EP0463349A1 - Power cylinder - Google Patents
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- EP0463349A1 EP0463349A1 EP19910107995 EP91107995A EP0463349A1 EP 0463349 A1 EP0463349 A1 EP 0463349A1 EP 19910107995 EP19910107995 EP 19910107995 EP 91107995 A EP91107995 A EP 91107995A EP 0463349 A1 EP0463349 A1 EP 0463349A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
Definitions
- the invention relates to a cylinder according to the preamble of the main claim.
- a cylinder is known (DE-AS 11 48 451).
- These working cylinders have the advantage that the position of the working piston movable in the working cylinder can be recognized at any time.
- electrical detection means such as limit switches or the like.
- Working cylinders of this type have recently also been used in connection with electronic switching devices, and they are provided on vehicles in which, for example, they act as actuators for electrically controlled clutches of vehicle engines.
- a working cylinder equipped in this way is then also "capable of wading" because access to the snorkel with its opening can be raised so that no water is sucked into the breathing chamber when crossing water courses.
- the working cylinder mentioned at the outset, with the characterizing features of the main claim, has the advantage that no special means are required to guide the breathing air.
- FIG. 1 shows a working cylinder with a sensor, both in section and
- FIG. 2 shows the sensor on an enlarged scale, also in section.
- a working cylinder 1 has a housing 2, which consists of a largely smooth-walled cylinder piece 3 and a connector 4 and a cover 5 and 6 each for the cylinder piece and connector.
- the cover 5 intended for the cylinder piece 3 has a central hole through which one end of a piston rod 7 projects in a sealed manner to the outside.
- the piston rod 7 has a recess 8 for receiving a push rod 9 with which to actuate a clutch, not shown, i.e. is to move in and out.
- the piston rod 7 carries on its other side a working piston 10 which separates a working chamber 11 from a breathing chamber 12 facing the cover 5 in the working cylinder 1.
- the piston rod 7 is extended through the working chamber 11 by means of a hollow cylindrical immersion body 13 which is provided with an axial channel 13 'and which is fastened to the piston rod 7 by means of a snap ring 14 and sealing ring 15.
- the immersion body 13 is delimited at one end by a radial channel 30 which opens into the breathing chamber 12.
- an axial passage 31 is provided for an outside air connection (cf. FIG. 2).
- the immersion body 13 is made of aluminum material and - as can best be seen in FIG. 2 - is overlapped by a plastic coil body 16 which carries the windings of a coil 17 which is surrounded by a shielding sleeve 18 made of ferritic material.
- Immersion body 13, bobbin 16 with coil 17 and shielding sleeve 18 form a sensor 13, 16, 17, 18, the shielding sleeve 18 is mounted in a partition 19 and carries on its side facing the working piston 10 a sleeve seal 21 fixed by means of a snap ring 20, which the outer surface of the immersion body 13 can slide.
- the connections 24 and 25 are connected to electronics 32, which in turn are connected in an electrically conductive manner to a central plug 26 which is fastened to the cover 6.
- the partition 19 accommodates two solenoid valves in an axially parallel arrangement, a ventilation solenoid valve 27 and a ventilation solenoid valve 28 which enter the control unit chamber 22
- the ventilation solenoid valve 27 is connected to a compressed air source 33 and the ventilation solenoid valve 28 and the control unit chamber are connected to an outside air point 29.
- the working cylinder 1 is intended for actuating a clutch, which is fully engaged in the drawn position of the working piston 10.
- the ventilation solenoid valve 27 is switched over to release the clutch. Compressed air flows into the working chamber 11 and the working piston 10 moves to the left.
- the breathing chamber 12 reduces its volume, and the breathing air flows through the axial channel 13 'of the immersion body 13 via the cover 6 to the outside air, or - as described later - is only pumped around via the axial channel 13' of the immersion body 13.
- the ventilation solenoid valve 27 is switched off and the ventilation solenoid valve 28 is switched on.
- the working chamber 11 is vented.
- the springs provided in the clutch which are tensioned when the clutch is released, now press the working piston 10 to the right in the direction of the starting position via the push rod 9.
- the breathing chamber 12 Since the breathing chamber 12 enlarges in the process, compressed air is drawn into the breathing chamber 12 from the working chamber 11 or outside air.
- the breathing chamber 12 either breathes to or from the outside air or it breathes to or from the working chamber 11, but the path of the breathing air always leads through the axial channel 13 'of the hollow sensor 13, 16, 17, 18.
- the breathing air, which the control devices Chamber 22 and the hollow sensor 13, 16, 17, 18 flows through, can also cool the sensor.
- the working piston 10 again reaches its right end position, in which the clutch is fully engaged.
- the hollow cylindrical sensor 13, 16, 17, 18 works as a position sensor for the working piston 10 by measuring the distance traveled by the working piston. For this purpose, an alternating current is applied to the coil 17, so that when the immersion depth of the immersion body 13 changes, a corresponding electrical signal is obtained which is evaluated in an electrical switching device. In this way, different engagement speeds can then be achieved in addition to the displacement measurement.
- solenoid valves can be used instead of the two solenoid valves 27 and 28.
- the working piston 10 can thus be positioned exactly with the aid of the hollow cylindrical position sensor 13, 16, 17, 18.
- the four solenoid valves are controlled directly by the electronics. Two solenoid valves are used to release the clutch and to engage the clutch, with the two solenoid valves being followed by orifices with different diameters. Different engagement speeds of the clutch can then be realized by frequency and / or pulse width modulated control of the solenoid valves.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder nach der Gattung 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 Erkennungsmittel, wie Endschalter oder dgl.The invention relates to a cylinder according to the preamble of the main claim. Such a cylinder is known (DE-AS 11 48 451). These working cylinders have the advantage that the position of the working piston movable in the working cylinder can be recognized at any time. There are also corresponding electrical detection means, such as limit switches or the like.
Arbeitszylinder dieser Art werden in jüngster Zeit auch im Zusammenhang 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 Atmungskammer 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.Working cylinders of this type have recently also been used in connection with electronic switching devices, and they are provided on vehicles in which, for example, they act as actuators for electrically controlled clutches of vehicle engines. On vehicles, however, there is always the problem that a breathing chamber lying on the back of the working piston must not suck in dirt or - in winter - salt spray when it is expanded by the piston movement. Such foreign substances could cause corrosion there, which blocks the working cylinder.
Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, die Atmungskammer über einen Schnorchel mit Filter mit der Außenluft zu verbinden (DE-OS 24 30 394).It has therefore already been proposed to connect the breathing chamber to the outside air via a snorkel with filter (DE-OS 24 30 394).
Ein derart augerüsteter Arbeitszlyinder ist dann auch "watfähig", weil Zugang zum der Schnorchel mit seiner Öffnung so hochgelegt werden kann, daß beim Durchqueren von Wasserläufen kein Wasser in die Atmungskammer eingesaugt wird.A working cylinder equipped in this way is then also "capable of wading" because access to the snorkel with its opening can be raised so that no water is sucked into the breathing chamber when crossing water courses.
Nachteilig dabei ist, daß stets besondere Mittel vorgesehen werden müssen, um ein schmutzfreies Atmen der Atmungskammer zu gewährleisten. Bei dem zuerst genannten Arbeitszylinder ist es außerdem nachteilig, daß der Sensoreinbau Platz verbraucht.The disadvantage here is that special means must always be provided in order to ensure that the breathing chamber breathes without dirt. In the case of the first-mentioned working cylinder, it is also disadvantageous that the sensor installation takes up space.
Der eingangs genannte Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Führung der Atemluft keine besonderen Mittel notwendig sind.The working cylinder mentioned at the outset, with the characterizing features of the main claim, has the advantage that no special means are required to guide the breathing air.
Außerdem ist es von Vorteil, daß zum Einbau des Sensors kein besonderer Platz vorgesehen sein muß.It is also advantageous that no special space has to be provided for installing the sensor.
Weitere vorteilhafte Mermale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention result from the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Arbeitszylinder mit einem Sensor, beide im Schnitt und Figur 2 den Sensor in vergrößertem Maßstab, ebenfalls im Schnitt.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a working cylinder with a sensor, both in section and FIG. 2 shows the sensor on an enlarged scale, also in section.
Ein Arbeitszylinder 1 hat ein Gehäuse 2, das aus einem weitgehend glattwandigen Zylinderstück 3 und einem Anschlußstück 4 sowie je einem Dekkel 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.A working cylinder 1 has a
Die Kolbenstange 7 hat eine Ausnehmung 8 zur Aufnahme einer Druckstange 9, mit der eine nicht dargestellte Kupplung zu betätigen, d.h. ein-und auszurücken ist.The
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 hohlzylindrischen, mit einem Axialkanal 13' versehenen Tauchkörper 13, der mittels Sprengring 14 und Dichtring 15 an der Kolbenstange 7 befestigt ist, ist die Kolbenstange 7 durch die Arbeitskammer 11 hindurch 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 Au- βenluftverbindung vorgesehen (vgl. Figur 2).The
Der Tauchkörper 13 besteht aus Alu-Material und wird - wie am besten in der Figur 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. Tauchkörper 13, Spulenkörper 16 mit Spule 17 und Abschirmhülse 18 bilden einen Sensor 13, 16, 17, 18,Die Abschirmhülse 18 ist in einer Trennwand 19 gelagert und trägt auf ihrer dem Arbeitskolben 10 zugekehrten Seite eine mittels Sprengring 20 fixierte Manschettendichtung 21, die auf der Mantelfläche des Tauchkörpers 13 gleiten kann.The
Der Spulenkörper 16 samt Abschirmhülse 18 ragt mit seinem dem Arbeitskolben 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 Zentralstecker 26 elektrisch leitend verbunden ist, der am Deckel 6 befestigt ist.The
Die Trennwand 19 nimmt in achsparalleler Anordnung zwei Magnetventile, ein Belüftungs-Magnetventil 27 und ein Entlüftungs-Magnetventil 28 auf, die in die Steuergeräte-Kammer 22 hineinragen. Das Belüftungs-Magnetventil 27 ist an eine Druckluftquelle 33 und das Entlüftungs-Magnetventil 28 und die Steuergeräte-Kammer sind an eine Außenluftstelle 29 angeschlossen.The
Der Arbeitszylinder 1 ist zur Betätigung einer Kupplung bestimmt, die in der gezeichneten Stellung des Arbeitskolbens 10 voll eingerückt 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 Atmungskammer 12 ihr Volumen, und die Atemluft strömt durch den Axialkanal 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.The working cylinder 1 is intended for actuating a clutch, which is fully engaged in the drawn position of the working
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 Druckstange 9 den Arbeitskolben 10 nach rechts in Richtung Ausgangsstellung.To re-engage the clutch, the
Da sich dabei die Atmungskammer 12 vergrößert, wird Druckluft von der Arbeitskammer 11 oder Außenluft in die Atmungskammer 12 eingesaugt. 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.Since the
Am Ende der Entlüftung der Arbeitskammer 11 erreicht der Arbeitskolben 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 ausgewertet wird. Auf diese Weise können dann neben der Wegmessung auch verschiedene Einrückgeschwindigkeiten erzielt werden.At the end of the venting of the
In Erweiterung der Anlage können anstelle der zwei Magnetventile 27 und 28 auch vier Magnetventile verwendet werden. Damit kann der Arbeitskolben 10 mit Hilfe des hohlzylindrischen Stellungssensors 13, 16, 17, 18 exakt positioniert werden. Dazu werden die vier Magnetventile 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 unterschiedlichen Durchmessern nachgeschaltet werden. Durch eine frequenz- und/oder pulsbreitenmodulierte Ansteuerung der Magnetventile können dann verschiedene Einrückgeschwindigkeiten der Kupplung realisiert werden.As an extension of the system, four solenoid valves can be used instead of the two
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