 22 und den hohlen Sensor 13, 16, 17, 18 durchströmt, kann auch den Sensor kühlen.

Am Ende der Entlüftung der Arbeitskammer 11 erreicht der Arbeitskol­ ben 10 wieder seine rechte Endstellung, in der die Kupplung voll eingerückt ist. Der hohlzylindrische Sensor 13, 16, 17, 18 arbeitet dabei als Stellungs-Sensor für den Arbeitskolben 10, indem er den jeweils zurückgelegten Weg des Arbeitskolbens mißt. Dazu wird an die Spule 17 ein Wechselstrom angelegt, wodurch man bei Veränderung der Eintauchtiefe des Tauchkörpers 13 ein entsprechendes elektrisches Signal erhält, das in einer elektrischen Schalteinrichtung ausgewer­ tet wird. Auf diese Weise können dann neben der Wegmessung auch ver­ schiedene Einrückgeschwindigkeiten erzielt werden.

In Erweiterung der Anlage können anstelle der zwei Magnetventile 27 und 28 auch vier Magnetventile verwendet werden. Damit kann der Ar­ beitskolben 10 mit Hilfe des hohlzylindrischen Stellungssensors 13, 16, 17, 18 exakt positioniert werden. Dazu werden die vier Magnet­ ventile über die Elektronik direkt gesteuert. Je zwei Magnetventile werden für das Lösen der Kupplung und für das Einrücken der Kupplung verwendet, wobei den jeweils zwei Magnetventilen Blenden mit unter­ schiedlichen Durchmessern nachgeschaltet werden. Durch eine fre­ quenz- und/oder pulsbreitenmodulierte Ansteuerung der Magnetventile können dann verschiedene Einrückgeschwindigkeiten der Kupplung rea­ lisiert werden.

Claims (11)

1. Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben, der eine Arbeitskammer von einer Atmungskammer trennt, mit einer die Atmungskammer durch­ dringenden, zur Betätigung eines Gerätes bestimmten Kolbenstange sowie mit einem Sensor zur Erfassung der Kolbenstangenstellung, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (7) in an sich bekannter Weise auch durch die Arbeitskammer (11) hindurchgeführt ist, daß ferner die Kolbenstange (7) mit einem Axialkanal (13′) versehen ist und eine durch eine die Arbeitskammer (11) begrenzende Trennwand hindurchgeführte Außenluftverbindung der Atmungskammer (12) dar­ stellt und daß der Sensor (13, 16, 17, 18) in der hohlen Kolben­ stange angeordnet ist.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13, 16, 17, 18) im Bereich der Arbeitskammer-Durchführung der Kolbenstange (7) angeordnet ist und als hohlzylindrischer Sensor ausgebildet ist.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tauchkörper (13) des hohlzylindrischen Sensors (13, 16, 17, 18) an seinem einen Ende von einem Radialkanal (30) begrenzt ist, der in die Atmungskammer (12) mündet, und daß der Tauchkörper (13) auf seiner anderen Seite einen Axialdurchgang (31) zu einer Außenluftverbindung hat.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (13, 16, 17, 18) als Rohrsensor ausgebildet ist und einen hohlzylindrischen Tauchkörper (13) aus Alu-Material, einen diesen umgebenden ebenfalls hohlzylindrischen Spulenkörper (16) mit Spule (17) und eine diese umgebende, ebenfalls hohlzylin­ drische Abschirmhülse (18) aufweist.

5. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkörper (13) am Arbeitskolben (10) befestigt ist.

6. Arbeitszylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (16) mit der Spule (17) und die Abschirmhülse (18) an der Trennwand (19) gelagert sind.

7. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennwand (19) ein Belüftungs- und ein Entlüf­ tungs-Magnetventil (27, 28) in parallelachsiger Anordnung trägt.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der der Arbeitskammer (11) gegenüberliegenden Sei­ te der Trennwand (19) eine druckentlastete Steuergeräte-Kammer (22) vorgesehen ist.

9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuergeräte-Kammer (22) und die durch den Sensor (13, 16, 17, 18) geführte Außenluft-Verbindung an eine Außenluft­ stelle (29) angeschlossen sind.

10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Atemluft für die Atmungskammer (12) über den hohlen Sensor (13, 16, 17, 18) von der Arbeitskammer (11) herange­ führt und zu dieser hingeführt ist.

11. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (1) als Kupplungssteller zur Betätigung einer Kupplung für Fahrzeug-Motoren verwendet ist und daß die die jeweilige Stellung des Arbeitskolbens (10), sowie seine Weg­ strecke und seine Geschwindigkeit ergebenden Signale des Sensors (13, 16, 17, 18) in einer elektronischen Schalteinrichtung für die Kupplung auswertbar sind.