DE102013201473A1 - Actuating system for clutch of motor vehicle, has gear box including driven threaded spindle which is operatively connected with piston by hydrostatic clutch actuator nut, and sensor element which detects position of nut - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere in der Art eines hydrostatischen Kupplungsaktors (HCA = „Hydrostatic Clutch Actuator“) mit einer Einrichtung zur Wegmessung und/oder Positionsbestimmung des Kolbens.The invention relates to an actuating system for a clutch of a motor vehicle, in particular in the manner of a hydrostatic clutch actuator (HCA = "Hydrostatic Clutch Actuator") with a device for position measurement and / or position determination of the piston.
Zur Wegbestimmung oder Positionserfassung in Kupplungsein- und -ausrücksystemen kommen vielfach technische Lösungen zum Einsatz, die als Magnete ausgebildete Informationsgeber/Referenzgeber (Sensorelemente) im Zusammenwirken mit einem Sensor/einer Sensiereinrichtung verwenden. Üblicherweise ist der Magnet dem Kolben zugeordnet, der die bewegliche Komponente des fluidischen Zylinders darstellt, während der Sensor an dem in Bezug zum Kolben feststehenden Zylindergehäuse befestigt ist. To determine the way or position detection in Kupplungssein- and -ausrücksystemen often technical solutions are used, designed as magnets trained information transmitter / reference sensor (sensor elements) in cooperation with a sensor / a sensing device. Typically, the magnet is associated with the piston, which is the movable component of the fluidic cylinder, while the sensor is fixed to the cylinder housing fixed with respect to the piston.
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Das Befestigen des Magneten des Hall-sensors in die Gewindespindel, beispielsweise mittels Einkleben, ist kostenaufwendig und bedeutet eine erschwerte Montage. Auch benötigen die Lösungen des Standes der Technik einen relativ großen Bauraum. Dieser ist häufig nicht vorhanden. Insbesondere trifft dies auf hydrostatisch betätigte Doppelkupplungen zu, die meist als Doppel-CSC (Concentric Slave Cylinder) oder als eine Kombination aus CSC und Mehrkolbenausrücker aufgebaut sind. The attachment of the magnet of the Hall sensor in the threaded spindle, for example by means of gluing, is expensive and means difficult assembly. Also, the solutions of the prior art require a relatively large amount of space. This is often not available. In particular, this applies to hydrostatically operated double clutches, which are usually constructed as a double CSC (Concentric Slave Cylinder) or as a combination of CSC and multi-piston release.
Auch hier erfolgt die Wegmessung üblicherweise berührungslos durch induktive Sensoren oder Hall-Sensoren, die z.B. an dem Gehäuse des Zylinders angebracht sind und die Bewegung der betätigten Kolben erfassen. Aus Bauraumgründen, axial und radial, ist es in den meisten Fällen nicht möglich, einen Sensor für den inneren Kolben zu platzieren. Again, the displacement measurement is usually carried out without contact by inductive sensors or Hall sensors, which are e.g. are attached to the housing of the cylinder and detect the movement of the actuated pistons. For space reasons, axial and radial, it is not possible in most cases to place a sensor for the inner piston.
Nachteilig ist weiterhin, dass der Magnet exakt / wiederholbar und spielfrei zu dem Hall-Sensor geführt werden muss und dass der auf einer Sensorplatine integrierte Sensor sehr exakt positioniert und im einem Winkel von 90° auf der Grundplatine angebracht werden muss.A further disadvantage is that the magnet has to be guided exactly / repeatable and backlash-free to the Hall sensor and that the sensor integrated on a sensor board must be positioned very accurately and mounted at an angle of 90 ° on the motherboard.
Bei bekannten hydrostatischen Kupplungsaktoren (HCA) wird somit für die Positionssensierung der Gewindespindel bzw. der mit dem Kolben in Wirkverbindung stehenden Mutter (HCA-Mutter) ein zusätzliches Volumen an der Außenseite des Gehäuses des Aktors benötigt. Dadurch werden Taumelbewegungen der HCA-Mutter durch die vorhandene Gestängeübersetzung verstärkt, wodurch wiederum das Positionssignal negativ beeinflusst wird. Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Betätigungssystem für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges in der Art eines hydrostatischen Kupplungsaktors (HCA) zu schaffen, bei welchem das Positionssignal zuverlässig und ohne bzw. ohne wesentliche negative Beeinflussung bereitgestellt wird.In known hydrostatic clutch actuators (HCA), an additional volume on the outside of the housing of the actuator is thus required for the position sensing of the threaded spindle or of the piston operatively connected to the piston (HCA nut). As a result, tumbling movements of the HCA nut are amplified by the existing linkage transmission, which in turn adversely affects the position signal. The object of the invention is therefore to provide an actuating system for a clutch of a motor vehicle in the manner of a hydrostatic clutch actuator (HCA), in which the position signal is provided reliably and without or without substantial negative influence.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of the first claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Das Betätigungssystem, welches für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges Anwendung findet, weist einen Antrieb auf, welcher über ein Getriebe mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Kolben in Wirkverbindung steht und wobei der Kolben bei Betätigung in einer von Gehäuse und Kolben gebildeten Druckkammer Druck aufbaut, sowie eine Sensorik zur Ausgabe eines Sensorsignals für die Erfassung der Position des Kolbens, wobei das Getriebe eine antreibbare Gewindespindel und eine mit dem Kolben wirkverbundene HCA-Mutter aufweist und die Sensorik wenigstens einen Sensor aufweist, mit dem die Position der HCA-Mutter detektiert wird. The actuating system, which is used for a clutch of a motor vehicle, has a drive, which is in operative connection via a gear with a piston axially displaceably mounted in a housing and wherein the piston builds pressure when actuated in a pressure chamber formed by housing and piston, and a sensor system for outputting a sensor signal for detecting the position of the piston, wherein the transmission has a drivable threaded spindle and an HCA nut operatively connected to the piston and the sensor system has at least one sensor with which the position of the HCA nut is detected.
Mit diesem Konzept wird die Rückwirkung der im Realbetrieb taumelnden HCA-Mutter auf das Positionssignal (Sensorsignal der Position der HCA-Mutter und somit der Position des Kolbens) reduziert, da der wirksame Hebelarm deutlich verkürzt werden kann oder dieser sogar ganz entfällt, insbesondere bei einer zentrischen Positionierung des Sensors über der Spindel. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Bauraumvolumen an der Außenseite des Aktors eingespart werden, da das Gehäuse keine nach außen gerichtete Ausformung mehr aufweist.With this concept, the retroactive effect of the tumbling HCA nut in real operation on the position signal (sensor signal of the position of the HCA nut and thus the position of the piston) is reduced because the effective lever arm can be significantly reduced or even completely eliminated, especially in a centric positioning of the sensor above the spindle. Another advantage is that space can be saved on the outside of the actuator, since the housing has no outward shaping more.
Es ist möglich, ein oder mehrere Sensoren in einen am Gehäuse auf der Seite der HCA-Mutter befestigten Deckel zu integrieren oder an dem Deckel zu befestigen, so dass die Position der HCA-Mutter (und damit den Kolbens) in Richtung zur Längsachse des Betätigungssystems mit der Sensorik/Sensorelektronik erfassbar ist. Um einen Hebelarm zu vermeiden, kann ein Sensor am Deckel über der Spindel positioniert werden.It is possible to integrate one or more sensors into a lid attached to the housing on the side of the HCA nut or to attach it to the lid so that the position of the HCA nut (and thus the piston) towards the longitudinal axis of the actuation system can be detected with the sensor / sensor electronics. To avoid a lever arm, a sensor can be positioned on the cover above the spindle.
Der/die Sensoren werden bevorzugt in den Boden des Deckels integriert oder am Bodenbereich des Deckels in Richtung zum Gehäuseinnenraum angeordnet.The sensor (s) are preferably integrated in the bottom of the lid or placed on the bottom portion of the lid in the direction of the housing interior.
Vorzugsweise liegen der/die Sensoren in Flucht zur Position der HCA-Mutter an der Unterseite des Bodens des Deckels in Richtung zur HCA-Mutter.Preferably, the sensor (s) are aligned with the position of the HCA nut on the underside of the bottom of the lid toward the HCA nut.
Dabei ist es möglich, die Sensorik wenigstens einen Sensor aufweisende Sensorik (Sensorelektronik) in den Deckel einzuspritzen.It is possible to inject the sensors at least one sensor having sensor (sensor electronics) in the lid.
Für die elektrische Ableitung des Sensorsignals und die elektrische Versorgung der Sensorik/Sensorelektronik führt eine Verbindungsleitung durch eine Durchgangsöffnung der Gewindespindel, die dann in Form einer Hohlspindel ausgebildet ist, zu einer Elektronikbaugruppe.For the electrical discharge of the sensor signal and the electrical supply of the sensor / sensor electronics performs a connection line through a through hole of the threaded spindle, which is then in the form of a hollow spindle, to an electronic module.
Es ist möglich, die Verbindungsleitung starr auszubilden ist oder dafür ein Glasfaserkabel einzusetzen.It is possible to rigidly form the connection line or to use a fiber optic cable.
Zwischen der Verbindungsleitung und der Gewindespindel kann wenigstens eine Dichtung angeordnet sein, die gleichzeitig die Zentrierung zwischen Gewindespindel und Verbindungsleitung gewährleistet.At least one seal can be arranged between the connecting line and the threaded spindle, which at the same time ensures centering between the threaded spindle and the connecting line.
Weiterhin ist der Gewindespindel eine Messanordnung zur Erfassung des Drehwinkels der Gewindespindel zugeordnet. Diese weist einen Winkelsensor und einen Ringmagnet auf, die der Gewindespindel zugeordnet sind. Durch eine entsprechende Gestaltung des Magnet/Winkelsensor-Designs kann somit die Winkelsensierung der Spindel realisiert werden. Furthermore, the threaded spindle is associated with a measuring arrangement for detecting the angle of rotation of the threaded spindle. This has an angle sensor and a ring magnet, which are associated with the threaded spindle. By means of a corresponding design of the magnet / angle sensor design, the angle detection of the spindle can thus be realized.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, insbesondere bei Verwendung mehrerer Sensoren im Deckel des Gehäuses, die Taumelbewegung der HCA-Mutter zu erfassen und zu kompensieren und damit eine präzise Positionserfassung des Kolbens in axialer Richtung zu gewährleisten With the solution according to the invention, it is possible, in particular when using a plurality of sensors in the cover of the housing, to detect and compensate for the tumbling motion of the HCA nut and thus to ensure precise position detection of the piston in the axial direction
Die Erfassung der axialen Position der Mutter wird von oben mit einer geeigneten Sensorik (Hall, kapazitiv, optisch usw.) realisiert. The detection of the axial position of the nut is realized from above with a suitable sensor (Hall, capacitive, optical, etc.).
Die vorliegende Erfindung schlägt somit vor, die Sensorelektronik für die Positionssensierung der Mutter im HCA in oder an den HCA-Deckel anzubringen und die Sensorzuleitung durch die hohle Gewinde-Spindel zu führen. Auf diese Weise kann zum einen erheblich Bauraum an der Außenseite des Aktors eingespart werden, zum anderen kann die Rückwirkung der Taumelbewegung der HCA-Mutter auf das Positionssignal über eine entsprechende Auswerteelektronik, die in die Sensorelektronik oder die Elektronikbaugruppe integriert ist, minimiert oder sogar gänzlich eliminiert werden, wodurch die Position der HCA-Mutter und damit des Kolbens genauer bestimmbar ist. The present invention thus proposes to mount the sensor electronics for the position sensing of the nut in the HCA in or on the HCA cover and to guide the sensor lead through the hollow threaded spindle. In this way, on the one hand considerable space can be saved on the outside of the actuator, on the other hand, the repercussion of the tumbling movement of the HCA nut on the position signal via a corresponding evaluation, which is integrated into the sensor electronics or electronic assembly, minimized or even eliminated altogether , whereby the position of the HCA nut and thus of the piston can be determined more accurately.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show it:
In
Auf der Seite, auf welcher die HCA-Mutter
Die Bestimmung der Position des Kolbens
Die HCA-Mutter
Mit der Erfindung wird die Taumelbewegung der HCA-Mutter erfasst, wie es in den
Gemäß der
Von der Sensorelektronik
Weiterhin sind für die Winkelsensierung der Gewindespindel
Die Sensorelektronik kann auch so ausgeführt werden, dass z.B. drei Sensoren die Position der Mutter erfassen und auf diese Weise auch die Taumelbewegung der Mutter präzise erfasst und kompensiert werden kann.The sensor electronics can also be designed so that e.g. three sensors detect the position of the mother and in this way, the wobbling movement of the nut can be precisely detected and compensated.
Das erfindungsgemäße Betätigungssystem kann als Einrück- oder Ausrücksystem zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere auch einer hydrostatisch betätigbaren Doppelkupplung verwendet werden.The actuation system according to the invention can be used as an engagement or disengagement system for actuating a clutch, in particular also a hydrostatically actuated double clutch.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Geberzylinder Master cylinder
- 1.11.1
- Gehäuse casing
- 22
- Elektromotor electric motor
- 33
- Getriebe transmission
- 44
- Kolben piston
- 55
- Druckkammer pressure chamber
- 66
- Druckmittelanschluss Pressure medium connection
- 77
- Gewindespindel screw
- 88th
- Planetenspindeln planetary spindles
- 99
- PWG-Hülse PWG sleeve
- 1010
- HCA-Mutter HCA mother
- 1111
- Verdrehsicherung twist
- 11.111.1
- Vorsprünge projections
- 1212
- Deckel cover
- 1313
- Elektronikbaugruppe electronics assembly
- 1414
- Elektronik-Gehäusedeckel Electronic housing cover
- 1515
- Sensor sensor
- 15S15S
- Sensorelektronik sensor electronics
- 1616
- Verbindungsleitung connecting line
- 1717
- Dichtung poetry
- 1818
- Ringmagnet ring magnet
- 1919
- Winkelsensor angle sensor
- AA
- Längsachse longitudinal axis
- TT
- Sensorelement sensor element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102010049618 A1 [0004] DE 102010049618 A1 [0004]
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Legal Events
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150408 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140213 |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |