DE4020368A1 - Arbeitszylinder - Google Patents
ArbeitszylinderInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder nach der Gat
tung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Arbeitszylinder ist bekannt
(DE-AS 11 48 451). Diese Arbeitszylinder haben den Vorteil, daß die
Stellung des im Arbeitszylinder beweglichen Arbeitskolbens jederzeit
zu erkennen ist. Es gibt auch schon entsprechende elektrische Erken
nungsmittel, wie Endschalter oder dgl.
Arbeitszylinder dieser Art werden in jüngster Zeit auch im Zusam
menhang mit elektronischen Schalteinrichtungen verwendet, und sie
werden auf Fahrzeugen vorgesehen, bei denen sie beispielsweise die
Aufgabe von Stellglieder von elektrisch gesteuerten Kupplungen von
Fahrzeug-Motoren übernehmen. Auf Fahrzeugen besteht aber immer das
Problem, daß eine auf der Rückseite des Arbeitskolbens liegende At
mungskammer bei ihrer durch die Kolbenbewegung bewirkten Ausdehnung
keinen Schmutz oder - im Winter - Salznebel ansaugen darf. Solche
Femdstoffe könnten dort nämlich zur Korrosion führen, wodurch der
Arbeitszylinder blockiert.
Es ist deshalb auch bereits vorgeschlagen worden, die Atmungskammer
über einen Schnorchel mit Filter mit der Außenluft zu verbinden
(DE-OS 24 30 394).
Ein derart augerüsteter Arbeitszlyinder ist dann auch "watfähig",
weil Zugang zum der Schnorchel mit seiner Öffnung so hochgelegt wer
den kann, daß beim Durchqueren von Wasserläufen kein Wasser in die
Atmungskammer eingesaugt wird.
Nachteilig dabei ist, daß stets besondere Mittel vorgesehen werden
müssen, um ein schmutzfreies Atmen der Atmungskammer zu gewährlei
sten. Bei dem zuerst genannten Arbeitszylinder ist es außerdem nach
teilig, daß der Sensoreinbau Platz verbraucht.
Der eingangs genannte Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden Merk
malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Füh
rung der Atemluft keine besonderen Mittel notwendig sind.
Außerdem ist es von Vorteil, daß zum Einbau des Sensors kein beson
derer Platz vorgesehen sein muß.
Weitere vorteilhafte Mermale der Erfindung ergeben sich aus den Un
teransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen: Fig. 1 einen Arbeitszylinder mit einem Sensor, beide im
Schnitt und Fig. 2 den Sensor in vergrößertem Maßstab, ebenfalls im
Schnitt.
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.
Die Kolbenstange 7 hat eine Ausnehmung 8 zur Aufnahme einer Druck
stange 9, mit der eine nicht dargestellte Kupplung zu betätigen,
d. h. ein- und auszurücken ist.
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 hohlzylin
drischen, mit einem Axialkanal 13′ versehenen Tauchkörper 13, der
mittels Sprengring 14 und Dichtring 15 an der Kolbenstange 7 befe
stigt ist, ist die Kolbenstange 7 durch die Arbeitskammer 11 hin
durch verlängert. An seinem einem Ende ist der Tauchkörper 13 von
einem Radialkanal 30 begrenzt, der in die Atmungskammer 12 mündet.
Auf der anderen Seite des Tauchkörpers 13 ist ein Axialdurchgang 31
zu einer Außenluftverbindung vorgesehen (vgl. Fig. 2).
Der Tauchkörper 13 besteht aus Alu-Material und wird - wie am besten
in der Fig. 2 zu erkennen ist - von einem Kunststoff-Spulenkörper
16 übergriffen, der die Wicklungen einer Spule 17 trägt, die von
einer Abschirmhülse 18 aus ferritischem Material umgeben ist. Tauch
körper 13, Spulenkörper 16 mit Spule 17 und Abschirmhülse 18 bilden
einen Sensor 13, 16, 17, 18. Die Abschirmhülse 18 ist in einer Trenn
wand 19 gelagert und trägt auf ihrer dem Arbeitskolben 10 zugekehr
ten Seite eine mittels Sprengring 20 fixierte Manschettendichtung
21, die auf der Mantelfläche des Tauchkörpers 13 gleiten kann.
Der Spulenkörper 16 samt Abschirmhülse 18 ragt mit seinem dem Ar
beitskolben 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 Zentral
stecker 26 elektrisch leitend verbunden ist, der am Deckel 6 befe
stigt ist.
Die Trennwand 19 nimmt in achsparalleler Anordnung zwei Magnetventi
le, ein Belüftungs-Magnetventil 27 und ein Entlüftungs-Magnetventil
28 auf, die in die Steuergeräte-Kammer 22 hineinragen. Das Belüf
tungs-Magnetventil 27 ist an eine Druckluftquelle 33 und das Entlüf
tungs-Magnetventil 28 und die Steuergeräte-Kammer sind an eine
Außenluftstelle 29 angeschlossen.
Der Arbeitszylinder 1 ist zur Betätigung einer Kupplung bestimmt,
die in der gezeichneten Stellung des Arbeitskolbens 10 voll einge
rückt 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 At
mungskammer 12 ihr Volumen, und die Atemluft strömt durch den Axial
kanal 13′ des Tauchkörpers 13 über den Deckel 6 zur Außenluft, oder
sie wird - wie später beschrieben - über den Axialkanal 13′ des
Tauchkörpers 13 lediglich umgepumpt.
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 Druck
stange 9 den Arbeitskolben 10 nach rechts in Richtung Ausgangsstel
lung.
Da sich dabei die Atmungskammer 12 vergrößert, wird Druckluft von
der Arbeitskammer 11 oder Außenluft in die Atmungskammer 12 einge
saugt. Die Atmungskammer 12 atmet also entweder zu oder von der
Außenluft oder sie atmet zu oder von der Arbeitskammer 11, der Weg
der Atemluft führt aber immer durch den Axialkanal 13′ des hohlen
Sensors 13, 16, 17, 18. Die Atemluft, welche die Steuergeräte-Kammer
22 und den hohlen Sensor 13, 16, 17, 18 durchströmt, kann auch den
Sensor kühlen.
Am Ende der Entlüftung der Arbeitskammer 11 erreicht der Arbeitskol
ben 10 wieder seine rechte Endstellung, in der die Kupplung voll
eingerückt ist. Der hohlzylindrische Sensor 13, 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 ausgewer
tet wird. Auf diese Weise können dann neben der Wegmessung auch ver
schiedene Einrückgeschwindigkeiten erzielt werden.
In Erweiterung der Anlage können anstelle der zwei Magnetventile 27
und 28 auch vier Magnetventile verwendet werden. Damit kann der Ar
beitskolben 10 mit Hilfe des hohlzylindrischen Stellungssensors 13,
16, 17, 18 exakt positioniert werden. Dazu werden die vier Magnet
ventile 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 unter
schiedlichen Durchmessern nachgeschaltet werden. Durch eine fre
quenz- und/oder pulsbreitenmodulierte Ansteuerung der Magnetventile
können dann verschiedene Einrückgeschwindigkeiten der Kupplung rea
lisiert werden.
Claims (11)
1. Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben, der eine Arbeitskammer
von einer Atmungskammer trennt, mit einer die Atmungskammer durch
dringenden, zur Betätigung eines Gerätes bestimmten Kolbenstange
sowie mit einem Sensor zur Erfassung der Kolbenstangenstellung, da
durch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (7) in an sich bekannter
Weise auch durch die Arbeitskammer (11) hindurchgeführt ist, daß
ferner die Kolbenstange (7) mit einem Axialkanal (13′) versehen ist
und eine durch eine die Arbeitskammer (11) begrenzende Trennwand
hindurchgeführte Außenluftverbindung der Atmungskammer (12) dar
stellt und daß der Sensor (13, 16, 17, 18) in der hohlen Kolben
stange angeordnet ist.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensor (13, 16, 17, 18) im Bereich der Arbeitskammer-Durchführung
der Kolbenstange (7) angeordnet ist und als hohlzylindrischer Sensor
ausgebildet ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Tauchkörper (13) des hohlzylindrischen Sensors (13, 16, 17, 18) an
seinem einen Ende von einem Radialkanal (30) begrenzt ist, der in
die Atmungskammer (12) mündet, und daß der Tauchkörper (13) auf
seiner anderen Seite einen Axialdurchgang (31) zu einer
Außenluftverbindung hat.
4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sensor (13, 16, 17, 18) als Rohrsensor ausgebildet
ist und einen hohlzylindrischen Tauchkörper (13) aus Alu-Material,
einen diesen umgebenden ebenfalls hohlzylindrischen Spulenkörper
(16) mit Spule (17) und eine diese umgebende, ebenfalls hohlzylin
drische Abschirmhülse (18) aufweist.
5. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tauchkörper (13) am Arbeitskolben (10) befestigt ist.
6. Arbeitszylinder nach Anspruch 4 oder 5, 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 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Trennwand (19) ein Belüftungs- und ein Entlüf
tungs-Magnetventil (27, 28) in parallelachsiger Anordnung trägt.
8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf der der Arbeitskammer (11) gegenüberliegenden Sei
te der Trennwand (19) eine druckentlastete Steuergeräte-Kammer (22)
vorgesehen ist.
9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuergeräte-Kammer (22) und die durch den Sensor
(13, 16, 17, 18) geführte Außenluft-Verbindung an eine Außenluft
stelle (29) angeschlossen sind.
10. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Atemluft für die Atmungskammer (12) über den
hohlen Sensor (13, 16, 17, 18) von der Arbeitskammer (11) herange
führt und zu dieser hingeführt ist.
11. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, 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 Weg
strecke und seine Geschwindigkeit ergebenden Signale des Sensors
(13, 16, 17, 18) in einer elektronischen Schalteinrichtung für die
Kupplung auswertbar sind.
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