DE102014211146A1 - Piston-cylinder arrangement, in particular for a release system in a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für ein Ausrücksystem in einem Kraftfahrzeug, mit einem als Gehäuse ausgebildeten Zylinder, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist und zur Wegmessung des Kolbens ein Schaltpunktsensor an dem Gehäuse befestigt ist, welcher mit einem, am Kolben angeordneten, einen Schaltpunkt des Schaltpunktsensors aktivierenden Bauteil in einer Wirkverbindung steht. Bei Kolben-Zylinder-Anordnungen, welche kostengünstig zu realisieren sind, ist der Schaltpunktsensor als Hall-Sensor ausgebildet, welchem zur Einstellung eines vorgegebenen magnetischen Flusses ein Dauermagnet zugeordnet ist, und das den Schaltpunkt des Hall-Sensors aktivierende Bauteil ferromagnetisch ausgebildet ist, wodurch sich bei Annäherung des, das ferromagnetische Bauteil tragende Kolbens an den Hall-Sensor der durch den Dauermagneten vorgegebene magnetische Fluss ändert.The invention relates to a piston-cylinder arrangement, in particular for a release system in a motor vehicle, with a cylinder designed as a housing, in which a piston is mounted axially movable and for displacement measurement of the piston, a switching point sensor is attached to the housing, which with a arranged on the piston, a switching point of the switching point sensor activating component is in operative connection. In piston-cylinder arrangements, which are inexpensive to implement, the switching point sensor is designed as a Hall sensor, which is assigned to set a predetermined magnetic flux, a permanent magnet, and the switching point of the Hall sensor activating component is formed ferromagnetically, thereby approaching the, the ferromagnetic component bearing piston to the Hall sensor of the predetermined by the permanent magnet magnetic flux changes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für ein Ausrücksystem in einem Kraftfahrzeug, mit einem als Gehäuse ausgebildeten Zylinder, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist und zur Wegmessung des Kolbens ein Schaltpunktsensor an dem Gehäuse befestigt ist, welcher mit einem, am Kolben angeordneten, einen Schaltpunkt des Schaltpunktsensors aktivierenden Bauteil in einer Wirkverbindung steht. The invention relates to a piston-cylinder arrangement, in particular for a release system in a motor vehicle, with a cylinder designed as a housing, in which a piston is mounted axially movable and for displacement measurement of the piston, a switching point sensor is attached to the housing, which with a arranged on the piston, a switching point of the switching point sensor activating component is in operative connection.

In Kupplungsbetätigungssystemen in Kraftfahrzeugen werden Linearweg-Messsysteme eingesetzt, um die Position eines, von einem Kupplungsgeberzylinder umgebenen Kolbens des Kupplungsbetätigungssystems zu erfassen. Als Sensorsysteme werden in solchen Linearwegmesssystemen Wegsensoren eingesetzt, die nach einem induktiven Wirkprinzip arbeiten, wobei ein am Kolben befestigtes elektrisch leitfähiges Target in ein Magnetfeld einer Spulenanordnung eintaucht und dieses verändert. Andere Sensoren nutzen den Halleffekt, bei welchem die Position eines am Kolben befestigten Magneten durch einen separaten Hall-Sensor, der am Zylinder montiert ist, abgetastet wird. Ein solches Linearwegmesssystem ist aus der DE 10 2011 014 574 A1 bekannt. In clutch actuation systems in motor vehicles, linear path measuring systems are used to detect the position of a piston of the clutch actuation system surrounded by a clutch master cylinder. As sensor systems in such Linearwegmesssystemen displacement sensors are used, which operate on an inductive mode of action, wherein an attached to the piston electrically conductive target dips into a magnetic field of a coil assembly and this changed. Other sensors use the Hall effect, in which the position of a magnet attached to the piston is sensed by a separate Hall sensor mounted on the cylinder. Such a Linearwegmesssystem is from the DE 10 2011 014 574 A1 known.

Schaltpunktsensoren werden in Kraftfahrzeugen in Applikationen wie dem Start-Stopp-System eingesetzt, um bei bestimmten Wegen des Kolbens des Kupplungsgeberzylinders ein Schaltsignal zu liefern. Solche als Schaltpunktsensoren ausgebildete Hall-Sensoren werden mit einem Dauermagneten betrieben, der als Target an dem Kolben befestigt sind. Aufgrund der aktuellen Magnet-Preisentwicklung ist ein solcher Schaltpunktsensor insbesondere, wenn er mehrfach benötigt wird, sehr kostenintensiv. Dabei müssen die als Target verwendeten Dauermagneten relativ groß sein und besitzen eine aufwändige Geometrie. Die erreichbare Absolutgenauigkeit der Hall-Sensoren ist neben den mechanischen Toleranzen sehr stark vom Magnetisierungsfehler der eingesetzten Dauermagneten abhängig.Switch point sensors are used in automobiles in applications such as the start-stop system to provide a switching signal at certain paths of the piston of the clutch master cylinder. Such Hall sensors designed as switching point sensors are operated with a permanent magnet, which are fixed as a target on the piston. Due to the current magnetic price development, such a switching point sensor, in particular if it is required several times, is very cost-intensive. The permanent magnets used as a target must be relatively large and have a complex geometry. The achievable absolute accuracy of the Hall sensors is in addition to the mechanical tolerances very much dependent on the magnetization error of the permanent magnet used.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, welche bei der Verwendung kostengünstiger Materialien trotzdem eine genaue Erkennung der Positionen des Kolbens gewährleistet. The invention is therefore based on the object to provide a piston-cylinder assembly, which nevertheless ensures accurate detection of the positions of the piston when using cost-effective materials.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schaltpunktsensor als Hall-Sensor ausgebildet ist, welchem zur Einstellung eines vorgegebenen magnetischen Flusses ein Dauermagnet zugeordnet ist, und das den Schaltpunkt des Hall-Sensors aktivierende Bauteil ferromagnetisch ausgebildet ist, wodurch sich bei Annäherung des, das ferromagnetische Bauteil tragenden Kolbens an den Hall-Sensor der durch den Dauermagneten vorgegebene magnetische Fluss ändert. Durch die Verwendung eines ferromagnetischen Bauteils anstelle des Dauermagneten als Target werden die Kosten für eine solche Kolben-Zylinder-Anordnung reduziert. Durch die magnetische Vorspannung des Hall-Sensors durch den vorgegebenen magnetischen Fluss des zugeordneten Dauermagneten wird die Absolutgenauigkeit des als Schaltpunktsensor arbeitenden Hall-Sensors verbessert. Gleichzeitig werden zur Erzeugung der Vorspannung des Hall-Sensors kleinere Dauermagnete eingesetzt, was die Herstellungskosten ebenfalls reduziert. Durch den Dauermagnet ist der vorgespannte Hall-Sensor in der Lage, ein zum Feld proportionales elektrisches Signal zu liefern, was gleichzeitig zu einem definierten Zustand des Gesamtsystems bei der Initialisierung des Kolbens in der Ausgangslage beiträgt. Durch die Annäherung des ferromagnetischen Bauteils wird der magnetische Fluss geändert und somit auch die Ausgangsspannung des Hall-Sensors, wobei bei Unterschreitung eines Grenzwertes durch die Ausgangsspannung des Hallsensors ein Schaltsignal abgegeben wird, welches eine diskreten Messwert des Weges des Kolbens kennzeichnet. According to the invention the object is achieved in that the switching point sensor is designed as a Hall sensor, which is assigned to set a predetermined magnetic flux, a permanent magnet, and the switching point of the Hall sensor activating component is formed ferromagnetically, resulting in approach of, the ferromagnetic component bearing piston to the Hall sensor changes the predetermined by the permanent magnet magnetic flux. By using a ferromagnetic component instead of the permanent magnet as a target, the cost of such a piston-cylinder arrangement is reduced. Due to the magnetic bias of the Hall sensor by the predetermined magnetic flux of the associated permanent magnet, the absolute accuracy of the operating as a switching point sensor Hall sensor is improved. At the same time smaller permanent magnets are used to generate the bias of the Hall sensor, which also reduces the manufacturing cost. Due to the permanent magnet of the biased Hall sensor is able to provide an electric signal proportional to the field, which also contributes to a defined state of the overall system in the initialization of the piston in the starting position. By the approach of the ferromagnetic component of the magnetic flux is changed and thus the output voltage of the Hall sensor, which falls below a limit value by the output voltage of the Hall sensor, a switching signal is emitted, which indicates a discrete measurement of the travel of the piston.

Vorteilhafterweise sind mehrere, einen Dauermagneten umfassende Hall-Sensoren in vorgegebenen Abständen entlang einer Längserstreckung des Gehäuses an diesem angeordnet, welchem das am Kolben radial angeordnete ferromagnetische Bauteil gegenüberliegt. Aufgrund dieser Anordnung lässt sich die Position des Kolbens an definierten Schaltschwellen innerhalb des Gehäuses über die gesamte Länge des Zylinders einfach detektieren. Advantageously, several, a permanent magnet Hall sensors are arranged at predetermined intervals along a longitudinal extent of the housing at this, which is opposite to the piston radially arranged ferromagnetic component. Due to this arrangement, the position of the piston at defined switching thresholds within the housing over the entire length of the cylinder can be easily detected.

In einer Ausgestaltung verbleibt der, von dem sich in eine erste Bewegungsrichtung bewegenden ferromagnetischen Bauteil aktivierten Hall-Sensor in diesem Zustand, bis das ferromagnetische Bauteil diesen in entgegen gesetzter zweiter Bewegungsrichtung passiert. So lässt sich die aktuelle Position des Kolbens zu jedem Zeitpunkt innerhalb eines Ausrücksystems genau detektieren.In one embodiment, the Hall sensor activated by the ferromagnetic component that is moving in a first direction of movement remains in this state until the ferromagnetic component passes through it in the opposite second direction of movement. Thus, the current position of the piston can be accurately detected at any time within a release system.

In einer Ausführungsform ist der Hall-Sensor über wenigstens ein Flussleitstück mit dem Dauermagneten verbunden. Durch das Flussleitstück wird das magnetische Feld des Dauermagneten zum Hall-Sensor hin verstärkt. Änderungen in dem magnetischen Feld, welche beispielsweise durch Temperatureinflüsse in der Umgebung der Kolben-Zylinder-Anordnung ausgelöst werden, werden durch die Verstärkung des magnetischen Feldes im Verhältnis reduziert, so dass davon auszugehen ist, dass das von dem Hall-Sensor abgegebene Signal richtig auf die Passage des ferromagnetischen Bauteils zurückzuführen ist. Dadurch wird eine Differenz der Signaländerung des Hall-Sensors zwischen dem Signal, welches dieser ohne das Eingreifen des ferromagnetischen Bauteils und dem Signal, welches dieser nach der Passage des ferromagnetischen Bauteils abgibt, verstärkt, so dass eine genaue Wegmessung gewährleistet wird.In one embodiment, the Hall sensor is connected to the permanent magnet via at least one flux guide. The flux guide strengthens the magnetic field of the permanent magnet towards the Hall sensor. Changes in the magnetic field caused, for example, by temperature influences in the vicinity of the piston-cylinder arrangement are reduced in proportion by the amplification of the magnetic field, so that it can be assumed that the signal emitted by the Hall sensor is correct the passage of the ferromagnetic component is due. Thereby, a difference of the signal change of the Hall sensor between the signal, which this without the intervention of the ferromagnetic component and the signal which this emits after the passage of the ferromagnetic component, amplified, so that an accurate distance measurement is ensured.

In einer Variante ist der Dauermagnet an einer dem Gehäuse abgewandten Richtung an dem Hall-Sensor angeordnet. Diese Variante erlaubt den optimalen Einsatz von Flussleitstücken zur Verstärkung des Magnetfeldes. In a variant, the permanent magnet is arranged on a housing facing away from the direction of the Hall sensor. This variant allows the optimal use of Flussleitstücken to amplify the magnetic field.

Alternativ ist an dem ferromagnetischen Bauteil ein Zusatzmagnet angeordnet. Auch mittels dieses Zusatzmagneten besteht die Möglichkeit, das magnetische Feld am Hall-Sensor zu erhöhen, um das Schaltsignal zu verbessern.Alternatively, an additional magnet is arranged on the ferromagnetic component. Also by means of this additional magnet, it is possible to increase the magnetic field at the Hall sensor in order to improve the switching signal.

Vorteilhafterweise ist der Zusatzmagnet auf dem ferromagnetischen Bauteil, dem Hall-Sensor zugewandt, angeordnet. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass mit einem relativ kleinen Zusatzmagnet ein großer Effekt der Verstärkung des Magnetfeldes am Hall-Sensor realisiert werden kann.Advantageously, the additional magnet on the ferromagnetic component, facing the Hall sensor, is arranged. This embodiment ensures that a large effect of the amplification of the magnetic field at the Hall sensor can be realized with a relatively small auxiliary magnet.

In einer Weiterbildung besteht das ferromagnetische Bauteil aus Eisen, Blech oder einem Elektroblech. Diese Materialien stellen sehr kostengünstige Rohstoffe dar, weshalb diese zu einer kostengünstigen Realisierung der beschriebenen Kolben-Zylinder-Anordnung führen.In a further development, the ferromagnetic component consists of iron, sheet metal or an electrical sheet. These materials are very inexpensive raw materials, which is why they lead to a cost-effective implementation of the described piston-cylinder arrangement.

In einer weiteren Ausführungsform besteht das Gehäuse aus einem Kunststoff, wobei der Hall-Sensor außen auf dem Gehäuse angeordnet ist. Das Kunststoffgehäuse ermöglicht eine ungestörte Ausbreitung des Magnetfeldes vom Hall-Sensor in den Innenraum des Gehäuses hinein, wo das ferromagnetische Bauteil geführt ist. Darüber hinaus werden mechanische Kollisionen zwischen dem Hall-Sensor und dem ferromagnetischen Bauteil unterbunden, da diese an unterschiedlichen Seiten des Gehäuses angeordnet sind.In a further embodiment, the housing consists of a plastic, wherein the Hall sensor is arranged on the outside of the housing. The plastic housing allows an undisturbed propagation of the magnetic field from the Hall sensor into the interior of the housing, where the ferromagnetic component is guided. In addition, mechanical collisions between the Hall sensor and the ferromagnetic component are prevented because they are arranged on different sides of the housing.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1: ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung, 1 an embodiment of the piston-cylinder arrangement according to the invention,

2: ein Ausführungsbeispiel für einen vorgespannten Hall-Sensor, 2 : an exemplary embodiment of a biased Hall sensor,

3: Simulation der magnetischen Feldlinien für den Hall-Sensor gemäß 2, 3 : Simulation of the magnetic field lines for the Hall sensor according to 2 .

4: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder- Anordnung. 4 : A second embodiment of the piston-cylinder arrangement according to the invention.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical features are identified by the same reference numerals.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kolben-Zylinder-Anordnung 1 dargestellt, wie diese in Kupplungsausrücksystemen in Kraftfahrzeugen verwendet wird. In dem als Zylinder ausgeführten Gehäuse 2 wird ein Kolben 3 axial in Längserstreckung des Gehäuses 2 bewegt. An der Außenseite des aus Kunststoff bestehenden Gehäuses 2 sind in vorgegebenen, annähernd gleichen Abständen, beispielsweise drei Hall-Sensoren 4, 5, 6 angeordnet, wobei diese Hall-Sensoren 4, 5, 6 magnetisch vorgespannt sind. Das bedeutet, dass jeder der Hall-Sensoren 4, 5, 6 mit einem Dauermagneten 7 versehen ist. Dieser Dauermagnet 7 ist so an jedem Hall-Sensor 4, 5, 6, befestigt, dass er von dem Gehäuse 2 weg weist. Mit Hilfe des Dauermagneten 7 wird jeder Hall-Sensor 4, 5, 6 dauerhaft mit einem konstanten magnetischen Fluss angesteuert. Das bedeutet, dass jeder Hall-Sensor 4, 5, 6 ein konstantes elektrisches Signal in Form einer resultierenden Hall-Spannung ausgibt, die von der anliegenden magnetischen Flussdichte abhängt. In 1 is a first embodiment of a piston-cylinder assembly 1 shown how it is used in clutch release systems in motor vehicles. In the case designed as a cylinder 2 becomes a piston 3 axially in the longitudinal extension of the housing 2 emotional. On the outside of the plastic housing 2 are in predetermined, approximately the same distances, for example, three Hall sensors 4 . 5 . 6 arranged, these Hall sensors 4 . 5 . 6 are magnetically biased. That means that each of the Hall sensors 4 . 5 . 6 with a permanent magnet 7 is provided. This permanent magnet 7 is like that on every Hall sensor 4 . 5 . 6 , that he attached from the case 2 points away. With the help of the permanent magnet 7 becomes every Hall sensor 4 . 5 . 6 permanently controlled by a constant magnetic flux. That means every Hall sensor 4 . 5 . 6 outputs a constant electrical signal in the form of a resulting Hall voltage, which depends on the applied magnetic flux density.

Auf dem Kolben 3 ist radial, zu den Hall-Sensoren 4, 5, 6 hinweisend, ein ferromagnetisches Bauteil 8, beispielsweise ein ferromagnetisches Blech, angeordnet. Durch die Annäherung des ferromagnetischen Bauteils 8 infolge der Bewegung des Kolbens 3 wird der magnetische Fluss an den Hall-Sensoren 4, 5, 6 nacheinander geändert und somit ebenfalls die von den Hall-Sensoren 4, 5, 6 abgegebene Hall-Spannung. Jeder Hall-Sensor 4, 5, 6 detektiert die Veränderung der magnetischen Flussdichte, was zur Ausgabe einer kleineren Hall-Spannung als Ausgangsignals des Hall-Sensors 4, 5, 6 führt.On the piston 3 is radial, to the Hall sensors 4 . 5 . 6 indicative, a ferromagnetic component 8th , For example, a ferromagnetic sheet arranged. By the approach of the ferromagnetic component 8th as a result of the movement of the piston 3 becomes the magnetic flux at the Hall sensors 4 . 5 . 6 changed one after the other and thus also those of the Hall sensors 4 . 5 . 6 delivered Hall voltage. Every Hall sensor 4 . 5 . 6 detects the change in the magnetic flux density, resulting in the output of a smaller Hall voltage than the output signal of the Hall sensor 4 . 5 . 6 leads.

1a zeigt die Kolben-Zylinder-Anordnung, bei welcher das ferromagnetische Bauteil 8 außer Reichweite der Hall-Sensoren 4, 5, 6 angeordnet ist. Da das ferromagnetische Bauteil 8 bei dieser Anordnung noch keinen Einfluss auf den magnetischen Fluss, mit welchem die Hall-Sensoren 4, 5, 6 vorgespannt sind, hat, wird auch kein Schaltpunkt erzeugt. Das Ausgangssignal des Hall-Sensors 4, 5, 6 ist unverändert. 1a shows the piston-cylinder arrangement in which the ferromagnetic component 8th out of range of the Hall sensors 4 . 5 . 6 is arranged. Because the ferromagnetic component 8th in this arrangement, no influence on the magnetic flux with which the Hall sensors 4 . 5 . 6 biased, no switching point is generated. The output signal of the Hall sensor 4 . 5 . 6 is unchanged.

In 1b befindet sich das ferromagnetische Bauteil 8 unter dem ersten Hall-Sensor 4. Dabei wird der magnetische Fluss, welcher durch den Hall-Sensor 4 wahrgenommen wird, vermindert, weshalb der Hall-Sensor 4 eine kleinere Hall-Spannung ausgibt. Unterschreitet diese Hall-Spannung eine Schaltschwelle, wird durch eine nicht weiter dargestellte Sensorelektronik ein Schaltsignal und somit ein Wegmesswert ausgegeben. Da das ferromagnetische Bauteil 8 noch nicht im Bereich der Hall-Sensoren 5, 6 ist, geben diese beiden Hall-Sensoren 5, 6 lediglich die Hall-Spannung ab, die aufgrund des durch den Dauermagneten 7 vorgegebenen magnetischen Fluss detektiert wird. In 1b is the ferromagnetic component 8th under the first Hall sensor 4 , This is the magnetic flux, which through the Hall sensor 4 is perceived diminished, which is why the Hall sensor 4 a smaller Hall voltage outputs. If this Hall voltage falls below a switching threshold, a switching signal and thus a path measured value are output by a sensor electronics (not shown). Because the ferromagnetic component 8th not yet in the area of the Hall sensors 5 . 6 is, give these two Hall sensors 5 . 6 only the Hall voltage from, due to by the permanent magnet 7 predetermined magnetic flux is detected.

In 1c befindet sich das ferromagnetische Bauteil 8 mit dem Kolben 3 im Bereich des zweiten Hall-Sensors 5. Das ferromagnetische Bauteil 8 ändert jetzt die magnetische Flussdichte im Bereich des Hall-Sensors 5, was von dem Hall-Sensor 5 detektiert wird und wobei dieser ebenfalls eine veränderte Hall-Spannung ausgibt, welche in der vorhergehend beschriebenen Weise durch die Sensorelektronik verarbeitet wird.In 1c is the ferromagnetic component 8th with the piston 3 in the area of the second Hall sensor 5 , The ferromagnetic component 8th now changes the magnetic flux density in the area of the Hall sensor 5 , what about the Hall sensor 5 is detected and this also outputs a modified Hall voltage, which is processed in the manner previously described by the sensor electronics.

1d zeigt das ferromagnetische Bauteil 8 im Bereich des dritten Hall-Sensors 6. Auch hier detektiert der Hall-Sensor 6 eine abnehmende magnetische Flussdichte aufgrund des Eindringens des ferromagnetischen Bauteils 8 in das durch den Dauermagneten 7 aufgespannte Magnetfeld. Eine entsprechende Hall-Spannung wird abgegeben und weiter verarbeitet. 1d shows the ferromagnetic component 8th in the area of the third Hall sensor 6 , Again, the Hall sensor detects 6 a decreasing magnetic flux density due to the penetration of the ferromagnetic component 8th in that by the permanent magnet 7 spanned magnetic field. A corresponding Hall voltage is released and further processed.

Bei den bezeichneten Positionen hat sich der Kolben 3 bisher nur in Richtung der Hall-Sensoren 4, 5, 6 bewegt. Nach der Passage des ferromagnetischen Bauteils 8 verbleiben die Hall-Sensoren 4, 5, 6 jeweils in dem so aktivierten Zustand. Erst wenn sich das ferromagnetische Bauteil 8 in die entgegen gesetzte Bewegungsrichtung bewegt und wieder hinter den ersten Hall-Sensor 4 zurückgelangt, werden diese Zustände der Hall-Sensoren 4, 5, 6 aufgehoben und sie gehen in den Ursprungszustand zurück, in welchem diese lediglich den magnetischen Fluss detektieren, welcher durch den Dauermagneten 7 ausgelöst wird.At the designated positions, the piston has 3 so far only in the direction of the Hall sensors 4 . 5 . 6 emotional. After passage of the ferromagnetic component 8th the Hall sensors remain 4 . 5 . 6 each in the so activated state. Only when the ferromagnetic component 8th moved in the opposite direction of movement and again behind the first Hall sensor 4 come back, these states of the Hall sensors 4 . 5 . 6 canceled and they go back to the original state, in which they detect only the magnetic flux, which by the permanent magnet 7 is triggered.

Um die Schaltpunkte der Hall-Sensoren 4, 5, 6 genau erfassen zu können, muss eine Signaldifferenz, welche aus der Hall-Spannung eines Hall-Sensors 4, 5, 6 im Ursprungszustand und einer Hall-Spannung desselben Hall-Sensors 4, 5, 6 bei der Passage des ferromagnetischen Bauteils 8 gebildet wird, verstärkt werden. Dabei wird die Differenz der beiden Signale ausgewertet. Aus diesem Grund werden an dem Dauermagneten 7 Flussleitstücke 9, 10 zum Hall-Sensor 4, 5, 6 hin angeordnet, um die Magnetfeldänderung und somit das Differenzsignal zu verstärken. In 2a ist beispielhaft der Hall-Sensor 4 mit den Flussleitstücken 9 und 10 dargestellt, wobei kein ferromagnetisches Bauteil 8 vorhanden ist. Dabei tragen die Flussleitstücke 9, 10 gleichzeitig den Dauermagneten 7. Der magnetische Fluss passiert den Dauermagneten 7 und fließt durch die Flussleitstücke 9, 10 in den Hall-Sensor 4, welcher direkt auf dem Gehäuse 2 befestigt ist. 2b zeigt den Verlauf des magnetischen Flusses, wenn sich das ferromagnetische Bauteil 8 unterhalb des Hall-Sensors 4 befindet. Dann fließt der magnetische Fluss, der durch den Dauermagneten 7 erzeugt wird, über die Flussleitstücke 9, 10 durch das ferromagnetische Bauteil 8 aber nicht durch den Hall-Sensor 4. Deshalb detektiert der Hall-Sensor 4 nun eine geringere magnetische Flussdichte, was zur Verringerung der von ihm ausgegebenen Hall-Spannung führt. Die Verstärkung des Differenzsignals durch die Flussleitkörper 9, 19 verhindert eine fehlerhafte Signalausgabe infolge von Temperatureinflüssen aus der Umgebung der Kolben-Zylinder-Anordnung.Around the switching points of the Hall sensors 4 . 5 . 6 must be able to detect a signal difference, which from the Hall voltage of a Hall sensor 4 . 5 . 6 in the original state and a Hall voltage of the same Hall sensor 4 . 5 . 6 at the passage of the ferromagnetic component 8th is formed, be strengthened. The difference between the two signals is evaluated. For this reason, be on the permanent magnet 7 flux conductors 9 . 10 to the Hall sensor 4 . 5 . 6 arranged to amplify the magnetic field change and thus the difference signal. In 2a is an example of the Hall sensor 4 with the Flussleitstücken 9 and 10 shown, wherein no ferromagnetic component 8th is available. Hereby carry the flux guides 9 . 10 at the same time the permanent magnet 7 , The magnetic flux passes through the permanent magnet 7 and flows through the flux conducting pieces 9 . 10 in the Hall sensor 4 which is directly on the housing 2 is attached. 2 B shows the course of the magnetic flux when the ferromagnetic component 8th below the Hall sensor 4 located. Then the magnetic flux flows through the permanent magnet 7 is generated, via the flux guides 9 . 10 through the ferromagnetic component 8th but not through the Hall sensor 4 , Therefore, the Hall sensor detects 4 now a lower magnetic flux density, which leads to the reduction of the Hall voltage output by him. The amplification of the difference signal by the Flussleitkörper 9 . 19 prevents erroneous signal output due to temperature influences from the environment of the piston-cylinder assembly.

Den aus der magnetischen Flussdichte in 2 resultierende Verläufe der magnetischen Feldlinien zeigen 3. 3a verdeutlichen den Feldlinienverlauf ohne Vorhandensein des ferromagnetischen Bauteils 8. Dabei treten die Feldlinien von dem Dauermagneten 7 beidseitig aus und werden durch die Flussleitkörper 9, 10 zum Teil auf den Sensorbereich 11 umgelenkt. Wie aus 3b hervorgeht, wird bei Vorhandensein des ferromagnetischen Bauteils 8 der Magnetkreis durch die Flussleitstücke 9, 10 und das ferromagnetische Bauteil 8 geschlossen, wodurch der magnetische Fluss verstärkt wird und ein verbessertes Differenzsignal in der Sensorelektronik ausgewertet werden kann. The magnetic flux density in 2 show resulting courses of the magnetic field lines 3 , 3a illustrate the field line course without the presence of the ferromagnetic component 8th , The field lines of the permanent magnet occur 7 on both sides and are by the Flussleitkörper 9 . 10 partly on the sensor area 11 diverted. How out 3b shows, in the presence of the ferromagnetic component 8th the magnetic circuit through the flux guides 9 . 10 and the ferromagnetic component 8th closed, whereby the magnetic flux is amplified and an improved differential signal can be evaluated in the sensor electronics.

Eine weitere Möglichkeit, den magnetischen Fluss zur zuverlässigen Erzeugung eines Schaltpunktes zu verstärken, besteht darin, dass auf das ferromagnetische Bauteil 8 ein Zusatzmagnet 12 aufgesetzt ist. Dabei ist der Zusatzmagnet 12 so angeordnet, dass er den Hall-Sensoren 4, 5, 6 bei der Bewegung des Kolbens 3 gegenüberliegt. Dieser Zusatzmagnet 12 ist dabei von seinen Dimensionen kleiner als der Dauermagnet 7, welcher mit den Hall-Sensoren 4, 5, 6 eine Einheit bildet.Another way to increase the magnetic flux for reliably generating a switching point, is that on the ferromagnetic component 8th an additional magnet 12 is attached. Here is the additional magnet 12 so he placed the Hall sensors 4 . 5 . 6 during the movement of the piston 3 opposite. This additional magnet 12 Its dimensions are smaller than the permanent magnet 7 , which with the Hall sensors 4 . 5 . 6 forms a unity.

Die gemachten Ausführungen zeigen ein Wegmesssystem für eine Kupplungsausrückeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, welche mittels verkleinerter oder wenig beanspruchter Dauermagneten auskommt und daher eine kostengünstige Variante darstellt. The statements made show a displacement measuring system for a clutch release device of a motor vehicle, which manages by means of reduced or little stressed permanent magnets and therefore represents a cost-effective variant.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kolben-Zylinder-Anordnung Piston-cylinder arrangement
22
Gehäuse casing
33
Kolben piston
44
Hall-Sensor Hall sensor
55
Hall-Sensor Hall sensor
66
Hall-Sensor Hall sensor
77
Dauermagnet permanent magnet
88th
Ferromagnetisches Bauteil Ferromagnetic component
99
Flussleitkörper flux conductors
1010
Flussleitkörper flux conductors
1111
Sensorbereich sensor range
1212
Zusatzmagnet additional magnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011014574 A1 [0002] DE 102011014574 A1 [0002]

Claims (9)

Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere für ein Ausrücksystem in einem Kraftfahrzeug, mit einem als Gehäuse (2) ausgebildeten Zylinder, in welchem ein Kolben (3) axial beweglich gelagert ist und zur Wegmessung des Kolbens (3) ein Schaltpunktsensor (4, 5, 6) an dem Gehäuse (2) befestigt ist, welcher mit einem, am Kolben (3) angeordneten, einen Schaltpunkt des Schaltpunktsensors (4, 5, 6) aktivierenden Bauteil (8) in einer Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunktsensor als Hall-Sensor (4, 5, 6) ausgebildet ist, welchem zur Einstellung eines vorgegebenen magnetischen Flusses ein Dauermagnet (7) zugeordnet ist, und das den Schaltpunkt des Hall-Sensors (4, 5, 6) aktivierende Bauteil (8) ferromagnetisch ausgebildet ist, wodurch sich bei Annäherung des, das ferromagnetische Bauteil (8) tragenden Kolbens (3) an den Hall-Sensor (4, 5, 6) der durch den Dauermagneten (7) vorgegebene magnetische Fluss ändert.Piston-cylinder arrangement, in particular for a release system in a motor vehicle, with a housing ( 2 ) formed cylinder, in which a piston ( 3 ) is mounted axially movable and for displacement measurement of the piston ( 3 ) a switching point sensor ( 4 . 5 . 6 ) on the housing ( 2 ), which with one, on the piston ( 3 ), a switching point of the switching point sensor ( 4 . 5 . 6 ) activating component ( 8th ) is in an operative connection, characterized in that the switching point sensor as a Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) is formed, which for setting a predetermined magnetic flux, a permanent magnet ( 7 ), and that the switching point of the Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) activating component ( 8th ) is formed ferromagnetically, whereby when approaching, the ferromagnetic component ( 8th ) carrying the piston ( 3 ) to the Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) by the permanent magnet ( 7 ) predetermined magnetic flux changes. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, einen Dauermagneten (7) umfassende Hall-Sensoren (4, 5, 6) in vorgegebenen Abständen entlang einer Längserstreckung des Gehäuses (2) an diesem angeordnet sind, welchem das am Kolben (3) radial angeordnete ferromagnetische Bauteil (8) gegenüberliegt. Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that several, one permanent magnet ( 7 ) comprehensive Hall sensors ( 4 . 5 . 6 ) at predetermined intervals along a longitudinal extent of the housing ( 2 ) are arranged on this, which on the piston ( 3 ) radially arranged ferromagnetic component ( 8th ) is opposite. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem sich in eine erste Bewegungsrichtung bewegenden ferromagnetischen Bauteil (8) aktivierte Hall-Sensor (4, 5, 6) in diesen Zustand verbleibt, bis das ferromagnetische Bauteil (8) diesen in entgegen gesetzter zweiter Bewegungsrichtung passiert. Piston-cylinder arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the of the moving in a first direction of movement ferromagnetic component ( 8th ) activated Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) remains in this state until the ferromagnetic component ( 8th ) passes this in the opposite second direction of movement. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hall-Sensor (4, 5, 6) über wenigstens ein Flussleitstück (9, 10) mit dem Dauermagneten (7) verbunden ist. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) via at least one flux guide ( 9 . 10 ) with the permanent magnet ( 7 ) connected is. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (7) an einer, dem Gehäuse (2) abgewandten Richtung an dem Hall-Sensor (4, 5, 6) angeordnet ist.Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 7 ) on one, the housing ( 2 ) facing away from the Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) is arranged. Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ferromagnetischen Bauteil (8) ein Zusatzmagnet (12) angeordnet ist.Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the ferromagnetic component ( 8th ) an additional magnet ( 12 ) is arranged. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmagnet (12) auf dem ferromagnetischen Bauteil (8), dem Hall-Sensor (4, 5, 6) zugewandt, angeordnet ist. Piston-cylinder arrangement according to claim 6, characterized in that the additional magnet ( 12 ) on the ferromagnetic component ( 8th ), the Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) is arranged. Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Bauteil (8) aus Eisen, Blech oder Elektroblech besteht.Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ferromagnetic component ( 8th ) consists of iron, sheet metal or electrical steel. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem Kunststoff besteht, wobei der Hall-Sensor (4, 5, 6) außen auf dem Gehäuse (2) angeordnet ist.Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 2 ) consists of a plastic, wherein the Hall sensor ( 4 . 5 . 6 ) on the outside of the housing ( 2 ) is arranged.
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