EP0463349B1 - Power cylinder - Google Patents
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- EP0463349B1 EP0463349B1 EP91107995A EP91107995A EP0463349B1 EP 0463349 B1 EP0463349 B1 EP 0463349B1 EP 91107995 A EP91107995 A EP 91107995A EP 91107995 A EP91107995 A EP 91107995A EP 0463349 B1 EP0463349 B1 EP 0463349B1
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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
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a cylinder according to the preamble of the main claim.
Ein derartiger Arbeitszylinder ist bekannt (US-A-4727 791). Dieser Arbeitszylinder hat den Vorteil, daß die Stellung des im Arbeitszylinder beweglichen Arbeitskolbens jederzeit erfaßbar ist. Es gibt auch schon entsprechende elektrische Erkennungsmittel, wie Endschalter oder dgl.Such a working cylinder is known (US-A-4727 791). This working cylinder has the advantage that the position of the working piston movable in the working cylinder can be detected 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 Stellgliedern 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 Fremdstoffe 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 mist during its expansion caused 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-A-2430 394).It has therefore already been proposed to connect the breathing chamber to the outside air via a snorkel with a filter (DE-A-2430 394).
Ein derart augerüsteter Arbeitszylinder ist dann auch "watfähig", weil der Zugang zur Öffnung des Schnorchels 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 the access to the opening of the snorkel 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 Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge 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 im Schnitt mit einem Sensor 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. FIG. 1 shows a working cylinder in section with a sensor 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 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.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 piston rod 7 has a
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 in der Kolbenstange 7 befestigt ist, ist die Kolbenstange 7 durch die Arbeitskammer 11 hindurch verlängert. An seinem einem Ende endet der Tauchkörper 13 an einem Radialkanal 30 der Kolbenstange 7, der in die Atmungskammer 12 mündet. An dem anderen Ende des Tauchkörpers 13 ist ein Axialdurchgang 31 zu einer Außenluftstelle 29 vorgesehen (vgl. Figur 2).The piston rod 7 carries on its other side a working
Der Tauchkörper 13 besteht aus Alu-Material und wird - wie am besten in der Figur 2 zu erkennen ist - von einem hohlzylindrischen Kunststoff-Spulenkörper 16 übergriffen, der die Wicklungen einer Spule 17 trägt, die von einer Abschirmhülse 18 aus ferritischem Material umgeben ist. Spulenkörper 16 mit Spule 17 und Abschirmhülse 18 bilden einen hohlzylindrischen Sensor 16, 17, 18, der mit dem Tauchkörper 13 zusammenwirkt. 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 22 sind ebenso wie der Axialkanal 13' des Tauchkörpers 13 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 Radialkanal 30 der Kolbenstange 7 und den Axialkanal 13' des Tauchkörpers 13 über die Außenluftstelle 29 und den Deckel 6 zur Außenluft.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 von der Arbeitskammer 11 ausgestoßene Druckluft von der Außenstelle 29 her in die Atmungskammer 12 eingesaugt. Die Atmungskammer 12 atmet also Luft von der Arbeitskammer 11. Der Weg der Atemluft führt aber bei jeder Kolbenbewegung immer durch den Axialkanal 13' des Tauchkörpers 13 und den hohlen Sensor 16, 17, 18. Die Atemluft, welche die Steuergeräte-Kammer 22 und den Tauchkörper 13 und den Sensor 16, 17, 18 durchströmt, kann daher 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 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 gemessen 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 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
Claims (11)
- Working cylinder (1) having a working piston (10) which separates a working chamber (11) from a ventilation chamber (12), having a piston rod (7, 13) penetrating the working chamber (11) and the ventilation chamber (12) and having a sensor (16, 17, 18) for recording the position of the working piston (10), characterised in that the piston rod led through the working chamber (11) is configured as a hollow-cylindrical plunger body (13) with an axial duct (13') and represents an air-conveying connection, leading through a partition (19) bounding the working chamber (11), between the ventilation chamber (12) and an external air location (29) with which the working chamber (11) can be connected when air is removed from it, and that the sensor is configured as a hollow-cylindrical sensor (16, 17, 18) which surrounds the plunger body (13).
- Working cylinder according to Claim 1, characterised in that the sensor (16, 17, 18) is located in the region where the piston rod (7, 13) passes through the working chamber.
- Working cylinder according to Claim 1 or 2, characterised in that one end of the plunger body (13) engaging in the hollow-cylindrical sensor (16, 17, 18) is connected to a radial duct (30) of the piston rod (7), that the radial duct (30) opens into the ventilation chamber (12), and that the plunger body (13) has an axial passage (31) to the external air location (29) at its other end.
- Working cylinder according to Claim 1, 2 or 3, characterised in that the sensor (16, 17, 18) is configured as a tubular sensor with a hollow-cylindrical coil former (16) with coil (17) and a similarly hollow-cylindrical screening sleeve (18) surrounding this coil (17) and that the hollow-cylindrical plunger body (13) consists of an aluminium material.
- Working cylinder according to Claim 1, characterised in that the plunger body (13) is connected, at least indirectly, to the working piston (10).
- Working cylinder according to Claim 4, characterised in that the coil former (16), together with the coil (17) and the screening sleeve (18), is supported on the partition (19).
- Working cylinder according to one of Claims 1 or 6, characterised in that the partition (19) carries, in a parallel-axis arrangement, solenoid valves (27, 28) for supplying air to and removing air from the working chamber (11).
- Working cylinder according to one of Claims 1, 6 or 7, characterised in that a pressure-relieved control unit chamber (22) is provided on the side of the partition (19) opposite to the working chamber (11).
- Working cylinder according to Claim 8, characterised in that the control unit chamber (22), the sensor (16, 17, 18) and the plunger body (13) are connected to the external air location (29).
- Working cylinder according to at least one of Claims 1 to 9, characterised in that when air is removed from the working chamber (11), the ventilation air for the ventilation chamber (12) is brought in from the working chamber (11) via the axial duct (13') of the plunger body (13) and the hollow sensor (16, 17, 18).
- Working cylinder according to at least one of Claims 1 to 10, characterised in that the working cylinder (1) is used as the clutch positioner for actuating a clutch for vehicle engines and that the signals of the sensor (16, 17, 18) giving the current position of the working piston (10), its distance traversed and its velocity can be analysed in an electronic switching device for the clutch.
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