EP2577070A1 - Device having a pneumatic actuating cylinder, and method for controlling a device of said type - Google Patents

Device having a pneumatic actuating cylinder, and method for controlling a device of said type

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EP2577070A1
EP2577070A1 EP11709006.8A EP11709006A EP2577070A1 EP 2577070 A1 EP2577070 A1 EP 2577070A1 EP 11709006 A EP11709006 A EP 11709006A EP 2577070 A1 EP2577070 A1 EP 2577070A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pneumatic
actuating cylinder
pneumatic piston
piston
brake
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11709006.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Armin Brosch
Detlef Schmidt
Jens Willms
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ZF CV Systems Hannover GmbH
Original Assignee
Wabco GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2577070A1 publication Critical patent/EP2577070A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/06—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor involving features specific to the use of a compressible medium, e.g. air, steam
    • F15B11/072—Combined pneumatic-hydraulic systems
    • F15B11/076—Combined pneumatic-hydraulic systems with pneumatic drive or displacement and speed control or stopping by hydraulic braking
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    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
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    • F15B15/262—Locking mechanisms using friction, e.g. brake pads
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
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    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0212—Details of pistons for master or slave cylinders especially adapted for fluid control

Definitions

  • the invention relates to a device with a pneumatic actuating cylinder according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention further relates to a method for controlling such a device according to claim 7.
  • Pneumatic actuators are used as actuators in various applications.
  • an advantageous application is to realize an automatic clutch actuation in conjunction with automated gearshift systems via a pneumatic actuating cylinder.
  • the driver can be relieved.
  • the switching operations can be completely automated. Since compressed air is available anyway in commercial vehicles, the use of a pneumatic actuating cylinder is cheaper than a hydraulic actuating cylinder.
  • the invention has for its object to provide a device with a pneumatic actuating cylinder and a method for controlling such a device in which with little effort a sensitive position adjustment of the actuating cylinder is possible even with non-linear counterforce course of an actuatable by the actuating cylinder object.
  • the invention has the advantage of allowing an easy-to-implement design extension, namely by the provision of an arbitrarily actuated brake element, an improved fine control in the positioning of the actuating cylinder even in highly non-linear courses of the opposing force.
  • the arbitrarily actuated brake element can be realized in various designs. Can be used all components that allow targeted braking or holding the position of the pneumatic piston of the actuating cylinder or a movable component.
  • the term "brake element" not only includes conventional brakes, but also all other elements which permit such braking or holding of the pneumatic piston or a component movable therewith, whereby the brake element must be able to be operated arbitrarily held any positions.
  • Another advantage of the invention is that fewer valves are required to operate the device than in prior art solutions. For example, only one pneumatic valve for actuating the actuating cylinder and one valve for actuating the brake element are required instead of four pneumatic solenoid valves.
  • the brake element has a double-acting hydraulic cylinder with a hydraulic piston.
  • the hydraulic piston is mechanically connected to the pneumatic piston or a movable by means of the pneumatic piston member.
  • the brake element also has an arbitrarily actuable valve device in a hydraulic connection line between two hydraulic pressure chambers, which are formed on mutually opposite sides of the hydraulic piston.
  • the pneumatic actuating cylinder is supplemented by a hydraulic control volume.
  • the hydraulic control volume can be made relatively small due to the incompressibility of the hydraulic medium. In this case, it is particularly not necessary to provide a complex complete hydraulic system with a pump, but only a small-scale self-contained system. As a result, the maintenance of the brake element can be kept low.
  • hydraulic control volume has the advantage that hydraulic systems provide a good control performance, in particular by the fact that the hydraulic medium is incompressible and thus allows targeted braking and holding the pneumatic piston at arbitrarily defined positions.
  • the valve device has at least one open position in which the hydraulic pressure chambers are connected, and at least one closed position in which the hydraulic pressure chambers are shut off from each other. This allows a defined holding of the pneumatic piston in arbitrarily predetermined positions.
  • the brake element on an arbitrarily operable brake with at least one brake pad which is movable upon actuation of the brake against the pneumatic piston or a movable means of the pneumatic piston component, in particular a piston rod.
  • the brake may be a hydraulically actuated brake or an electric motor-operated brake.
  • a pneumatically actuated brake is used.
  • the same pressure medium for the actuation of the brake can be used as for the actuation of the pneumatic actuating cylinder.
  • the brake can z. B. be configured as a friction brake.
  • the pneumatic actuating cylinder is designed as a single-acting clutch actuating cylinder for actuating a vehicle clutch. This allows easy operation of the pneumatic actuator with only one pneumatic valve.
  • the pneumatic actuating cylinder has a working side and a side facing away from the working side
  • the brake element is arranged on the back.
  • the brake element is actuated shortly before or upon reaching a desired position of the pneumatic piston or an actuatable by means of the pneumatic piston component.
  • This allows a reliable and secure positioning can be achieved.
  • a braking reaction immanent delayed reaction can be compensated.
  • the method can be implemented, for example, by appropriate software programming of an electronic control unit controlling the brake element.
  • a vehicle clutch can be actuated by means of the pneumatic actuating cylinder. The brake element is actuated upon reaching the disengagement position of the vehicle clutch.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a device with a
  • Figure 2 shows a second embodiment of a device with a
  • FIG. 1 shows a pneumatic actuating cylinder 1, which has a pneumatic piston 2.
  • a piston rod 3 is connected, which protrudes in the illustration of Figure 1 right from the actuating cylinder 1 and is used to actuate an external object.
  • a vehicle clutch is actuated by means of the piston rod 3.
  • the vehicle coupling is symbolized in the representation by an arrow 4, which symbolizes the direction of action of the force F exerted by the vehicle coupling on the piston rod 3.
  • the actuating cylinder 1 has a compressed air chamber 10.
  • the compressed air chamber 10 is connected via a pneumatic valve, for. B. in the form of a trained as 3- / 2-way valve electromagnetically actuated valve 5, connected to a compressed air source 6.
  • a 3-position valve can be used, which still has a pressure-holding position in addition to the switching positions provided in the illustrated valve 5.
  • valve 5 compressed air can be fed from the compressed air source 6 in the compressed air chamber 10 or discharged from the compressed air chamber 10 into the atmosphere.
  • a corresponding force is exerted on the vehicle clutch 4 via the pneumatic piston 2 and the piston rod 3, can be actuated via the vehicle clutch in the release direction.
  • the pneumatic piston 2 On its side facing away from the piston rod 3, the pneumatic piston 2 has a rearward piston rod 7, which protrudes from the housing of the actuating cylinder 1. Also on the back 17, d. H. the piston rod 3 side 16 facing away from the actuating cylinder 1, a brake element 15 is arranged, which has a double-acting hydraulic cylinder 8.
  • the hydraulic cylinder 8 is screwed or flanged, for example, to the housing of the pneumatic actuating cylinder 1.
  • the hydraulic cylinder 8 has a hydraulic piston 9 which is connected to the rear piston rod 7. Through the connection via the rear piston rod 7 of the pneumatic piston 2 and the hydraulic piston 9 always perform the same movements.
  • the hydraulic pressure chambers 1 1, 12 are connected via hydraulic lines with a hydraulic valve 13.
  • the hydraulic valve 13 has two switching positions, namely an open position in which the hydraulic pressure chambers 1 1, 12 are connected, and a closed position in which the hydraulic pressure chambers 1 1, 1 2 are shut off from each other.
  • the hydraulic valve 13 may, for. B. be designed as electromagnetically operable 2/2-way valve. By pressing the electromagnet of the Hydraulic valve 13 can be activated either the open position or the closed position.
  • a throttle 14 is additionally arranged in the connecting line between the hydraulic valve 13 and the hydraulic pressure chamber 1 1, .
  • the flow between the hydraulic pressure chambers 1 1, 12 are throttled to a desired value.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a device with a pneumatic actuating cylinder, wherein with respect to the actuating cylinder 1, the pneumatic valve 5 and the compressed air source 6, the same explanations apply as for the embodiment of Figure 1.
  • the brake element according to Figure 2 has a pneumatically actuated brake.
  • the brake has a pneumatic actuating cylinder 20.
  • the pneumatic actuating cylinder 20 has a pneumatic piston 21 and a piston rod 22 which is in communication with a first brake pad 23.
  • About a pneumatic actuation of a compressed air chamber 27 of the actuating cylinder 20 can be pressed against the rear piston rod 7 via the pneumatic piston 21 and the piston rod 22 of the brake pad 23.
  • a second brake pad 24 is disposed on the opposite side of the rear piston rod 7.
  • the second brake pad 24 is supported on an abutment block 25, which is connected via a connecting plate 26 with the actuating cylinder 20.
  • the brake pads 23, 24 can act, for example in the form of a friction brake on the rear piston rod 7 and decelerate and hold them.
  • the rear piston rod 7 may also be roughened to improve the braking effect or be provided with a defined grain or grooves.
  • the compressed air chamber 27 of the actuating cylinder 20 is connected via a second pneumatic valve 28 which is electromagnetically actuated, optionally with the compressed air source 6 or with the atmosphere connectable. This can Pressure in the compressed air chamber 27 arbitrarily built or degraded and thus the brake can be operated arbitrarily.

Abstract

The invention relates to a device having a pneumatic actuating cylinder (1), wherein the actuating cylinder (1) has at least one pneumatic piston (2) and a brake element (15) which can be actuated in an arbitrary manner and which is connected to the pneumatic piston (2) or to a component (3, 7) which can be moved by means of the pneumatic piston (2), wherein a movement of the pneumatic piston (2) can be braked or suppressed by an actuation of the brake element (15). The invention also relates to a method for controlling a device of said type.

Description

Einrichtung mit einem pneumatischen Stellzylinder und Verfahren zur Steuerung einer solchen Einrichtung  Device with a pneumatic actuating cylinder and method for controlling such a device
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem pneumatischen Stellzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Einrichtung gemäß dem Patentanspruch 7. The invention relates to a device with a pneumatic actuating cylinder according to the preamble of patent claim 1. The invention further relates to a method for controlling such a device according to claim 7.
Pneumatische Stellzylinder werden als Aktuatoren in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Im Bereich der Nutzfahrzeugtechnik (Lastkraftwagen, Omnibusse) besteht eine vorteilhafte Anwendung darin, in Verbindung mit automatisierten Getriebeschaltsystemen über einen pneumatischen Stellzylinder eine automatische Kupplungsbetätigung zu realisieren. Hierdurch kann der Fahrer entlastet werden. Die Schaltvorgänge können vollständig automatisiert werden. Da in Nutzfahrzeugen ohnehin Druckluft zur Verfügung steht, ist der Einsatz eines pneumatischen Stellzylinders günstiger als ein hydraulischer Stellzylinder. Pneumatic actuators are used as actuators in various applications. In the field of commercial vehicle technology (trucks, buses), an advantageous application is to realize an automatic clutch actuation in conjunction with automated gearshift systems via a pneumatic actuating cylinder. As a result, the driver can be relieved. The switching operations can be completely automated. Since compressed air is available anyway in commercial vehicles, the use of a pneumatic actuating cylinder is cheaper than a hydraulic actuating cylinder.
Bei der Kupplungsbetätigung kommt es darauf an, insbesondere im Bereich des Kupplungsdruckpunkts feinfühlig Stellbewegungen mittels des Stellzylinders ausführen zu können. Übliche Fahrzeugkupplungen haben eine Kraft-/Weg-Kennlinie, die zunächst etwa linear bis zu einem Maximum, das etwa beim Kupplungsdruckpunkt liegt, ansteigt. Jenseits des Maximums fällt die Kennlinie wieder mehr oder weniger stark ab. Dies hat den Effekt, dass der zum Erreichen des Kraftmaximums in dem Stellzylinder aufgebaute Druck nach Überschreiten des Maximums zu hoch ist, um eine Position in der Nähe des Maximums zu halten. Dies wird bisher durch relativ aufwendige Regelungsalgorithmen bei der Steuerung des Stellzylinder-Drucks derart berücksichtigt, dass auch eine relativ feinfühlige Positionseinstellung im Bereich des Kupplungsdruckpunkts möglich ist. Alternativ werden pneumatische Ventile zur Drucksteuerung im Stellzylinder mit unterschiedlichen Durchlassquerschnitten parallel zueinander geschaltet, um hierüber die Feinfühligkeit der Einstellung zu optimieren. In the case of clutch actuation, it is important to be able to perform sensitively positioning movements by means of the actuating cylinder, in particular in the region of the clutch pressure point. Conventional vehicle clutches have a force / displacement characteristic, which initially increases approximately linearly up to a maximum, which is approximately at the clutch pressure point. Beyond the maximum, the characteristic again falls more or less strongly. This has the effect that the pressure built up to reach the maximum force in the actuating cylinder is too high after the maximum is exceeded in order to maintain a position in the vicinity of the maximum. This is so far taken into account relatively complex control algorithms in the control of the actuating cylinder pressure such that even a relatively sensitive position adjustment in the range of the clutch pressure point is possible. Alternatively, pneumatic valves for pressure control in the actuating cylinder with different passage cross-sections are connected in parallel to each other in order to optimize the sensitivity of the setting.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung mit einem pneumatischen Stellzylinder sowie ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Einrichtung anzugeben, bei der mit wenig Aufwand eine feinfühlige Positionseinstellung des Stellzylinders auch bei nichtlinearem Gegenkraftverlauf eines durch den Stellzylinder zu betätigenden Objekts möglich ist. The invention has for its object to provide a device with a pneumatic actuating cylinder and a method for controlling such a device in which with little effort a sensitive position adjustment of the actuating cylinder is possible even with non-linear counterforce course of an actuatable by the actuating cylinder object.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an. This object is achieved by the invention specified in claims 1 and 7. The dependent claims indicate advantageous developments of the invention.
Die Erfindung hat den Vorteil, mit einer einfach zu realisierenden konstruktiven Erweiterung, nämlich durch das Vorsehen eines willkürlich betätigbaren Bremselements, eine verbesserte Feinregelung bei der Positionierung des Stellzylinders auch bei stark nichtlinearen Verläufen der Gegenkraft zu ermöglichen. Das willkürlich betätigbare Bremselement kann in verschiedenen Ausführungen realisiert werden. Verwendbar sind alle Bauteile, die eine gezielte Abbremsung oder ein Halten der Position des Pneumatikkolbens des Stellzylinders bzw. eines damit bewegbaren Bauteils erlauben. Insofern erfasst der Begriff „Bremselement" neben klassischen Bremsen auch alle sonstigen Elemente, die ein solches Abbremsen oder Halten des Pneumatikkolbens oder eines damit bewegbaren Bauteils erlauben, wobei das Bremselement willkürlich betätigbar sein muss. Mittels des Bremselements kann der Pneumatikkolben oder ein damit bewegbares Bauteil an beliebigen Positionen gehalten werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass weniger Ventile zur Betätigung der Einrichtung erforderlich sind als bei vorbekannten Lösungen. So sind beispielsweise nur ein pneumatisches Ventil zur Betätigung des Stellzylinders und ein Ventil zur Betätigung des Bremselement erforderlich, statt bisher vier pneumatische Magnetventile. The invention has the advantage of allowing an easy-to-implement design extension, namely by the provision of an arbitrarily actuated brake element, an improved fine control in the positioning of the actuating cylinder even in highly non-linear courses of the opposing force. The arbitrarily actuated brake element can be realized in various designs. Can be used all components that allow targeted braking or holding the position of the pneumatic piston of the actuating cylinder or a movable component. In this respect, the term "brake element" not only includes conventional brakes, but also all other elements which permit such braking or holding of the pneumatic piston or a component movable therewith, whereby the brake element must be able to be operated arbitrarily held any positions. Another advantage of the invention is that fewer valves are required to operate the device than in prior art solutions. For example, only one pneumatic valve for actuating the actuating cylinder and one valve for actuating the brake element are required instead of four pneumatic solenoid valves.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Bremselement einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder mit einem Hydraulikkolben auf. Der Hydraulikkolben ist mit dem Pneumatikkolben oder einem mittels des Pneumatikkolbens bewegbaren Bauteil mechanisch verbunden. Das Bremselement weist zudem eine willkürlich betätigbare Ventileinrichtung in einer hydraulischen Verbindungsleitung zwischen zwei hydraulischen Druckkammern auf, die auf einander gegenüber liegenden Seiten des Hydraulikkolbens gebildet sind. Hierdurch wird der pneumatische Stellzylinder um ein hydraulisches Regelvolumens ergänzt. Das hydraulische Regelvolumen kann aufgrund der Inkompressibilität des Hydraulikmediums relativ klein gebaut werden. Hierbei ist es insbesondere nicht erforderlich, eine aufwendige vollständige Hydraulikanlage mit einer Pumpe vorzusehen, sondern lediglich ein kleinbauendes in sich geschlossenes System. Hierdurch kann der Wartungsaufwand für das Bremselement gering gehalten werden. According to an advantageous development of the invention, the brake element has a double-acting hydraulic cylinder with a hydraulic piston. The hydraulic piston is mechanically connected to the pneumatic piston or a movable by means of the pneumatic piston member. The brake element also has an arbitrarily actuable valve device in a hydraulic connection line between two hydraulic pressure chambers, which are formed on mutually opposite sides of the hydraulic piston. As a result, the pneumatic actuating cylinder is supplemented by a hydraulic control volume. The hydraulic control volume can be made relatively small due to the incompressibility of the hydraulic medium. In this case, it is particularly not necessary to provide a complex complete hydraulic system with a pump, but only a small-scale self-contained system. As a result, the maintenance of the brake element can be kept low.
Die Ergänzung eines hydraulischen Regelvolumens hat den Vorteil, dass hydraulische Systeme eine gute Regelperformance bieten, insbesondere dadurch, dass das Hydraulikmedium inkompressibel ist und damit ein gezieltes Bremsen und Halten des Pneumatikkolbens an willkürlich definierten Positionen erlaubt. The addition of a hydraulic control volume has the advantage that hydraulic systems provide a good control performance, in particular by the fact that the hydraulic medium is incompressible and thus allows targeted braking and holding the pneumatic piston at arbitrarily defined positions.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Ventileinrichtung wenigstens eine Öffnungsstellung auf, in der die hydraulischen Druckkammern verbunden sind, und wenigstens eine Schließstellung, in der die hydraulischen Druckkammern voneinander abgesperrt sind. Dies erlaubt ein definiertes Halten des Pneumatikkolbens in willkürlich vorgegebenen Positionen. According to an advantageous embodiment of the invention, the valve device has at least one open position in which the hydraulic pressure chambers are connected, and at least one closed position in which the hydraulic pressure chambers are shut off from each other. This allows a defined holding of the pneumatic piston in arbitrarily predetermined positions.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Bremselement eine willkürlich betätigbare Bremse mit wenigstens einem Bremsbelag auf, der bei Betätigung der Bremse gegen den Pneumatikkolben oder ein mittels des Pneumatikkolbens bewegbares Bauteil, insbesondere eine Kolbenstange, bewegbar ist. Dies erlaubt vorteilhaft die Verwendung unterschiedlichster Konstruktionen für die Bremse. Beispielsweise kann es sich um eine hydraulisch betätigbare Bremse oder eine elektromotorisch betätigbare Bremse handeln. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine pneumatisch betätigbare Bremse eingesetzt. Hierdurch kann vorteilhaft das gleiche Druckmedium für die Betätigung der Bremse verwendet werden wie für die Betätigung des pneumatischen Stellzylinders. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Realisierung des willkürlich betätigbaren Bremselements. Die Bremse kann z. B. als Reibungsbremse ausgestaltet sein. According to an advantageous embodiment of the invention, the brake element on an arbitrarily operable brake with at least one brake pad, which is movable upon actuation of the brake against the pneumatic piston or a movable means of the pneumatic piston component, in particular a piston rod. This advantageously allows the use of different designs for the brake. For example, it may be a hydraulically actuated brake or an electric motor-operated brake. In an advantageous embodiment of the invention, a pneumatically actuated brake is used. As a result, advantageously, the same pressure medium for the actuation of the brake can be used as for the actuation of the pneumatic actuating cylinder. This allows a particularly cost-effective implementation of the arbitrarily actuated brake element. The brake can z. B. be configured as a friction brake.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der pneumatische Stellzylinder als einfach wirkender Kupplungsbetätigungszylinder zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung ausgebildet. Dies erlaubt eine einfache Betätigung des pneumatischen Stellzylinders mit nur einem Pneumatikventil. According to an advantageous embodiment of the invention, the pneumatic actuating cylinder is designed as a single-acting clutch actuating cylinder for actuating a vehicle clutch. This allows easy operation of the pneumatic actuator with only one pneumatic valve.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind folgende Merkmale vorgesehen: According to an advantageous embodiment of the invention, the following features are provided:
a) der pneumatische Stellzylinder weist eine Arbeitsseite und eine der Arbeitsseite abgewandte Rückseite auf, a) the pneumatic actuating cylinder has a working side and a side facing away from the working side,
b) die Stellbewegung des Pneumatikkolbens ist an der Arbeitsseite an ein in der Umgebung befindliches Bauteil abgebbar, b) the adjusting movement of the pneumatic piston is deliverable on the working side to a component located in the environment,
c) das Bremselement ist an der Rückseite angeordnet. Dies erlaubt einen besonders kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung, so dass die erfindungsgemäße Einrichtung leicht in vorhandene Anwendungen zu integrieren ist. c) the brake element is arranged on the back. This allows a particularly compact design of the device according to the invention, so that the device according to the invention is easy to integrate into existing applications.
Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung der zuvor beschriebenen Art ist vorgesehen: In an advantageous method for controlling a device of the type described above is provided:
a) sofern der Pneumatikkolben ausgefahren werden soll, wird eine Druckluftkammer des pneumatischen Stellzylinders mit Druckluft beaufschlagt, wobei das Bremselement unbetätigt ist, a) if the pneumatic piston is to be extended, a compressed air chamber of the pneumatic actuating cylinder is pressurized with compressed air, wherein the brake element is unconfirmed,
b) sofern der Pneumatikkolben eingefahren werden soll, wird Druckluft aus der Druckluftkammer entlüftet, wobei das Bremselement unbetätigt ist, b) if the pneumatic piston is to be retracted, compressed air is vented from the compressed air chamber, wherein the brake element is unconfirmed,
c) sofern der Pneumatikkolben nicht bewegt werden soll, wird das c) if the pneumatic piston is not to be moved, the
Bremselement betätigt.  Brake element actuated.
Dies hat gegenüber vorbekannten Verfahren den Vorteil, dass bezüglich der Steuerung des pneumatischen Stellzylinders nur noch eine Art Vorsteuerung erforderlich ist. Die eigentliche genaue Positionierung kann durch Betätigung des Bremselements erfolgen. Durch die Druckluft wird damit lediglich die Kraft zum Bewegen des Stellzylinders, z. B. zum Öffnen der Kupplung, zur Verfügung gestellt. This has the advantage over prior art methods that with respect to the control of the pneumatic actuating cylinder only one kind of pilot control is required. The actual exact positioning can be done by pressing the brake element. By the compressed air is thus only the force to move the actuator cylinder, z. B. for opening the clutch, provided.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Bremselement kurz vor oder bei Erreichen einer Sollposition des Pneumatikkolbens oder eines mittels des Pneumatikkolbens betätigbaren Bauteils betätigt. Hierdurch kann eine zuverlässige und sichere Positionierung erreicht werden. Insbesondere durch ein Betätigen des Bremselements kurz vor Erreichen der Sollposition kann eine dem Bremselement immanente verzögerte Reaktion kompensiert werden. Das Verfahren kann beispielsweise durch entsprechende Software-Programmierung eines das Bremselement steuernden elektronischen Steuergeräts realisiert werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mittels des pneumatischen Stellzylinders eine Fahrzeugkupplung betätigbar. Das Bremselement wird bei Erreichen der Ausrückposition der Fahrzeugkupplung betätigt. According to an advantageous embodiment of the invention, the brake element is actuated shortly before or upon reaching a desired position of the pneumatic piston or an actuatable by means of the pneumatic piston component. This allows a reliable and secure positioning can be achieved. In particular, by pressing the brake element shortly before reaching the desired position, a braking reaction immanent delayed reaction can be compensated. The method can be implemented, for example, by appropriate software programming of an electronic control unit controlling the brake element. According to an advantageous embodiment of the invention, a vehicle clutch can be actuated by means of the pneumatic actuating cylinder. The brake element is actuated upon reaching the disengagement position of the vehicle clutch.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings.
Es zeigen Show it
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung mit einem Figure 1 shows a first embodiment of a device with a
pneumatischen Stellzylinder und  pneumatic actuating cylinder and
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung mit einem Figure 2 shows a second embodiment of a device with a
pneumatischen Stellzylinder.  pneumatic actuating cylinder.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet. In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements.
In der Figur 1 ist ein pneumatischer Stellzylinder 1 erkennbar, der einen Pneumatikkolben 2 aufweist. Mit dem Pneumatikkolben 2 ist eine Kolbenstange 3 verbunden, die in der Darstellung gemäß Figur 1 rechts aus dem Stellzylinder 1 herausragt und zur Betätigung eines externen Objekts dient. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass mittels der Kolbenstange 3 eine Fahrzeugkupplung betätigt wird. Die Fahrzeugkupplung wird in der Darstellung durch einen Pfeil 4 symbolisiert, der die Wirkungsrichtung der von der Fahrzeugkupplung auf die Kolbenstange 3 ausgeübten Gegenkraft F symbolisiert. FIG. 1 shows a pneumatic actuating cylinder 1, which has a pneumatic piston 2. With the pneumatic piston 2, a piston rod 3 is connected, which protrudes in the illustration of Figure 1 right from the actuating cylinder 1 and is used to actuate an external object. According to the exemplary embodiment, it is assumed that a vehicle clutch is actuated by means of the piston rod 3. The vehicle coupling is symbolized in the representation by an arrow 4, which symbolizes the direction of action of the force F exerted by the vehicle coupling on the piston rod 3.
Der Stellzylinder 1 weist eine Druckluftkammer 10 auf. Die Druckluftkammer 10 ist über ein pneumatisches Ventil, z. B. in Form eines als 3-/2- Wege-Ventil ausgebildeten elektromagnetisch betätigbaren Ventils 5, mit einer Druckluftquelle 6 verbunden. Statt des dargestellten Ventils 5 mit zwei Stellungen kann auch ein 3-Stellungs-Ventil verwendet werden, das neben den beim dargestellten Ventil 5 vorgesehenen Schaltstellungen noch eine Druckhalte-Stellung aufweist. The actuating cylinder 1 has a compressed air chamber 10. The compressed air chamber 10 is connected via a pneumatic valve, for. B. in the form of a trained as 3- / 2-way valve electromagnetically actuated valve 5, connected to a compressed air source 6. Instead of the illustrated valve 5 with two positions, a 3-position valve can be used, which still has a pressure-holding position in addition to the switching positions provided in the illustrated valve 5.
Mittels des Ventils 5 kann Druckluft von der Druckluftquelle 6 in die Druckluftkammer 10 eingespeist oder aus der Druckluftkammer 10 in die Atmosphäre abgeführt werden. Durch entsprechende Druckeinstellung in der Druckluftkammer 10 wird über den Pneumatikkolben 2 und die Kolbenstange 3 eine entsprechende Kraft auf die Fahrzeugkupplung 4 ausgeübt, über die Fahrzeugkupplung in Ausrückrichtung betätigt werden kann. By means of the valve 5 compressed air can be fed from the compressed air source 6 in the compressed air chamber 10 or discharged from the compressed air chamber 10 into the atmosphere. By appropriate pressure setting in the compressed air chamber 10, a corresponding force is exerted on the vehicle clutch 4 via the pneumatic piston 2 and the piston rod 3, can be actuated via the vehicle clutch in the release direction.
Auf seiner der Kolbenstange 3 abgewandten Seite weist der Pneumatikkolben 2 eine rückwärtige Kolbenstange 7 auf, die aus dem Gehäuse des Stellzylinders 1 herausragt. Ebenfalls auf der Rückseite 17, d. h. der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite 16 des Stellzylinders 1 , ist ein Bremselement 15 angeordnet, das einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder 8 aufweist. Der hydraulische Zylinder 8 ist beispielsweise an das Gehäuse des pneumatischen Stellzylinders 1 angeschraubt oder angeflanscht. Der hydraulische Zylinder 8 weist einen Hydraulikkolben 9 auf, der mit der rückwärtigen Kolbenstange 7 verbunden ist. Durch die Verbindung über die rückwärtige Kolbenstange 7 führen der Pneumatikkolben 2 und der Hydraulikkolben 9 immer gleiche Bewegungen aus. On its side facing away from the piston rod 3, the pneumatic piston 2 has a rearward piston rod 7, which protrudes from the housing of the actuating cylinder 1. Also on the back 17, d. H. the piston rod 3 side 16 facing away from the actuating cylinder 1, a brake element 15 is arranged, which has a double-acting hydraulic cylinder 8. The hydraulic cylinder 8 is screwed or flanged, for example, to the housing of the pneumatic actuating cylinder 1. The hydraulic cylinder 8 has a hydraulic piston 9 which is connected to the rear piston rod 7. Through the connection via the rear piston rod 7 of the pneumatic piston 2 and the hydraulic piston 9 always perform the same movements.
Auf der einen Seite des Hydraulikkolbens 9 ist eine erste hydraulische Druckkammer 1 1 und auf der anderen Seite des Hydraulikkolbens 9 ist eine zweite hydraulische Druckkammer 12 angeordnet. Die hydraulischen Druckkammern 1 1 , 12 sind über Hydraulikleitungen mit einem hydraulischen Ventil 13 verbunden. Das hydraulische Ventil 13 weist zwei Schaltstellungen auf, nämlich eine Öffnungsstellung, in der die hydraulischen Druckkammern 1 1 , 12 verbunden sind, und eine Schließstellung, in der die hydraulischen Druckkammern 1 1 , 1 2 voneinander abgesperrt sind. Das hydraulische Ventil 13 kann z. B. als elektromagnetisch betätigbares 2/2- Wege-Ventil ausgebildet sein. Durch Betätigung des Elektromagneten des hydraulischen Ventils 13 kann wahlweise die Öffnungsstellung oder die Schließstellung aktiviert werden. On one side of the hydraulic piston 9 is a first hydraulic pressure chamber 1 1 and on the other side of the hydraulic piston 9, a second hydraulic pressure chamber 12 is arranged. The hydraulic pressure chambers 1 1, 12 are connected via hydraulic lines with a hydraulic valve 13. The hydraulic valve 13 has two switching positions, namely an open position in which the hydraulic pressure chambers 1 1, 12 are connected, and a closed position in which the hydraulic pressure chambers 1 1, 1 2 are shut off from each other. The hydraulic valve 13 may, for. B. be designed as electromagnetically operable 2/2-way valve. By pressing the electromagnet of the Hydraulic valve 13 can be activated either the open position or the closed position.
In der Verbindungsleitung zwischen dem hydraulischen Ventil 13 und der hydraulischen Druckkammer 1 1 ist zusätzlich eine Drossel 14 angeordnet. Über die Drossel 14 kann die Strömung zwischen den hydraulischen Druckkammern 1 1 , 12 auf einen gewünschten Wert gedrosselt eingestellt werden. In the connecting line between the hydraulic valve 13 and the hydraulic pressure chamber 1 1, a throttle 14 is additionally arranged. About the throttle 14, the flow between the hydraulic pressure chambers 1 1, 12 are throttled to a desired value.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung mit einem pneumatischen Stellzylinder, wobei bezüglich des Stellzylinders 1 , des Pneumatikventils 5 und der Druckluftquelle 6 die gleichen Erläuterungen gelten wie für die Ausführungsform gemäß Figur 1 . 2 shows a second embodiment of a device with a pneumatic actuating cylinder, wherein with respect to the actuating cylinder 1, the pneumatic valve 5 and the compressed air source 6, the same explanations apply as for the embodiment of Figure 1.
Das Bremselement gemäß Figur 2 weist eine pneumatisch betätigbare Bremse auf. Die Bremse weist einen pneumatischen Stellzylinder 20 auf. Der pneumatische Stellzylinder 20 weist einen Pneumatikkolben 21 und eine Kolbenstange 22 auf, die mit einem ersten Bremsbelag 23 in Verbindung steht. Über eine Druckluftbetätigung einer Druckluftkammer 27 des Stellzylinders 20 kann über den Pneumatikkolben 21 und die Kolbenstange 22 der Bremsbelag 23 gegen die rückwärtige Kolbenstange 7 gepresst werden. Als Gegenlager zum ersten Bremsbelag 23 ist ein zweiter Bremsbelag 24 auf der gegenüberliegenden Seite der rückwärtigen Kolbenstange 7 angeordnet. Der zweite Bremsbelag 24 stützt sich an einem Gegenlagerblock 25 ab, der über eine Verbindungsplatte 26 mit dem Stellzylinder 20 verbunden ist. Die Bremsbeläge 23, 24 können beispielsweise in Form einer Reibungsbremse auf die rückwärtige Kolbenstange 7 einwirken und diese abbremsen und halten. Die rückwärtige Kolbenstange 7 kann zur Verbesserung der Bremswirkung auch aufgerauht sein oder mit einer definierten Maserung oder Rillen versehen sein. The brake element according to Figure 2 has a pneumatically actuated brake. The brake has a pneumatic actuating cylinder 20. The pneumatic actuating cylinder 20 has a pneumatic piston 21 and a piston rod 22 which is in communication with a first brake pad 23. About a pneumatic actuation of a compressed air chamber 27 of the actuating cylinder 20 can be pressed against the rear piston rod 7 via the pneumatic piston 21 and the piston rod 22 of the brake pad 23. As a counter bearing to the first brake pad 23, a second brake pad 24 is disposed on the opposite side of the rear piston rod 7. The second brake pad 24 is supported on an abutment block 25, which is connected via a connecting plate 26 with the actuating cylinder 20. The brake pads 23, 24 can act, for example in the form of a friction brake on the rear piston rod 7 and decelerate and hold them. The rear piston rod 7 may also be roughened to improve the braking effect or be provided with a defined grain or grooves.
Die Druckluftkammer 27 des Stellzylinders 20 ist über ein zweites pneumatisches Ventil 28, das elektromagnetisch betätigbar ist, wahlweise mit der Druckluftquelle 6 oder mit der Atmosphäre verbindbar. Hierdurch kann Druck in der Druckluftkammer 27 willkürlich aufgebaut oder abgebaut den und somit die Bremse willkürlich betätigt werden. The compressed air chamber 27 of the actuating cylinder 20 is connected via a second pneumatic valve 28 which is electromagnetically actuated, optionally with the compressed air source 6 or with the atmosphere connectable. This can Pressure in the compressed air chamber 27 arbitrarily built or degraded and thus the brake can be operated arbitrarily.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Einrichtung mit einem pneumatischen Stellzylinder (1 ), wobei der 1 . Device with a pneumatic actuating cylinder (1), wherein the
Stellzylinder (1 ) wenigstens einen Pneumatikkolben (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein willkürlich betätigbares Bremselement (15) aufweist, das mit dem Pneumatikkolben (2) oder einem mittels des Pneumatikkolbens (2) bewegbaren Bauteil (3, 7) verbunden ist, wobei eine Bewegung des Pneumatikkolbens (2) durch Betätigung des Bremselements (15) bremsbar oder unterdrückbar ist.  Actuating cylinder (1) has at least one pneumatic piston (2), characterized in that the device comprises an arbitrarily actuated brake element (15) connected to the pneumatic piston (2) or a by means of the pneumatic piston (2) movable component (3, 7) is, wherein a movement of the pneumatic piston (2) by actuation of the braking element (15) is braked or suppressible.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das 2. Device according to claim 1, characterized in that the
Bremselement (15) einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder (8) mit einem Hydraulikkolben (9) aufweist, der mit dem Pneumatikkolben (2) oder einem mittels des Pneumatikkolbens bewegbaren Bauteil (3, 7) mechanisch verbunden ist, und das Bremselement (15) eine willkürlich betätigbare Ventileinrichtung (13) in einer hydraulischen Verbindungsleitung zwischen zwei hydraulischen Druckkammern (1 1 , 12) aufweist, wobei die hydraulischen Druckkammern (1 1 , 12) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Hydraulikkolbens (9) gebildet sind.  Brake element (15) has a double-acting hydraulic cylinder (8) with a hydraulic piston (9) which is mechanically connected to the pneumatic piston (2) or a movable means of the pneumatic piston member (3, 7), and the brake element (15) a Arbitrarily operable valve means (13) in a hydraulic connecting line between two hydraulic pressure chambers (1 1, 12), wherein the hydraulic pressure chambers (1 1, 12) on opposite sides of the hydraulic piston (9) are formed.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (13) wenigstens eine Öffnungsstellung, in der die hydraulischen Druckkammern (1 1 , 12) verbunden sind, und wenigstens eine Schließstellung aufweist, in der die hydraulischen Druckkammern (1 1 , 12) voneinander abgesperrt sind. 3. Device according to claim 2, characterized in that the valve device (13) at least one open position in which the hydraulic pressure chambers (1 1, 12) are connected, and at least one closed position, in which the hydraulic pressure chambers (1 1, 12 ) are shut off from each other.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (15) eine willkürlich betätigbare Bremse (29) mit wenigstens einem Bremsbelag (23, 24) aufweist, der bei Betätigung der Bremse (29) gegen den Pneumatikkolben (2) oder ein mittels des Pneumatikkolbens bewegbares Bauteil (3, 7), insbesondere eine Kolbenstange, bewegbar ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the braking element (15) has an arbitrarily actuated brake (29) with at least one brake pad (23, 24) which upon actuation of the brake (29) against the pneumatic piston (2). or a movable by means of the pneumatic piston member (3, 7), in particular a piston rod, is movable.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Stellzylinder (1 ) als einfach wirkender Kupplungsbetätigungszylinder zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung (4) ausgebildet ist. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pneumatic actuating cylinder (1) is designed as a single-acting clutch actuating cylinder for actuating a vehicle clutch (4).
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 6. Device according to one of the preceding claims, characterized by the following features:
a) der pneumatische Stellzylinder (1 ) weist eine Arbeitsseite (16) und eine der Arbeitsseite (16) abgewandte Rückseite (1 7) auf, b) die Stellbewegung des Pneumatikkolbens (2) ist an der Arbeitsseite (16) an ein in der Umgebung befindliches Bauteil (4) abgebbar,  a) the pneumatic actuating cylinder (1) has a working side (16) and one of the working side (16) facing away from back (1 7), b) the adjusting movement of the pneumatic piston (2) is on the working side (16) to a in the environment located component (4) can be issued,
c) das Bremselement (15) ist an der Rückseite (17) angeordnet.  c) the brake element (15) is arranged on the rear side (17).
7. Verfahren zur Steuerung einer Einrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 7. A method for controlling a device according to claim 1, characterized by the following features:
a) sofern der Pneumatikkolben (2) ausgefahren werden soll, wird eine Druckluftkammer (10) des pneumatischen Stellzylinders (1 ) mit Druckluft beaufschlagt, wobei das Bremselement (15) unbetätigt ist,  a) if the pneumatic piston (2) to be extended, a compressed air chamber (10) of the pneumatic actuating cylinder (1) is acted upon with compressed air, wherein the brake element (15) is unconfirmed,
b) sofern der Pneumatikkolben eingefahren werden soll, wird Druckluft aus der Druckluftkammer (10) entlüftet, wobei das Bremselement (15) unbetätigt ist,  b) if the pneumatic piston is to be retracted, compressed air is vented from the compressed air chamber (10), wherein the brake element (15) is unconfirmed,
c) sofern der Pneumatikkolben (2) nicht bewegt werden soll, wird das Bremselement (15) betätigt.  c) if the pneumatic piston (2) is not to be moved, the brake element (15) is actuated.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das 8. The method according to claim 7, characterized in that the
Bremselement (15) kurz vor oder bei Erreichen einer Sollposition des Pneumatikkolbens (2) oder eines mittels des Pneumatikkolbens (2) bewegbaren Bauteils (3, 7) betätigt wird. Braking element (15) is actuated shortly before or upon reaching a desired position of the pneumatic piston (2) or a by means of the pneumatic piston (2) movable member (3, 7).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des pneumatischen Stellzylinders (1 ) eine Fahrzeugkupplung (4) betätigbar ist und das Bremselement (15) bei Erreichen der Ausrückposition der Fahrzeugkupplung (4) betätigt wird. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that by means of the pneumatic actuating cylinder (1) a vehicle clutch (4) is actuated and the brake element (15) is actuated upon reaching the disengagement position of the vehicle clutch (4).
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