AT512511A4 - Pressure-medium-operated piston-cylinder unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit (1) mit einem Gehäuse, mit einem Kolben (4), der in einem Zylinder (3) in Richtung einer Kolbenachse (4b) verschiebbar gelagert und gegen Verdrehen um die Kolbenachse (4b) durch eine Verdrehsicherung (20) gesichert ist, wobei die Verdrehsicherung (20) in einem vom Mantel (3a, 4a) des Zylinders (3) und des Kolbens (4) radial beabstandeten Bereich zwischen einer mit dem Kolben (4) drehfest verbundenen Kolbenstange (8) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist, und wobei zumindest ein Sicherungsteil (21) durch zumindest einen Wälzkörper (22) gebildet ist, welcher im Gehäuse (2) vorzugsweise in einer Tasche (24) des Gehäuses (2) drehbar angeordnet ist und welcher in eine parallel zur Kolbenachse (4b) ausgebildete Längsnut (25) in der Mantelfläche (8a) der Kolbenstange (8) hineinragt. Um mit geringem Fertigungs- und Bauaufwand die Position und den Hub des Kolbens (4) ermitteln zu können, ist vorgesehen, dass der Wälzkörper (22) über ein vorzugsweise Kugeln aufweisendes Wälzlager (26) in der Tasche (24) des Gehäuses (2) drehbar gelagert ist.The invention relates to a pressure-medium-actuated piston-cylinder unit (1) with a housing, with a piston (4) mounted in a cylinder (3) displaceable in the direction of a piston axis (4b) and against rotation about the piston axis (4b) an anti-twist device (20) is secured, the anti-rotation device (20) being radially spaced from the jacket (3a, 4a) of the cylinder (3) and the piston (4) between a piston rod (8) fixedly connected to the piston (4) ) and the housing (2) is arranged, and wherein at least one securing part (21) by at least one rolling element (22) is formed which in the housing (2) preferably in a pocket (24) of the housing (2) is rotatably arranged and which in a parallel to the piston axis (4b) formed longitudinal groove (25) in the lateral surface (8a) of the piston rod (8) protrudes. In order to be able to determine the position and the stroke of the piston (4) with little manufacturing and construction costs, it is provided that the rolling element (22) has a ball bearing (26) preferably in the pocket (24) of the housing (2). is rotatably mounted.
Description
[l?iinÄ2f^lÖ12 £014 [102012/50293 ’ 1 56458[l? iin? 2f? lÖ12 £ 014 [102012/50293 '1 56458
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Gehäuse, mit einem Kolben, der in einem Zylinder in Richtung einer Kolbenachse verschiebbar gelagert und gegen Verdrehen um die Kolbenachse durch eine Verdrehsicherung gesichert ist.The invention relates to a pressure-medium-actuated piston-cylinder unit with a housing, with a piston which is mounted displaceably in a cylinder in the direction of a piston axis and secured against rotation about the piston axis by a rotation.
Es ist bekannt, bei Kolben-Zylinder-Einheiten die Kolben mit einem oder mehreren Permanentmagneten zu bestücken, um den Kolbenweg und/oderdie Kolbenposition erfassen zu können. Das von den Magneten aufgebaute Feld ermöglicht es, bei Verwendung geeigneter Sensoren die Kolbenposition passiv zu delektieren. Um dies unabhängig von eventuellen Kolbenverdrehungen durchführen zu können, werden üblicherweise Ringmagnete eingesetzt.It is known in piston-cylinder units to equip the pistons with one or more permanent magnets in order to be able to detect the piston travel and / or the piston position. The field constructed by the magnets makes it possible to passively detect the piston position when using suitable sensors. In order to do this independently of possible piston rotations, usually ring magnets are used.
Weiters ist es bekannt, insbesondere bei Kupplungsaktuatorkolben, sogenannte 'Tauchsensoren" einzusetzen, welche zentral in einem Kupplungssteller-Gehäuse angeordnet sind und mittels eines kleines Ringmagneten die Position des Kolbens detektieren. Diese einfache Lösung bringt aber relativ große Platzprobleme mit sich.Furthermore, it is known, especially in Kupplungsaktuatorkolben, so-called 'immersion sensors " to use, which are arranged centrally in a clutch actuator housing and detect the position of the piston by means of a small ring magnet. However, this simple solution involves relatively large space problems.
Die Verwendung von Segmentmagneten an Stelle von Ringmagneten bringt Kostenvorteile - ein Segmentmagnet kostet zum Beispiel ein Zehntel eines Ringmagneten - und verursacht weniger Probleme bei der Platzaufteilung. Da aber Segmentmagnete nur in bestimmen Umfangsbereichen des Kolbens angeordnet sind, muss der Kolben allerdings gegen Verdrehung im Zylinder gesichert werden, was mit zusätzlichem konstruktivem Aufwand verbunden ist.The use of segment magnets in place of ring magnets brings cost advantages - a segment magnet, for example, costs one-tenth of a ring magnet - and causes fewer problems in the allocation of space. However, since segment magnets are arranged only in certain peripheral regions of the piston, the piston must, however, be secured against rotation in the cylinder, which is associated with additional design effort.
In der DE 33 19 525 A wird beispielsweise eine druckmittel betätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben vorgeschlagen, der einen Permanentmagneten trägt und einen oder mehrere magnetempfindliche Sensoren an der Peripherie des Zylinders aufweist. Der Permanentmagnet steht dabei in radial Richtung vom Kolben ab und ist in einer Längsnut des Zylindermantels geführt, um dabei eine Verdrehsicherung für den Kolben auszubilden.In DE 33 19 525 A, for example, a pressure medium-actuated piston-cylinder unit is proposed with a piston which carries a permanent magnet and having one or more magnet-sensitive sensors on the periphery of the cylinder. The permanent magnet is in the radial direction from the piston and is guided in a longitudinal groove of the cylinder jacket to thereby form an anti-rotation device for the piston.
Nachteilig ist dabei, dass zusätzliche Bearbeitungsschritte bei der Herstellung der Verdrehsicherung für die Kolben-Zylinder-Einheit erforderlich sind und dass die Abdichtung mittels ein oder mehrerer Dichtringe zwischen Zylindereinheit und Kolben nicht realisierbar ist.. 2A disadvantage is that additional processing steps in the production of the rotation for the piston-cylinder unit are required and that the seal by means of one or more sealing rings between the cylinder unit and piston is not feasible .. 2
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und mit geringem Fertigungs- und Bauaufwand die Position und den Hub des Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit zu ermitteln. Insbesondere soll auf möglichst einfache Weise eine Verdrehsicherung für den Kolben realisiert werden.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to determine the position and the stroke of the piston of a piston-cylinder unit with low manufacturing and construction costs. In particular, an anti-twist device for the piston should be realized in the simplest possible way.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Verdrehsicherung in einem vom Mantel des Zylinders bzw. des Kolbens beabstandeten Bereich zwischen dem Kolben oder einer mit dem Kolben drehfest verbundenen Kolbenstange und dem Gehäuse angeordnet ist.According to the invention this is achieved in that the rotation in a spaced-apart from the shell of the cylinder or the piston between the piston area or a non-rotatably connected to the piston rod and the housing is arranged.
Dadurch, dass die Verdrehsicherung in einem vom Mantel des Zylinders oder des Kolbens beabstandeten Bereich zwischen dem Kolben oder einer mit dem Kolben drehfest verbundenen Kolbenstange und dem Gehäuse angeordnet ist, sind keine weiteren Eingriffe im Zylinder erforderlich. Der Mantel des Kolbens sowie der Mantel des Zylinders können ohne vorspringende bzw. einspringende Bereiche ausgeführte werden, was die Fertigung wesentlich erleichtert.Characterized in that the rotation in a spaced-apart from the jacket of the cylinder or the piston between the piston area or a piston rotatably connected to the piston rod and the housing is arranged, no further interventions in the cylinder are required. The jacket of the piston and the shell of the cylinder can be executed without protruding or re-entrant areas, which facilitates the production considerably.
Vorzugsweise ist die Verdrehsicherung durch zumindest einen beweglichen oder elastischen Sicherungstell gebildet. Dadurch können Reibungsverluste minimiert werden.Preferably, the rotation is formed by at least one movable or elastic locking. As a result, friction losses can be minimized.
In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Sicherungsteil durch zumindest einen Wälzkörper gebildet ist, welcher in einer Tasche des Gehäuses drehbar angeordnet ist und welcher in eine parallel zur Kolbenachse ausgebildete Längsnut in der Mantelfläche der Kolbenstange hineinragt. Durch den Wälzkörper lassen sich Friktionsverluste äußerst klein halten, insbesondere, wenn der Wälzkörper durch eine Kugel gebildet ist.In a first embodiment of the invention it is provided that at least one securing part is formed by at least one rolling body, which is rotatably arranged in a pocket of the housing and which projects into a longitudinal groove formed parallel to the piston axis in the lateral surface of the piston rod. By the rolling elements friction losses can be kept extremely small, especially if the rolling elements is formed by a ball.
Besonders geringe Reibungsverluste lassen sich erzielen, wenn der Wälzkörper über ein vorzugsweise Kugeln aufweisendes Wälzlager in der Tasche des Gehäuses drehbar gelagert ist.Particularly low friction losses can be achieved if the rolling element is rotatably mounted in the pocket of the housing via a rolling bearing having preferably balls.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Sicherungsteil durch eine Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder und/oder Druckfeder, gebildet ist, deren erstes Ende - bezüglich der Kolbenachse -drehfest mit dem Kolben oder der Kolbenstange, und deren zweites Ende drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Diese Variante ist mit einem besonders geringem zusätzlichen 3 [10 2Ö12/5Ö203Alternatively or additionally, it can be provided that at least one securing part is formed by a spring, preferably a helical spring and / or compression spring, whose first end-with respect to the piston axis-rotationally fixed to the piston or the piston rod, and the second end non-rotatably with the housing connected is. This variant comes with a very small additional 3 [10 2Ö12 / 5Ö203
Fertigungsaufwand verbunden, da keine Längsnut in der Kolbenstange und kein Wälzkörper vorgesehen werden muss.Manufacturing effort associated because no longitudinal groove in the piston rod and no rolling elements must be provided.
Eine einfache Drehsicherung der Feder lässt sich erzielen, wenn das vorzugsweise aufgebogene erste Ende fest in einer vorzugsweise als Sackloch ausgebildeten ersten Aufnahmebohrung des Kolbens oder der Kolbenstange angeordnet ist. Genauso kann vorgesehen sein, dass das vorzugsweise aufgebogene zweite Ende fest in einer vorzugsweise als Sackloch ausgebildeten zweiten Aufnahmebohrung des Gehäuses angeordnet ist.A simple anti-rotation of the spring can be achieved if the preferably bent first end is fixedly arranged in a preferably designed as a blind hole first receiving bore of the piston or the piston rod. It can also be provided that the preferably bent second end is fixedly arranged in a second receiving bore of the housing, preferably designed as a blind hole.
Die Messung des Kobenhubes bzw. der Position des Kolbens kann auf einfache Weise erfolgen, wenn zur Wegmessung in einem Umfangsbereich des Kolbens zumindest ein - vorzugsweise genau ein - Magnetsegment angeordnet ist, welches mit einem gehäusefesten Wegsensor zusammenwirkt.The measurement of the Kobenhubes or the position of the piston can be carried out in a simple manner, if at least one - preferably exactly one - magnet segment is arranged to measure the distance in a peripheral region of the piston, which cooperates with a housing-fixed displacement sensor.
Die Erfindung wird im folgenden Anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS.
Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit in einer ersten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 3, Fig. 2 das Detail I aus Fig. 1, Fig. 3 die Kolben-Zylinder-Einheit in einem Schnitt gemäß der Linie HIHI in Fig. 1, Fig. 4 das Detail IV aus Fig. 3, Fig. 5 eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig.7, Fig. 6 das Detail VI aus Fig. 5, Fig. 7 die Kolben-Zylinder-Einheit in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 5, Fig. 8 das Detail VIII aus Fig. 7, Fig. 9 eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit in einer dritten Ausführungsvariante in einem Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Fig. 10, Fig. 10 die Kolben-Zylinder-Einheit in einem Schnitt gemäß der Linie X-X in Fig. 9 oder 12,1 shows a piston-cylinder unit according to the invention in a first embodiment in a section along the line II in Fig. 3, Fig. 2 shows the detail I of Fig. 1, Fig. 3, the piston-cylinder unit in one 4 shows the detail IV from FIG. 3, FIG. 5 shows a piston-cylinder unit according to the invention in a second embodiment in a section according to the line VV in FIG. 7, FIG. 6 the detail VI of Fig. 5, Fig. 7 shows the piston-cylinder unit in a section along the line VII-VII in Fig. 5, Fig. 8 the detail VIII of Fig. 7, Fig. 9 a piston-cylinder according to the invention Unit in a third embodiment in a section along the line IX-IX in Fig. 10, Fig. 10, the piston-cylinder unit in a section along the line XX in Fig. 9 or 12,
Fig. 11 die Kolben-Zylinder-Einheit in einem Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 9 oder 12, Fig. 12 die Kolben-Zylinder-Einheit in einem Schnitt gemäß der Linie XII-XII in Fig. 11 und Fig. 13 das Detail XIII aus Fig. 12, Fig. 14 das Detail XIV aus Fig. 12.11 shows the piston-cylinder unit in a section according to the line XI-XI in FIG. 9 or 12, FIG. 12 shows the piston-cylinder unit in a section according to the line XII-XII in FIG. 11 and FIG. 13 the detail XIII from FIG. 12, FIG. 14 the detail XIV from FIG. 12.
Die Fig. zeigen eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit 1, beispielsweise zum Betätigen einer nicht weiter dargestellten Kupplung eines Fahrzeuges.The figures show a piston-cylinder unit 1 according to the invention, for example for actuating a clutch, not shown, of a vehicle.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Zylinder 3 auf, in welchem ein Kolben 4 in Richtung der Kolbenachse 4b verschiebbar gelagert ist.The piston-cylinder unit 1 has a housing 2 with a cylinder 3, in which a piston 4 is displaceably mounted in the direction of the piston axis 4b.
[Printed: 264)7-2012 (E014 Ü0 2012/50293 4[Printed: 264] 7-2012 (E014 Q0 2012/50293 4
Der Kolben 4 kann durch Einspeisung eines Druckmittels, beispielsweise von Druckluft, über die Druckleitung 5 in den Druckraum 6 ausgelenkt werden. Die Feder 7 dient zur Vorspannung des kompletten Systems, insbesondere um ein Anliegen aller beweglichen Teile der Zylinder-Kolbeneinheit 1 bis zur Kupplung (Spielausgleich) zu gewährleisten. Mit dem Kolben 4 ist fest eine Kolbenstange 8 verbunden. Die Bewegung des Kolbens 4 kann über diese Kolbenstange 8 weiter über eine Schubstange 9, beispielsweise an einen Kupplungsausrückhebel, übertragen werden, welcher an einem nicht weiter dargestellten Auslenkelement, beispielsweise für eine Kupplung, angreift.The piston 4 can be deflected by feeding a pressure medium, for example compressed air, via the pressure line 5 into the pressure chamber 6. The spring 7 serves to bias the complete system, in particular to ensure a concern of all moving parts of the cylinder-piston unit 1 to the clutch (backlash compensation). With the piston 4, a piston rod 8 is firmly connected. The movement of the piston 4 can be transmitted via this piston rod 8 further via a push rod 9, for example to a clutch release lever, which acts on a deflecting element, not shown, for example, for a clutch.
Am äußeren Mantel 4a des Kolbens 4 ist ein Magnetsegment 12 angeordnet, welches im wesentlichen mit der äußeren Mantelfläche 4a des Kolbens 4 abschließt, also von der Mantelfläche 4a keinesfalls hervorspringt. Außen am Gehäuse 2 ist ein Wegsensor 13 angeordnet, welcher die magnetische Feldstärke des Magnetsegmentes 12 erfasst und somit die Position und den Hub des Kolbens 4 ermittelt,On the outer jacket 4a of the piston 4, a magnetic segment 12 is arranged, which terminates substantially with the outer circumferential surface 4a of the piston 4, so in no case protrudes from the lateral surface 4a. Outside the housing 2, a displacement sensor 13 is arranged, which detects the magnetic field strength of the magnetic segment 12 and thus determines the position and the stroke of the piston 4,
Der Kolben 4 ist über eine Verdrehsicherung 20 verdrehgesichert in Bezug auf die Kolbenachse 4b ausgebildet, wobei die Verdrehsicherung 20 in einem vom Mantel 3a des Zylinders 3 oder des Kolbens 4 beabstandeten Bereich entweder zwischen dem Kolben 4 und dem Gehäuse 2, oder zwischen der Kolbenstange 8 und dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Der Mantel 4a des Kolbens 4 bzw. der Mantel 3a des Zylinders 3 braucht für die Herstellung der Verdrehsicherung 20 nicht eigens bearbeitet werden. Dadurch können Leckagen zwischen Kolben 4 und Zylinder 3 vermieden werden.The piston 4 is formed secured against rotation with respect to the piston axis 4b via an anti-rotation device 20, the anti-rotation device 20 being disposed in a region spaced from the jacket 3a of the cylinder 3 or the piston 4, either between the piston 4 and the housing 2, or between the piston rod 8 and the housing 2 is arranged. The jacket 4a of the piston 4 or the jacket 3a of the cylinder 3 need not be specially processed for the production of the rotation 20. As a result, leaks between the piston 4 and cylinder 3 can be avoided.
Die Verdrehsicherung 20 wird in den Ausführungsbeispielen durch zumindest einen beweglichen oder elastischen Sicherungsteil 21 gebildet.The rotation lock 20 is formed in the embodiments by at least one movable or elastic securing part 21.
Bei den in den Fig. 1 bis 8 dargestellten ersten und zweiten Ausführungsvarianten ist der Sicherungsteil 21 durch einen Wälzkörper 22, insbesondere eine Kugel 23 gebildet, welche in einer in das Gehäuse 2 eingeformten Tasche 24 drehbar angeordnet ist. Die Tasche 24 ist in einem der Kolbenstange 8 benachbarten Bereich des Gehäuses 2 eingeformt. Der Wälzkörper 22 ragt in eine parallel zur Kolbenachse 4a in der Mantelfläche 8a der Kolbenstange 8 eingeformte Längsnut 25 hinein, so dass Wälzkörper 22 und Längsnut 25 eine formschlüssige Drehsicherung bilden. 5 (Ε0Ϊ4In the first and second embodiment variants shown in FIGS. 1 to 8, the securing part 21 is formed by a rolling element 22, in particular a ball 23, which is rotatably arranged in a pocket 24 formed in the housing 2. The pocket 24 is formed in a region of the housing 2 adjacent to the piston rod 8. The rolling element 22 protrudes into a longitudinal groove 25, which is formed parallel to the piston axis 4a in the lateral surface 8a of the piston rod 8, so that rolling elements 22 and longitudinal groove 25 form a form-locking rotation lock. 5 (Ε0Ϊ4
Die in den Fig. 5 bis 8 gezeigte zweite Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführung dadurch, dass der beispielsweise durch eine Kugel 23 gebildete Wälzkörper 22 über ein Kugeln aufweisendes Wälzlager 26 in der Tasche 24 des Gehäuses 2 drehbar gelagert ist.The second embodiment variant shown in FIGS. 5 to 8 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that the rolling element 22 formed, for example, by a ball 23 is rotatable in the pocket 24 of the housing 2 via a roller bearing 26 having balls is stored.
Die Fig. 9 bis 14 zeigen eine dritte Ausführungsvariante, bei der der Sicherungsteil 21 durch die Feder 7 gebildet ist, also ein Element, welches sowieso zur Herstellung der Vorspannung des kompletten Systems vorzusehen ist, insbesondere um ein Anliegen aller beweglichen Teile der Zylinder-Kolbeneinheit 1 bis zur Kupplung (Spielausgleich) zu gewährleisten. Somit können separate Sicherungsteile entfallen und die Anzahl der Bauteile klein gehalten werden. Die Feder 7 wird dabei verdrehgesichert einerseits mit dem Kolben 4, andererseits mit dem Gehäuse 2 verbunden. Eine Möglichkeit zur Herstellung einer drehfesten Verbindung ist im Detail in den Fig. 13 und 14 dargestellt. Dabei ist das erste Ende und das zweite Ende 7a, 7b der Feder 7 aufgebogen und in einer ersten bzw. zweiten Aufnahmebohrung 27, 28 des Kolbens 4 bzw. des Gehäuses 2 eingeschoben. Die Aufnahmebohrungen 27, 28 können dabei durch etwa parallel zur Kolbenachse 4a angeordnete Sacklöcher gebildet sein.9 to 14 show a third embodiment in which the securing part 21 is formed by the spring 7, ie an element which is to be provided anyway for producing the bias of the complete system, in particular to a concern of all moving parts of the cylinder-piston unit 1 to ensure the clutch (clearance compensation). Thus, separate security parts can be omitted and the number of components are kept small. The spring 7 is thereby secured against rotation on the one hand with the piston 4, on the other hand connected to the housing 2. One way to make a rotationally fixed connection is shown in detail in FIGS. 13 and 14. Here, the first end and the second end 7a, 7b of the spring 7 is bent and inserted into a first or second receiving bore 27, 28 of the piston 4 and the housing 2. The receiving bores 27, 28 can be formed by approximately parallel to the piston axis 4a arranged blind holes.
Bei der beschriebenen Kolben-Zylinder-Einheit 1 können kostengünstige Magnetsegmente 12 anstelle von Ringmagneten verwendet werden, wobei der bauliche Aufwand zur Herstellung einer Verdrehsicherung für den Kolben 4 auf ein Minimum beschränkt werden kann.In the described piston-cylinder unit 1 cost magnetic segments 12 can be used instead of ring magnets, the structural complexity for producing a rotation for the piston 4 can be kept to a minimum.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20180724 |