DE102009052205A1

DE102009052205A1 - Ein-/Ausrücksystem für eine Doppelkupplung mit Wegmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102009052205A1
Application number: DE102009052205A
Authority: DE
Inventors: Daniel Bosnjak; Luben Krahtov
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: DE102009052205B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ein-/Ausrücksystem für eine aus zwei Teilkupplungen bestehende Doppelkupplung, wobei jeder Teilkupplung ein in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneter und geführter ringförmiger Kolben zugeordnet ist. Erfindungsgemäß weist die Mantelfläche mindestens einer der Kolben mindestens eine Aufnahme mit einer in Betätigungsrichtung verlaufender Durchgangsbohrung auf zur Aufnahme eines Seiles, das in einem endseitig an der Aufnahme sich anschließenden abgewinkelten Rohr winklig zur Betätigungsrichtung aus der Mantelfläche des Gehäuses herausgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ein-/Ausrücksystem für eine aus zwei Teilkupplungen bestehende Doppelkupplung mit einer Wegmesseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Zur Wegbestimmung oder Positionserfassung von Kolben von Kupplungsausrücksystemen kommen viele technische Lösungen zum Einsatz, die Magnete in Zusammenwirkung mit einem Sensor verwenden. Üblicherweise wird der Magnet an dem Kolben befestigt, der die bewegliche Komponente des fluidischen oder pneumatischen Zylinders darstellt, während der Sensor an dem im Bezug zum Kolben feststehenden Zylindergehäuse angeordnet ist.
So ist in DE 199 15 832 A1 ein Permanentmagnet am Außenumfang des Kolbens angeordnet und mit diesem entlang der Innenwandung des Zylinders axial verschiebbar. An der Außenwandung des Zylindergehäuses ist ein Aufnahmeteil befestigt, in dem zwei Hall-Sensoren angeordnet sind, deren Axialabstand einer Anfangs-Minus- und Endposition des Kolbens entspricht. Die als Schalter ausgebildeten Hall-Sensoren sprechen auf das Magnetfeld des am Kolben befindlichen Permanentmagneten an, wobei sie bei dessen Vorbeigleiten einen Schaltvorgang bzw. ein elektrisches Signal entsprechend der Bewegung des Kolbens auslösen.
In DE 10 2007 002 221 A1 werden ebenfalls zwei Hall-Sensoren eingesetzt, wobei hier anstelle von zwei diskreten Schaltpunkten der Weg stufenlos aufgelöst wird.
Neben diesem Stand der Technik, der auf dem Prinzip des Hall-Effekts aufgebaut ist, sind weitere Lösungen mit Sensoren bekannt, die ein veränderliches Magnetfeld auswerten.
Dazu gehört auch der Einsatz von linear variablen Differential-Transformatoren (LVDT) bei der Wegmessung, deren Arbeitsweise auf der örtlichen Sättigung eines Spulenkreises basiert. Derartige Einrichtungen mit Verwendung eines LVDT sind beispielsweise in EP 0 238 922 B1 und DE 10 2004 041 107 A1 beschrieben.
Der Nachteil dieser technischen Lösungen, die eine Wegmessung oder Positionsbestimmung mittels Magneten durchführen, besteht darin, dass eine Veränderung der Lage des Magneten, zum Beispiel durch leichtes Verkippen oder Verdrehen des Kolbens, zu einer veränderten Magnetfeldkonstellation am Ort des Sensors und damit zu einer Fehlinterpretation der Lagemessung führt. Zudem können metallische Bauteile, die sich in der Umgebung der Messanordnung befinden, ebenfalls die Messung beeinflussen.
Es sind des Weiteren technische Lösungen bekannt, die als Messmethode eine Wegmessung nach dem Wirbelstromprinzip vornehmen. Bekanntermaßen wird bei nach dem Wirbelstrommessverfahren arbeitenden Wegmesssystemen die Änderung der Impedanz einer in einem Sensor angeordneten Messspule bei Änderung/Entfernung eines elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Messobjektes gemessen.
Es sind Wirbelstromlangwegsensoren bekannt, die im Wesentlichen aus einer in einem länglichen Spulenstab angeordneten Messspule mit einer in einem Sensorgehäuse integrierten Elektronik bestehen. Als Messobjekt dient ein metallisches, vorzugsweise nicht ferromagnetisches Rohr, welches konzentrisch über dem Spulenstab in dessen Längsrichtung bewegt wird. In Abhängigkeit von der Position des Rohres auf den Spulenstab wird die flächenmäßige Abdeckung des Erregerfeldes variiert. Dadurch lässt sich über induzierte Wirbelströme eine positionsproportionale Erregerfeldschwächung erzielen, die elektromagnetisch ausgewertet werden kann. Üblicherweise werden Wirbelstromlangwegsensoren derart in Hydraulik- oder Pneumatikzylindern eingebaut, dass der Spulenstab vom Abschlussdeckel des Zylinders aus axial in das Zylinderinnere ragt. Das als Messobjekt dienende metallische Rohr ist dabei axial innerhalb des Kolbens und der Kolbenstange angeordnet und schiebt sich entsprechend der Position des Kolbens über den Spulenstab.
Derartige Anordnungen stellen hohe Ansprüche an die Abdichtung des Sensors und die Kabeldurchführungen aus dem Druckraum des Zylinders heraus. Für den Einsatz bei konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordneten Nehmerzylindern (CSC), deren Kolben ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Achse der Getriebeeingangswelle auf einer Hülse oder einem Führungsrohr angeordnet sind, sind diese Lösungen ungeeignet. Zudem benötigen viele Messaufnehmer Elektronik in ihrer direkten Umgebung. Aufgrund der insbesondere im Bereich des Ein-Ausrücksystem vorhandenen, relativ hohen Temperaturbelastungen sind diese Lösungen daher funktional eingeschränkt bzw. nur mit teuren Spezialbauteilen realisierbar.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Lösungen besteht darin, dass aus Bauraumgründen in axialer und radialer Richtung es in den meisten Fällen nicht möglich ist, einen Sensor vorzugsweise für den inneren Kolben zu platzieren. Somit wird das ganze System nicht mehr funktionsfähig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Ein-/Ausrücksystem für eine Doppelkupplung mit einer Wegmesseinrichtung zu schaffen, mit dem in einem axial und radial begrenzten Bauraum die Wegmessung des inneren Kolbens realisierbar ist.
Diese Lösung wird mit einem Ein-/Ausrücksystem für eine Doppelkupplung mit Wegmesseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Ein-/Ausrücksystem für eine aus zwei Teilkupplungen bestehende Doppelkupplung, wobei jeder Teilkupplung ein in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneter und geführter ringförmiger Kolben zugeordnet ist. Erfindungsgemäß weist die Mantelfläche mindestens einer der Kolben mindestens eine Aufnahme mit einer in Betätigungsrichtung verlaufender Durchgangsbohrung auf zur Aufnahme eines Seiles oder eines biegsamen Stranges oder ähnlichem, das in einem endseitig an der Aufnahme sich anschließenden abgewinkelten Rohr winklig zur Betätigungsrichtung aus der Mantelfläche des Gehäuse herausgeführt wird.
Dabei ist es zur Sensierung des Ausrückweges eines Kolbens besonders vorteilhaft, dass das aus der Mantelfläche des Gehäuses herausragende Ende des Seils mit einem außerhalb des Gehäuses angebrachten Sensors in Wirkverbindung steht. Dadurch kann der Weg aus der Kupplungsglocke gemessen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist Aufnahme lösbar oder aber unlösbar mit dem Gehäuse verbunden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 und 2 eine schematische Darstellung eines Ein-/Ausrücksystems für eine Doppelkupplung in zwei unterschiedlichen Stellungen des inneren Kolbens,
3 den Kolben 3 aus den 1 und 2 im Schnitt.
In den 1 und 2 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Ein-Ausrücksystems 10 für eine nicht dargestellte Doppelkupplung dargestellt. Da diese Doppelkupplung im Wesentlichen zwei separate Kupplungsmodule bzw. Kupplungseinheiten umfasst, die unabhängig voneinander die Drehmomentverbindung zwischen einem Motor-Getriebe unterbrechen, ist jedem Kupplungsmodul bzw. jeder Teilkupplung ein separater Ein-/Ausrücker zugeordnet, der in diesem Falle konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Dieser Ein-/Ausrücker besteht im Wesentlichen aus einem mit einem Ausrücklager in Wirkverbindung stehenden Ringkolben. Zur Einsparung von Bauraum sind in diesem Ein-/Ausrücksystem 10 die für die jeweilige Teilkupplung zugeordneten Ein-/Ausrücker in einem gemeinsamen Gehäuse 1 untergebracht. Dazu weist das Gehäuse 1 entsprechende, konzentrisch angeordnete, ringförmige Aussparungen auf, in die im Innern ein Kolben 3 und zu diesem radial beabstandet ein Kolben 2 angeordnet sind. Während der Kolben 3 mit einem Ausrücklager 8 endseitig in Wirkverbindung steht, steht der Kolben 2 mit einem Ausrücklager 7 endseitig in Wirkverbindung. Am anderen Ende sind beide Kolben 2 und 3 mit einem Dichtelement 9, 11 verbunden. Somit weist der Kolben 2 das Dichtelement 11 und der Kolben 3 das Dichtelement 9 auf. Zwischen den Aussparungen im Gehäuse und den Kolben 2, 3 bilden sich unter Betriebsbedingungen Druckräume R1, R2. So ist dem Kolben 3 der Druckraum R1 und dem Kolben 2 der Druckraum R2 zugeordnet. Zur Realisierung der Messung des Ausrückweges des inneren Kolbens 3 ist an dessen Umfang eine Aufnahme 3a vorgesehen, die mit einer parallel zum Einrückweg verlaufenden Durchgangsbohrung versehen ist. Diese Durchgangsbohrung dient zur Aufnahme eines Seiles 5 oder eines biegsamen Stranges oder ähnlichem. Dieses Seil 5, das zunächst innerhalb dieser Durchgangsbohrung geführt ist, wird weiter in einem endseitig an der Aufnahme 3a angebrachten Rohr 4 geführt. Dieses Rohr 4 ist dabei im Endbereich des Ein-/Ausrücksystems 10 abgewinkelt, um mitsamt dem Seil 5 radial aus dem Ein-/Ausrücksystem 10 herausgeführt werden zu können. Das endseitig aus dem Rohr 4 austretende Seil 5 ist mit einem außerhalb des Ein-Ausrücksystem 10 angeordneten Sensor in Wirkverbindung bringbar.
In 1, in der sich beide Kolben 2 und 3 in ihrer Endstellung befinden, ist der Ausrückweg X gleich Null. Dies ist auch an der Stellung des Kolbens 2 bezüglich der Vorderkante des Gehäuses 1 erkennbar, wobei die Vorderkante des Kolbens 2 mit der Vorderkante des Gehäuses 1 deckungsgleich ist. Dies ist durch den Punkt A gekennzeichnet. Ebenso befindet sich in dieser Stellung des Kolbens 2 das Seil 5 in seiner Ausgangsposition A'.
Aus 2 geht hervor, dass sich der Kolben 3 um einen Ausrückweg ΔX bewegt hat. Somit hat sich dieser vom Ausgangspunkt A zum Endpunkt B bewegt. Diese Wegdifferenz ΔX ist auch am Ende des Seiles 5 erkennbar, das ebenfalls eine Wegdifferenz von ΔX' zurückgelegt hat und sich damit vom Ausgangspunkt A' zum Endpunkt B' bewegt hat.
3 zeigt den inneren Kolben 3 perspektivisch im Schnitt. Aus dieser Darstellung ist die Aufnahme 3a für das Seil 5 erkennbar. Ebenso ersichtlich ist, dass das Rohr 4 endseitig mit der Aufnahme 3a des Kolbens 3 verbunden ist und somit das Seil 5 schützend und lagepositioniert durch das Gehäuse 1 geführt wird. Ebenso erkennbar ist, dass das Rohr 4 im Endbereich des Kolbens 3 abgewinkelt ist, um aus dem Gehäuse 1 herausgeführt werden zu können.
Durch diese Umlenkung der axialen Betätigungsbewegung über ein in einem abgewinkelten Rohr geführten Seils 5 in beliebige Richtung außerhalb des Gehäuses 1 wird eine Wegmessung des inneren Kolbens 3 der Ein-/Ausrücksystems 10 in einem kleinen Bauraum realisierbar. Ebenso kann auch am äußeren Kolben 2 ein in einem Rohr geführtes Seil angebracht werden, so dass auch dessen Weg- bzw. Positionsänderung durch einen außerhalb am Gehäuse 1 angebrachten Sensor messbar ist.

1: Gehäuse
2: Kolben
3: Kolben
3a: Aufnahme
4: Rohr
5: Seil
6: Sensor
7: Ausrücklager
8: Ausrücklager
9: Dichtelement
10: Ein-/Ausrücksystem
11: Dichtelement
A: Ausgangspunkt
A': Ausgangspunkt
B: Endpunkt
B': Endpunkt
R1: Druckraum
R2: Druckraum
ΔX: Wegstrecke/Wegdifferenz
ΔX': Wegstrecke/Wegdifferenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19915832 A1 [0003]
- DE 102007002221 A1 [0004]
- EP 0238922 B1 [0006]
- DE 102004041107 A1 [0006]

Claims

Ein-/Ausrücksystem (10) für eine aus zwei Teilkupplungen bestehende Doppelkupplung, wobei jeder Teilkupplung ein in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordneter und geführter ringförmiger Kolben (2, 3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche mindestens eines der Kolben (2, 3) mindestens eine Aufnahme (3a) mit einer in Betätigungsrichtung verlaufender Durchgangsbohrung aufweist zur Aufnahme eines Seiles (5), das in einem endseitig an der Aufnahme (3) sich anschließenden abgewinkelten Rohr (4) winklig zur Betätigungsrichtung aus der Mantelfläche des Gehäuse (1) herausgeführt wird.
Ein-/Ausrücksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Mantelfläche des Gehäuses (1) herausragende Ende des Seils (5) mit einem außerhalb des Gehäuses (1) angebrachten Sensors (6) in Wirkverbindung steht.
Ein-/Ausrücksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (3a) lösbar mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.
Ein-/Ausrücksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (3a) unlösbar mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.