DE4407648A1 - Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Stellelementes - Google Patents
Vorrichtung zum Erfassen der Position eines StellelementesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Posi
tion eines Stellelementes, das über eine Steuerleitung hydrau
lisch oder pneumatisch beaufschlagbar ist, mit mindestens ei
nem Positionsmeßgeber.
Hydraulisch beaufschlagbare Stellelemente werden beispiels
weise in Betätigungseinrichtungen von zwischen einer Antriebs
maschine und einem Getriebe wirksamen Reibungskupplungen in
Kraftfahrzeugen eingesetzt. So ist zum Beispiel aus der
deutschen Offenlegungsschrift DE 40 11 850 A1 eine automatisch
wirksame Reibungskupplung bekannt. Diese Kupplung ist über
einen Betätigungsmechanismus, der ein Ausrücklager und eine
daran angreifende Gabel umfaßt, ein- und ausrückbar. Der
Betätigungsmechanismus wiederum wird über ein Stellglied in
Form eines hydraulischen Zylinders betätigt, der über steuer
bare hydraulische Wegeventile mit einem Druckmittelkreislauf
verbunden ist. Weiterhin ist eine elektronische Steuereinheit
vorgesehen, die in Abhängigkeit verschiedener Kenngrößen die
Wegeventile des Druckmittelkreislaufes steuert, um über das
hydraulische Stellglied einen entsprechenden Kupplungseingriff
einzuregeln. Solche Kenngrößen sind beispielsweise die Motor
drehzahl, die Stellung der Drosselklappe oder der Kupplungs
betätigungsweg bzw. der Kupplungseingriffszustand. In der
bekannten Betätigungseinrichtung erfolgt die Ermittlung des
Kupplungsbetätigungsweges oder Eingriffszustandes über ein am
Stellglied direkt angeordnetes Potentiometer, welches den Weg
bzw. die Stellung des Kolbens des Stellgliedes erfaßt und eine
entsprechende elektrische Größe an die elektrische Steuerein
heit weiterleitet. Bei bestimmten Einsatzfällen von solchen
hydraulischen Stellgliedern kann die direkte Anordnung eines
Positions- oder Wegemeßwertgebers aus Platzgründen oder auf
grund der notwendigen elektrischen Zuleitungen problematisch
sein.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Er
fassen der Position eines druckbeaufschlagbaren Stellelementes
zu schaffen, die nicht unmittelbar am Stellelement angeordnet
ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche ge
löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
dargestellt. Erfindungsgemäß ist in der druckmittelbeauf
schlagbaren Steuerleitung des Stellelementes ein in einem Ge
häuse gleitender Meßkolben vorgesehen, dessen Stellung in dem
Gehäuse als Naß für die Position des Stellelementes verwendbar
ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung teilt der
Meßkolben das Gehäuse in eine Primär- und eine Sekundärkammer
mit jeweils mindestens einem Strömungsanschluß und ist ent
gegen des beaufschlagbaren Druckes des Steuermediums in seine
Ruhelage vorgespannt. Soll nun das Stellelement aus seiner
Ruhelage bewegt werden, wird über die Steuerleitung der Meß
kolben primär kammerseitig mit Druckmittel beaufschlagt und
gibt als Übertragungskolben wirkend eine entsprechende Ver
schiebung über ein einstellbares Übersetzungsverhältnis an das
Stellelement weiter.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht der Meßkolben aus einem ersten und einem
zweiten, an der Innenwandung des Gehäuses abdichtend gleiten
den Teilkolben, die mittels einer eine Meßskala aufweisenden
Meßstange miteinander verbunden sind. Die zwischen den Teil
kolben angeordnete Meßkammer ist dabei vorzugsweise druck
entlastet. Gemäß einer Weiterbildung der Ausführungsform ent
spricht die Länge der Meßskala entsprechend eines Überset
zungsverhältnisses dem Verstellweg des Stellelementes. Die
Einstellung der Druckmittelübersetzung kann durch Gestaltung
von unterschiedlichen Durchmessern der Primär- und Sekundär
kammer erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Meßskala durch eine zwi
schen den Teilbereichen angeordnete Zahnstange gebildet, die
die translatorische Bewegung des Meßkolbens beispielsweise an
ein mit ihr in Eingriff stehendes Zahnrad weitergibt, das
diese Bewegung in eine rotatorische Bewegung umwandelt und auf
ein Potentiometer überträgt.
Eine andere Möglichkeit der Positions- oder Verstellwegerfas
sung besteht darin, die Meßskala magnetisch auszubilden und
die Meßwerterfassung induktiv durchzuführen.
Besonders vorteilhaft kann die Vorrichtung zur Erfassung eines
Kupplungsbetätigungsweges eingesetzt werden. Dabei wird der in
einem Gehäuse gleitende Meßkolben zum Beispiel in der Druck
mittelsteuerleitung des druckmittelbeaufschlagbaren Stellzy
linders angeordnet.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung zur Betätigung einer
Kupplung teilt der Meßkolben das Gehäuse in eine Primär- und
eine Sekundärkammer mit mindestens einem Strömungsanschluß und
ist entgegen des beaufschlagbaren Druckes des Steuermediums in
seine Ruhelage vorgespannt, wobei die Sekundärkammer in der
Ruhelage des Meßkolbens mit einem Entlüftungsdurchlaß im Ge
häuse in Verbindung steht.
Nach einer vorteilhaften Ausführung bildet mindestens eines
der den Druckmittelfluß in der Steuerleitung steuernden Vent
ile mit dem Gehäuse, in dem der Meßkolben gleitet, eine Bau
einheit, wodurch die räumliche Position der Druckmittelver
sorgungseinheit, entgegen von Einrichtungen, bei dem die Ven
tile in der Druckmittelversorgungseinheit integriert sind und
damit die Verbindungsleitung zwischen Meßkolben und Ventilen
für eine Entlüftung steigend angeordnet sein muß, frei wählbar
ist.
Neben dem Einsatz in einer Vorrichtung zur Betätigung einer
Kupplung bieten sich jedoch auch andere Anwendungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise für druckbeauf
schlagte Ventile, an.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie
len näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Betätigung einer
Reibungskupplung,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Erfassung der Po
sition eines Stellelementes mit einem
mechanischen Positionsgeber und
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Positionserfassung
mit einem induktiven Positionsgeber.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Reibungs
kupplung 18, die einen Verbrennungskraftmotor eines Kraftfahr
zeuges mit einem Getriebe in Abhängigkeit bestimmter Betriebs
zustände bzw. von Übergängen zwischen einzelnen Betriebszu
ständen verbindet. Die Reibungskupplung ist über einen Betäti
gungsmechanismus 14 ein- und ausrückbar. Der Betätigungsmecha
nismus wiederum wird über ein Stellelement 2 in Form eines
Nehmerzylinders betätigt. Der Nehmerzylinder 2 ist über eine
Steuerleitung 1 und ein Wegeventil 20 mit einem
Druckmittelkreislauf 21 verbunden. Der Druckmittelkreislauf weist eine
über einen Motor 22 antreibbare Druckmittelpumpe 23 auf, die
mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 24 in Verbindung steht
und über das Wegeventil 20 den Nehmerzylinder 2 beaufschlagt.
Zwischen der Druckmittelpumpe 23 und dem Wegeventil 20 ist im
Druckmittelkreislauf außerdem ein Rückschlagventil 25, ein den
Motor 22 bei Bedarf ein- und ausschaltender Druckschalter 26
sowie ein Druckspeicher 27 vorgesehen. Der Druckspeicher kann
derart bemessen werden, daß bei Inbetriebnahme des Kraftfahr
zeuges mindestens ein erstmaliges Auskuppeln ohne Energiezu
fuhr möglich ist. Damit ist für die Druckmittelpumpe 23 kein
spezieller Motor erforderlich, während des Fahrbetriebes wird
dann der Druckspeicher 27 von der über die Brennkraftmaschine
22 angetriebenen Druckmittelpumpe 23 versorgt.
Zur Regelung des Reibungseingriffs der Reibungskupplung 18 ist
eine elektronische Steuereinheit 28 vorgesehen, die in Abhän
gigkeit sensierter bzw. vorgegebener Größen eine Stellgröße
zur Kupplungsbetätigung an das Wegeventil 20 abgibt. Die sen
sierten Größen sind unter anderem die Motordrehzahl, die Dros
selklappenstellung und der Kupplungsbetätigungsweg bzw. der
Kupplungseingriffszustand. Für die Ermittlung des Kupplungsbe
tätigungsweges ist in der Druckmittelsteuerleitung 1 des Neh
merzylinders 2 ein Sensorzylinder 29 angeordnet. Die Steuer
leitung 1 stellt dabei eine hydraulische Stange dar, die das
Fluidvolumen zwischen dem Nehmerzylinder 2 und dem Sensor
zylinder 29 verschiebt.
Der in Fig. 2 näher gezeigte Sensorzylinder 29 besteht aus ei
nem zylinderförmigen Gehäuse 4, welches der Meßkolben 3 in
eine Primärkammer 5 und eine Sekundärkammer 6 unterteilt. So
wohl die Primär- als auch die Sekundärkammer 5, 6 ist mit
einem Strömungsanschluß 7, 8 verbunden, wobei die Primärkammer
über das Wegeventil 20 mit dem Druckmittelkreislauf und die
Sekundärkammer mit dem Nehmerzylinder 2 verbunden ist. Der
Meßkolben 3 wird über die Druckfeder 15 entgegen der Druckmit
telbeaufschlagung durch den Druckmittelkreislauf in seiner Ru
helage vorgespannt. Der Meßkolben 3 besteht aus zwei Teilkol
ben 9 und 10, die über die Dichtringe 17 und 19 an der Innen
wandung des Gehäuses 4 gleiten. Zwischen den Teilkolben 19 und
10 ist eine als Verzahnung ausgebildete Meßskala 11 aufweisen
de Meßstange 12 fest mit den Teilkolben verbunden angeordnet.
Die die Meßstange 12 aufnehmende, drucklose Meßkammer 16 ist
über eine Anschlußbohrung 30 mit einem nicht dargestellten
Tank verbunden.
Mittels eines in die Verzahnung der Meßstange 12 eingreifenden
Zahnrades 13 wird die translatorische Bewegung des Meßkolbens
4 in eine rotatorische Bewegung umgewandelt und auf bekannte
Weise auf ein nicht dargestelltes Drehpotentiometer übertra
gen, wobei das Drehpotentiometer ein elektrisches Ausgangs
signale erzeugt, welches proportional und somit linear zum
zurückgelegten Weg des Stellelementes 2 ist. Zum Druckaus
gleich bzw. zum Entlüften der Sekundärkammer 6 ist am Gehäuse
4 eine Schnüffellochbohrung 31 vorgesehen, die beim Überfahren
derselben in die Ruhestellung die Sekundärkammer 6 mit dem
Tank verbindet.
In Fig. 3 ist ein Meßzylinder mit einem induktiven Meßwert
aufnehmer dargestellt. Dazu ist die zwischen den Teilkolben 9
und 10 angeordnete Meßstange 12 mit einem die Induktivität
einer am Gehäuse 4 angeordneten Meßspule 35 beeinflussenden
Material 36 versehen, das in Bewegungsrichtung eine Position
markierende Struktur besitzt. Damit beeinflußt jede Stelle des
auf der Meßstange aufgebrachten Materials die Induktivität der
Meßspule 35 in charakteristischer Weise anders. Die Meßspule
35 wird mit einer konstanten Spannung mit einer relativ hohen
Frequenz gespeist und man mißt z. B. den durchfließenden
Strom, wobei dieser ein Maß für die Induktivität der Meßspule
35 und damit für die momentane Position des Meßkolbens 3 im
zylinderförmigen Gehäuse 4 ist.
Bezugszeichenliste
1 Steuerleitung
2 Stellelement
3 Meßkolben
4 Gehäuse
5 Primärkammer
6 Sekundärkammer
7 Strömungsanschluß
8 Strömungsanschluß
9 Teilkolben
10 Teilkolben
11 Meßskala
12 Meßstange
13 Zahnrad
14 Betätigungsmechanismus
15 Druckfeder
16 Meßkammer
17 Dichtring
18 Reibungskupplung
19 Dichtring
20 Wegeventil
21 Druckmittelkreislauf
22 Motor
23 Druckmittelpumpe
24 Vorratsbehälter
25 Rückschlagventil
26 Druckschalter
27 Druckspeicher
28 elektronische Steuereinheit
29 Meßzylinder
30 Anschlußbohrung
31 Schnüffellochbohrung
35 Meßspule
36 Material
2 Stellelement
3 Meßkolben
4 Gehäuse
5 Primärkammer
6 Sekundärkammer
7 Strömungsanschluß
8 Strömungsanschluß
9 Teilkolben
10 Teilkolben
11 Meßskala
12 Meßstange
13 Zahnrad
14 Betätigungsmechanismus
15 Druckfeder
16 Meßkammer
17 Dichtring
18 Reibungskupplung
19 Dichtring
20 Wegeventil
21 Druckmittelkreislauf
22 Motor
23 Druckmittelpumpe
24 Vorratsbehälter
25 Rückschlagventil
26 Druckschalter
27 Druckspeicher
28 elektronische Steuereinheit
29 Meßzylinder
30 Anschlußbohrung
31 Schnüffellochbohrung
35 Meßspule
36 Material
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Erfassen der Position eines Stellelemen
tes, das über eine Steuerleitung hydraulisch oder pneuma
tisch beaufschlagbar ist, mit mindestens einem Positions
meßgeber, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung
(1) des Stellelementes (2) ein in einem Gehäuse (4) glei
tender Meßkolben (3) vorgesehen ist, dessen Stellung in
dem Gehäuse (4) als Maß für die Position des Stellelemen
tes (2) verwendbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßkolben (3) das Gehäuse (4) in eine Primär- und eine
Sekundärkammer (5; 6) mit jeweils mindestens einem Strö
mungsanschluß (7; 8) unterteilt und entgegen des beauf
schlagbaren Druckes des Steuermediums in seine Ruhelage
vorgespannt ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet daß der Meßkolben (3) aus einem ersten und
einem zweiten an der Innenwandung des Gehäuses (4) abdich
tend gleitenden Teilkolben (9; 10) besteht, wobei die
Teilkolben mittels einer eine Meßskala (11) aufweisenden
Meßstange (12) miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die zwischen den Teilkolben (9; 10) angeordnete, die Meß
stange (12) aufnehmende Meßkammer (16) druckentlastet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Länge der Meßskala (11) entsprechend eines
Übersetzungsverhältnisses dem Verstellweg des Stellelemen
tes (2) entspricht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßskala durch eine zwischen den
Teilkolben (9; 10) angeordnete Zahnstange (11) gebildet
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zahnstange (11) mit einem Zahnrad (13) in Wirkverbin
dung steht, das die Bewegung des Meßkolbens (3) auf ein
Potentiometer überträgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Positionsmeßgeber als induktiver
oder kapazitiver Meßwertgeber ausgebildet ist.
9. Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahr
zeuges, insbesondere über einen Nehmerzylinder mit einem
Druckmittelkreis, der wenigstens eine Druckmittelpumpe,
eine die Druckmittelpumpe betätigende Antriebseinrichtung,
einen Druckmittelspeicher und den Druckmittelfluß steuern
de Ventile umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Druckmittelsteuerleitung des Nehmerzylinders (17) ein in
einem Gehäuse (4) gleitender Meßkolben (3) vorgesehen ist,
dessen Stellung in dem Gehäuse (4) als Maß für den Kupp
lungsbetätigungsweg verwendbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die den Druckmittelfluß steuernden Ventile (18) mit dem
Gehäuse (4) eine Baueinheit bilden.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=6512135
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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