Arbeitszylinder

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder nach der Gattung des Hauptanspruchs.

[0002] Ein derartiger Arbeitszylinder ist bekannt (US-A-4727 791). Dieser Arbeitszylinder hat den Vorteil, daß die Stellung des im Arbeitszylinder beweglichen Arbeitskolbens jederzeit erfaßbar ist. Es gibt auch schon entsprechende elektrische Erkennungsmittel, wie Endschalter oder dgl.

[0003] Arbeitszylinder dieser Art werden in jüngster Zeit auch im Zusammenhang mit elektronischen Schalteinrichtungen verwendet, und sie werden auf Fahrzeugen vorgesehen, bei denen sie beispielsweise die Aufgabe von Stellgliedern von elektrisch gesteuerten Kupplungen von Fahrzeug-Motoren übernehmen. Auf Fahrzeugen besteht aber immer das Problem, daß eine auf der Rückseite des Arbeitskolbens liegende Atmungskammer bei ihrer durch die Kolbenbewegung bewirkten Ausdehnung keinen Schmutz oder - im Winter - Salznebel ansaugen darf. Solche Fremdstoffe könnten dort nämlich zur Korrosion führen, wodurch der Arbeitszylinder blockiert.

[0004] Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, die Atmungskammer über einen Schnorchel mit Filter mit der Außenluft zu verbinden (DE-A-2430 394).

[0005] Ein derart augerüsteter Arbeitszylinder ist dann auch "watfähig", weil der Zugang zur Öffnung des Schnorchels so hochgelegt werden kann, daß beim Durchqueren von Wasserläufen kein Wasser in die Atmungskammer eingesaugt wird.

[0006] Nachteilig dabei ist, daß stets besondere Mittel vorgesehen werden müssen, um ein schmutzfreies Atmen der Atmungskammer zu gewährleisten. Bei dem zuerst genannten Arbeitszylinder ist es außerdem nachteilig, daß der Sensoreinbau Platz verbraucht.

Vorteile der Erfindung

[0007] Der eingangs genannte Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Führung der Atemluft keine besonderen Mittel notwendig sind.

[0008] Außerdem ist es von Vorteil, daß zum Einbau des Sensors kein besonderer Platz vorgesehen sein muß.

[0009] Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Arbeitszylinder im Schnitt mit einem Sensor und Figur 2 den Sensor in vergrößertem Maßstab, ebenfalls im Schnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0011] Ein Arbeitszylinder 1 hat ein Gehäuse 2, das aus einem weitgehend glattwandigen Zylinderstück 3 und einem Anschlußstück 4 sowie je einem Deckel 5 und 6 für Zylinderstück und Anschlußstück besteht. Der für das Zylinderstück 3 bestimmte Deckel 5 hat ein zentrisches Loch, durch das ein Ende einer Kolbenstange 7 abgedichtet nach außen ragt.

[0012] Die Kolbenstange 7 hat eine Ausnehmung 8 zur Aufnahme einer Druckstange 9, mit der eine nicht dargestellte Kupplung zu betätigen, d.h. ein- und auszurücken ist.

[0013] Die Kolbenstange 7 trägt auf ihrer anderen Seite einen Arbeitskolben 10, der in dem Arbeitszylinder 1 eine Arbeitskammer 11 von einer dem Deckel 5 zugekehrten Atmungskammer 12 trennt. Durch einen hohlzylindrischen, mit einem Axialkanal 13' versehenen Tauchkörper 13, der mittels Sprengring 14 und Dichtring 15 in der Kolbenstange 7 befestigt ist, ist die Kolbenstange 7 durch die Arbeitskammer 11 hindurch verlängert. An seinem einem Ende endet der Tauchkörper 13 an einem Radialkanal 30 der Kolbenstange 7, der in die Atmungskammer 12 mündet. An dem anderen Ende des Tauchkörpers 13 ist ein Axialdurchgang 31 zu einer Außenluftstelle 29 vorgesehen (vgl. Figur 2).

[0014] Der Tauchkörper 13 besteht aus Alu-Material und wird - wie am besten in der Figur 2 zu erkennen ist - von einem hohlzylindrischen Kunststoff-Spulenkörper 16 übergriffen, der die Wicklungen einer Spule 17 trägt, die von einer Abschirmhülse 18 aus ferritischem Material umgeben ist. Spulenkörper 16 mit Spule 17 und Abschirmhülse 18 bilden einen hohlzylindrischen Sensor 16, 17, 18, der mit dem Tauchkörper 13 zusammenwirkt. Die Abschirmhülse 18 ist in einer Trennwand 19 gelagert und trägt auf ihrer dem Arbeitskolben 10 zugekehrten Seite eine mittels Sprengring 20 fixierte Manschettendichtung 21, die auf der Mantelfläche des Tauchkörpers 13 gleiten kann.

[0015] Der Spulenkörper 16 samt Abschirmhülse 18 ragt mit seinem dem Arbeitskolben 10 abgekehrten Ende in eine Steuergeräte-Kammer 22. Er ist dort mit einem Kopf 23 versehen, durch den zwei Spulenanschlüsse 24 und 25 hindurchgeführt sind. Die Anschlüsse 24 und 25 sind an eine Elektronik 32 angeschlossen, die wiederum mit einem Zentralstecker 26 elektrisch leitend verbunden ist, der am Deckel 6 befestigt ist.

[0016] Die Trennwand 19 nimmt in achsparalleler Anordnung zwei Magnetventile, ein Belüftungs-Magnetventil 27 und ein Entlüftungs-Magnetventil 28 auf, die in die Steuergeräte-Kammer 22 hineinragen. Das Belüftungs-Magnetventil 27 ist an eine Druckluftquelle 33 und das Entlüftungs-Magnetventil 28 und die Steuergeräte-Kammer 22 sind ebenso wie der Axialkanal 13' des Tauchkörpers 13 an eine Außenluftstelle 29 angeschlossen.

Wirkungsweise

[0017] Der Arbeitszylinder 1 ist zur Betätigung einer Kupplung bestimmt, die in der gezeichneten Stellung des Arbeitskolbens 10 voll eingerückt ist. Zum Lösen der Kupplung wird das Belüftungs-Magnetventil 27 umgeschaltet. Druckluft strömt in die Arbeitskammer 11 und der Arbeitskolben 10 bewegt sich nach links. Dabei verkleinert die Atmungskammer 12 ihr Volumen, und die Atemluft strömt durch den Radialkanal 30 der Kolbenstange 7 und den Axialkanal 13' des Tauchkörpers 13 über die Außenluftstelle 29 und den Deckel 6 zur Außenluft.

[0018] Zum Wiedereinrasten der Kupplung wird das Belüftungs-Magnetventil 27 abgeschaltet und das Entlüftungs-Magnetventil 28 eingeschaltet. Die Arbeitskammer 11 wird entlüftet. Die in der Kupplung vorgesehenen, bei Lösen der Kupplung gespannten Federn drücken nun über die Druckstange 9 den Arbeitskolben 10 nach rechts in Richtung Ausgangsstellung.

[0019] Da sich dabei die Atmungskammer 12 vergrößert, wird von der Arbeitskammer 11 ausgestoßene Druckluft von der Außenstelle 29 her in die Atmungskammer 12 eingesaugt. Die Atmungskammer 12 atmet also Luft von der Arbeitskammer 11. Der Weg der Atemluft führt aber bei jeder Kolbenbewegung immer durch den Axialkanal 13' des Tauchkörpers 13 und den hohlen Sensor 16, 17, 18. Die Atemluft, welche die Steuergeräte-Kammer 22 und den Tauchkörper 13 und den Sensor 16, 17, 18 durchströmt, kann daher den Sensor kühlen.

[0020] Am Ende der Entlüftung der Arbeitskammer 11 erreicht der Arbeitskolben 10 wieder seine rechte Endstellung, in der die Kupplung voll eingerückt ist. Der hohlzylindrische Sensor 16, 17, 18 arbeitet dabei als Stellungs-Sensor für den Arbeitskolben 10, indem er den jeweils zurückgelegten Weg des Arbeitskolbens mißt. Dazu wird an die Spule 17 ein Wechselstrom angelegt, wodurch man bei Veränderung der Eintauchtiefe des Tauchkörpers 13 ein entsprechendes elektrisches Signal erhält, das in einer elektrischen Schalteinrichtung ausgewertet wird. Auf diese Weise können dann neben der Wegmessung auch verschiedene Einrückgeschwindigkeiten gemessen werden.

[0021] In Erweiterung der Anlage können anstelle der zwei Magnetventile 27 und 28 auch vier Magnetventile verwendet werden. Damit kann der Arbeitskolben 10 mit Hilfe des hohlzylindrischen Stellungssensors 16, 17, 18 exakt positioniert werden. Dazu werden die vier Magnetventile über die Elektronik direkt gesteuert. Je zwei Magnetventile werden für das Lösen der Kupplung und für das Einrücken der Kupplung verwendet, wobei den jeweils zwei Magnetventilen Blenden mit unterschiedlichen Durchmessern nachgeschaltet werden. Durch eine frequenz- und/oder pulsbreitenmodulierte Ansteuerung der Magnetventile können dann verschiedene Einrückgeschwindigkeiten der Kupplung realisiert werden.

Ansprüche

1. Arbeitszylinder (1) mit einem Arbeitskolben (10), der eine Arbeitskammer (11) von einer Atmungskammer (12) trennt,
mit einer die Arbeitskammer (11) und die Atmungskammer (12) durchdringenden Kolbenstange (7, 13)
sowie mit einem Sensor (16, 17, 18) zur Erfassung der Stellung des Arbeitskolbens (10),
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch die Arbeitskammer (11) hindurchgeführte Kolbenstange als hohlzylindrischer Tauchkörper (13) mit einem Axialkanal (13') ausgebildet ist und eine luftleitende/durch eine die Arbeitskammer (11) begrenzende Trennwand (19) führende Verbindung zwischen der Atmungskammer (12) und einer Außenluftstelle (29) darstellt, mit der die Arbeitskammer (11) bei ihrer Entlüftung verbindbar ist, und daß der Sensor als hohlzylindrischer Sensor (16, 17, 18) ausgebildet ist, der den Tauchkörper (13) umgibt.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16, 17, 18) im Bereich der Arbeitskammer-Durchführung der Kolbenstange (7,13) angeordnet ist.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in den hohlzylindrischen Sensor (16, 17, 18) eingreifende Tauchkörper (13) an seinem einen Ende mit einem Radialkanal (30) der Kolbenstange (7) in Verbindung steht, daß der Radialkanal (30) in die Atmungskammer (12) mündet, und daß der Tauchkörper (13) auf seiner anderen Seite einen Axialdurchgang (31) zu der Außenluftstelle (29) hat.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16, 17, 18) als Rohrsensor mit einem hohlzylindrischen Spulenkörper (16) mit Spule (17) und einer diese umgebenden, ebenfalls hohlzylindrischen Abschirmhülse (18) ausgebildet ist und daß der hohlzylindrische Tauchkörper (13) aus einem Aluminium-Werkstoff besteht.

5. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkörper (13) wenigstens mittelbar am Arbeitskolben (10) befestigt ist.

6. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (16) mit der Spule (17) und die Abschirmhülse (18) an der Trennwand (19) gelagert sind.

7. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (19) Magnetventile (27, 28) für die Belüftung und Entlüftung der Arbeitskammer (11) in parallelachsiger Anordnung trägt.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Arbeitskammer (11) gegenüberliegenden Seite der Trennwand (19) eine druckentlastete Steuergeräte-Kammer (22) vorgesehen ist.

9. Arbeitszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte-Kammer (22) und der Sensor (16, 17, 18) sowie der Tauchkörper (13) an die Außenluftstelle (29) angeschlossen sind.

10. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Entlüftung der Arbeitskammer (11) die Atemluft für die Atmungskammer (12) über den Axialkanal (13') des Tauchkörpers (13) und den hohlen Sensor (16, 17, 18) von der Arbeitskammer (11) herangeführt ist.

11. Arbeitszylinder nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (1) als Kupplungssteller zur Betätigung einer Kupplung für Fahrzeug-Motoren verwendet ist und daß die die jeweilige Stellung des Arbeitskolbens (10) sowie seine Wegstrecke und seine Geschwindigkeit ergebenden Signale des Sensors (16, 17, 18) in einer elektronischen Schalteinrichtung für die Kupplung auswertbar sind.

Claims

1. Working cylinder (1) having a working piston (10) which separates a working chamber (11) from a ventilation chamber (12), having a piston rod (7, 13) penetrating the working chamber (11) and the ventilation chamber (12) and having a sensor (16, 17, 18) for recording the position of the working piston (10), characterised in that the piston rod led through the working chamber (11) is configured as a hollow-cylindrical plunger body (13) with an axial duct (13') and represents an air-conveying connection, leading through a partition (19) bounding the working chamber (11), between the ventilation chamber (12) and an external air location (29) with which the working chamber (11) can be connected when air is removed from it, and that the sensor is configured as a hollow-cylindrical sensor (16, 17, 18) which surrounds the plunger body (13).

2. Working cylinder according to Claim 1, characterised in that the sensor (16, 17, 18) is located in the region where the piston rod (7, 13) passes through the working chamber.

3. Working cylinder according to Claim 1 or 2, characterised in that one end of the plunger body (13) engaging in the hollow-cylindrical sensor (16, 17, 18) is connected to a radial duct (30) of the piston rod (7), that the radial duct (30) opens into the ventilation chamber (12), and that the plunger body (13) has an axial passage (31) to the external air location (29) at its other end.

4. Working cylinder according to Claim 1, 2 or 3, characterised in that the sensor (16, 17, 18) is configured as a tubular sensor with a hollow-cylindrical coil former (16) with coil (17) and a similarly hollow-cylindrical screening sleeve (18) surrounding this coil (17) and that the hollow-cylindrical plunger body (13) consists of an aluminium material.

5. Working cylinder according to Claim 1, characterised in that the plunger body (13) is connected, at least indirectly, to the working piston (10).

6. Working cylinder according to Claim 4, characterised in that the coil former (16), together with the coil (17) and the screening sleeve (18), is supported on the partition (19).

7. Working cylinder according to one of Claims 1 or 6, characterised in that the partition (19) carries, in a parallel-axis arrangement, solenoid valves (27, 28) for supplying air to and removing air from the working chamber (11).

8. Working cylinder according to one of Claims 1, 6 or 7, characterised in that a pressure-relieved control unit chamber (22) is provided on the side of the partition (19) opposite to the working chamber (11).

9. Working cylinder according to Claim 8, characterised in that the control unit chamber (22), the sensor (16, 17, 18) and the plunger body (13) are connected to the external air location (29).

10. Working cylinder according to at least one of Claims 1 to 9, characterised in that when air is removed from the working chamber (11), the ventilation air for the ventilation chamber (12) is brought in from the working chamber (11) via the axial duct (13') of the plunger body (13) and the hollow sensor (16, 17, 18).

11. Working cylinder according to at least one of Claims 1 to 10, characterised in that the working cylinder (1) is used as the clutch positioner for actuating a clutch for vehicle engines and that the signals of the sensor (16, 17, 18) giving the current position of the working piston (10), its distance traversed and its velocity can be analysed in an electronic switching device for the clutch.

Revendications

1. Vérin de travail (1) comportant un piston de travail (10) séparant une chamber de travail (11) et une chambre de respiration (12), une tige de piston (7, 13) traversant les deux chambres (11 et 12), un détecteur (16, 17, 18) détectant la position de piston de travail, vérin caractérisé en ce que la tige de piston, à l'intérieur de la chambre de travail (11) constitue un plongeur (13) cylindrique creux, par un canal axial (13') et qui permet d'établir, à travers la paroi séparatrice (19) délimitant la chambre de travail (11), une liaison d'air entre la chambre de respiration (12) et un orifice de mise à l'atmosphère (29), qui peut être reliée à la chambre de travail (11) au moment de sa mise à l'air, et en ce que le détecteur est constitué d'un capteur cylindrique creux (16, 17, 18) entourant le plongeur (13).

2. Vérin de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (16, 17, 18) est placé au niveau de la traversée de la tige de piston (13) dans la chambre de travail.

3. Vérin de travail selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le plongeur (13) venant en prise à l'intérieur du détecteur cylindrique creux (16, 17, 18) est relié à une de ses extrémités à un canal radial (30) de la tige de piston (7) et débouche dans la chambre de respiration, tandis qu'à son autre extrémité du plongeur (13) se trouve un alésage axial (31) conduisant à un orifice de mise à l'air (29).

4. Vérin de travail selon la revendication 1, 1 ou 3, caractérisé en ce que le détecteur (16, 17, 18) est un ensemble tubulaire comprenant un corps de bobine (16) cylindrique creux, portant une bobine (17) et entouré d'un fourreau (18) également cylindrique, le plongeur (13) cylindrique creux étant fait d'un alliage d'aluminium.

5. Vérin de travail selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur (13) est fixé au moins directement sur le piston de travail (10).

6. Vérin de travail selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps de bobine (16) avec une bobine (17) et son fourreau blindé (18), est monté sur la paroi séparatrice (19).

7. Vérin de travail selon l'une des revendications 1 ou 6, en ce que la paroi séparatrice (19) porte des soupapes (27, 28) parallèles à l'axe et servant respectivement à l'alimentation et à la mise à l'air de la chambre de travail.

8. Vérin de travail selon l'une des revendications 1, 6 ou 7, caractérisé en ce que, sur la face de la paroi séparatrice (19) opposée à la chambre de travail (11), il est prévu une chambre (22), sans pression, contenant les organes de commande.

9. Vérin de travail selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chambre de commande (22), le détecteur (16, 17, 18) et le plongeur (13) sont reliés au point de mise à l'air (29)

10. Vérin de travail selon au moins l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, grâce à la mise d'air de la chambre de travail (11), l'air destiné à alimenter la chambre de respiration (12) est amené de la chambre de travail (11) à travers le canal axial (13') du plongeur (13) et le détecteur creux (16, 17, 18).

11. Vérin de travail selon au moins l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le vérin de travail constitue l'organe de manoeuvre d'un embrayage de véhicule à moteur, les signaux indiquant la position du piston de travail (10), sa course et sa vitesse, émis par le détecteur (16, 17, 18) étant exploitées dans un dispositif électronique de commande de l'embrayage.

Zeichnung