KUPPLUNGSSYSTEM

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse entlang einer Längsachse verschiebbar aufgenommenen und mit dem Gehäuse einen fluidischen Druckraum einschließenden Kolben, wobei der Kolben mit einer in einer axialen Richtung der Längsachse aus ei- ner Öffnung des Gehäuses hinausragenden Kolbenstange verschiebefest verbunden ist, sowie mit einer Sensoreinheit, die so ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine Verschiebeposition des Kolbens entlang der Längsachse (durch die Sensoreinheit) er- fassbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit diesem Geberzylinder, einem Neh- merzylinder sowie einer den Geberzylinder mit dem Nehmerzylinder fluidisch verbin- denden Fluidstrecke. Zudem betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer Kupplung sowie dieser Betätigungseinrichtung.

Gattungsgemäße Geberzylinder und Kupplungsbetätigungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2016 209 393 A1 eine als Kolben-Zylinder-Anordnung bezeichneten Geberzylinder eines Kupplungsbetätigungssystems eines Fahrzeuges.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass bei Vorsehen von auf den Kolben einwirkenden Federn die Messgenauigkeit der Sensoreinheit beeinträchtigt wird. Eine Feder ist insbeson- dere sinnvoll, um den Kolben nach einer erfolgten Betätigung der entsprechenden Kupplung in eine Ausgangsstellung zu zwängen, um eine einfache Referenzposition für die Positionserfassung mittels der Sensoreinheit zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird das Messverfahren deutlich verbessert. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Geberzylinder mit einer möglichst verlässlichen Kolbenpositionsüberwachung zur Verfügung zu stellen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine den Kolben in seine Ausgangs- position / Ausgangsstellung zwängende Feder außerhalb des Druckraums angeordnet ist.

Durch diese Anordnung der üblicherweise aus einem Metall hergestellten Feder au- ßerhalb des Druckraums wird die Sensoreinheit gar nicht oder nur vernachlässigbar durch die Feder beeinflusst, sodass eine verlässliche Positionserfassung des Kolbens mittels der Sensoreinheit realisiert ist. Es ist somit begünstigt, dass die Feder außer- halb eines radialen Zwischenraums zwischen einem Sensor der Sensoreinheit und ei- nem kolbenfest angebrachten Signalgeber der Sensoreinheit angeordnet ist. Die Fe- der ist daher außerhalb des Wirkungsbereiches / Messbereiches des Sensors ange- ordnet.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Feder vollständig in der axialen Rich- tung der Längsachse außerhalb des Druckraums angeordnet ist. Dadurch wird eine Störbeeinflussung der Sensoreinheit durch die Feder noch verlässlicher vermieden.

Die Feder ist zudem zumindest teilweise, vorzugsweise mit mindestens 90% ihrer Länge (axiale Erstreckung entlang der Längsachse), in der axialen Richtung der Längsachse außerhalb des Gehäuses angeordnet. Dadurch wird eine Störbeeinflus- sung der Sensoreinheit durch die Feder noch verlässlicher vermieden.

Ist die Feder radial außerhalb der Kolbenstange angeordnet, ist diese besonders kom- pakt im bestehenden Bauraum integriert. ln diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn die Feder radial von außen durch einen Faltenbalg bedeckt ist. Somit ist die vorzugsweise als Schrauben- feder ausgebildete Feder platzsparend radial zwischen der Kolbenstange und dem Faltenbalg angeordnet. Somit lässt sich ein ohnehin bestehender Bauraum noch in- tensiver nutzen.

Ist die Feder in axialer Richtung zwischen dem Gehäuse und einem Kopfbereich der Kolbenstange eingespannt, ist sie besonders robust aufgenommen.

In diesem Zusammenhang ist es insbesondere zweckmäßig, wenn die Feder seitens des Gehäuses an einem stirnseitigen Absatz (radial und/oder axial) abgestützt ist.

Die Sensoreinheit weist vorteilhafterweise einen Signalgeber auf, der verschiebefest mit dem Kolben (vorzugsweise über einen Sensorhalter) verbunden ist. Der Signalge- ber ist weiter bevorzugt ein Magnet, wie ein Permanentmagnet. Der Signalgeber ist besonders bevorzugt an einer der Kolbenstange axial abgewandten Seite des Kol- bens an diesen Kolben (vorzugsweise über den Sensorhalter) angebracht. Dadurch findet eine noch deutlichere räumliche Trennung zwischen der Feder und der Sen- soreinheit statt.

Diesbezüglich ist es auch von Vorteil, wenn die Sensoreinheit einen Sensor aufweist, der eine der Verschiebeposition des Kolbens entsprechende Position des Signalge- bers über den gesamten Verschiebeweg des Kolbens hinweg erfasst.

Ist die Sensoreinheit in einem einen Primärdruckraum mit dem Kolben begrenzenden ersten Teilabschnitt des Druckraums angeordnet, ist diese besonders kompakt / platz- sparend integriert.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung ei- nes Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit dem erfindungsgemäßen Geberzylinder nach zumindest eine der zuvor beschriebenen Ausführungen, einem Nehmerzylinder sowie einer den Geberzylinder mit dem Nehmerzylinder fluidisch verbindenden Fluidstrecke. Auch betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Kraftfahrzeugantriebs- strang, mit einer betätigend auf die Kupplung einwirkenden Betätigungseinrichtung.

In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Geberzylinder mit Fe- der außerhalb des Gehäuses realisiert. Erfindungsgemäß ist vorgeschlagen, die Fe- der im Geberzylinder (axial) außerhalb des Druckraums sowie (radial) außerhalb der Kolbenstange anzubringen, damit die Feder das Signal des Sensors bzw. Magneten (der Sensoreinheit) nicht stört.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Geberzylinders nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei einerseits die Anordnung ei- ner auf einen Kolben des Geberzylinders rückstellend einwirkenden Feder, andererseits die Position einer Sensoreinheit gut zu erkennen sind,

Fig. 2 eine weitere Längsschnittdarstellung des Geberzylinders nach Fig. 1 , wobei die Schnittebene derart zu einer in Fig. 1 gewählten Schnitteben versetzt ist, dass der nähere Aufbau der Sensoreinheit gut zu erkennen ist,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des gesamten Geberzylinders nach den

Fign. 1 und 2 von einer Rückseite des Gehäuses, sowie

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Geberzylinders, ähnlich zu Fig. 3, schräg von einer Seite, zu der die Sensoreinheit hinsichtlich ihrer Steckeraufnahme gut erkennbar ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver- ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver- sehen. ln den Fign. 1 und 2 ist der innere Aufbau eines erfindungsgemäßen Geberzylinders 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Der Geberzylinder 1 ist in seinem Betrieb auf typische Weise Bestandteil einer Kupplungsbetätigungseinrich- tung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges. Die Kupplungsbetätigungseinrichtung weist neben dem Geberzylinder 1 einen Nehmerzylinder auf, der über eine fluidische, näm- lich hydraulische Strecke mit dem Geberzylinder 1 gekoppelt ist. In Abhängigkeit eines an dem Geberzylinder 1 aufgebrachten Stellsignals in Form einer Stellbewegung ei- nes Kolbens 5 wird der Nehmerzylinder betätigt und wirkt wiederum im Betrieb betäti- gend auf eine Kupplung, wie eine Reibungskupplung, eines Antriebsstranges ein. In dieser Ausführung ist der Geberzylinder 1 als hydraulischer Geberzylinder 1 realisiert. Es wäre jedoch auch denkbar, den Geberzylinder als einen sog. Pedalkraftsimulator auszubilden. Der Pedalkraftsimulator hat keine direkte hydraulische Verbindung zum Nehmerzylinder mehr. Es wird vielmehr die Position des Kolbens im Pedalkraftsimula- tor zum Öffnen und Schließen der Kupplung elektronisch übermittelt. Der (nicht ge- zeigte) Pedalkraftsimulator kann dabei einen Kolben in Form eines Kulissenbauteils aufweisen, welches einen sich verändernden Außendurchmesser aufweist. Das Kulis- senbauteil wird bei Betätigung des Kupplungspedals in eine Feder eingeschoben, die sich beidseitig radial außerhalb des Kulissenbauteils befindet und sich am kupplungs- pedalfernen Ende des Geberzylinders an dessen Gehäuse abstützt. Dem Fahrer wird durch diese Anordnung vorbestimmter Kraftverlauf am Kupplungspedal simuliert.

Der Geberzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist einen im Wesent- lichen rohrförmig ausgebildeten Zylinderbereich 19 sowie einen mit dem Zylinderbe- reich 19 einteilig ausgeführten Befestigungsbereich 20 auf, mittels dem der Geberzy- linder 1 im Betrieb fahrzeugrahmenfest anbringbar ist. Der Zylinderbereich 19 er- streckt sich entlang einer gedachten gerade verlaufenden Längsachse 3. Innerhalb dieses Zylinderbereichs 19 ist der Kolben 5 verschiebbar geführt aufgenommen. Der Kolben 5 bildet zusammen mit dem Zylinderbereich 19 auf typische Weise einen fluidi- schen (hier hydraulischen) Druckraum 4 aus. In dem Zylinderbereich 19 mündet ein Niederdruckanschluss 21 (Fig. 2), mittels dem der Geberzylinder 1 im Betrieb mit ei- nem Tank, wie einem Bremsflüssigkeitstank, fluidisch verbunden ist. Auch mündet in den Zylinderbereich 19 ein Hochdruckanschluss 22, der dann auf typische Weise mit dem Nehmerzylinder im Betrieb fluidisch (über die fluidische Strecke) verbunden ist. Der Zylinderbereich 19 weist zwei hinsichtlich ihres Durchmessers (Innendurchmes- sers) abgestufte / unterschiedlich ausgebildete Teilabschnitte 17, 18 auf. Ein erster in Längsrichtung verlaufender Teilabschnitt 17 des Gehäuses 2 bildet mit dem Kolben 5 einen Primärdruckraum aus. An den ersten Teilabschnitt 17 schließt axial ein zweiter Teilabschnitt 18 an, der einen größeren Durchmesser aufweist als der erste Teilab- schnitt 17. Ein daran axial anschließender zweiter Teilabschnitt 18 bildet mit dem Kol- ben 5 im Betrieb einen Sekundärdruckraum mit aus. Der Primärdruckraum und der Sekundärdruckraum sind über eine an dem Kolben 5 angebrachte Primärdichtung 23 relativ zueinander abgedichtet. Der Kolben 5 weist auch eine Sekundärdichtung 24 auf, die den Sekundärdruckraum zur Umgebung hin abdichtet. Der Primärdruckraum und der Sekundärdruckraum bilden gemeinsam den (Gesamt-) Druckraum 4 aus.

Der Kolben 5 ist, wie in Fig. 1 ebenfalls ersichtlich, mit einer Kolbenstange 7 verschie- befest verbunden. Die Kolbenstange 7 ist zu einer dem Hochdruckanschluss 22 abge- wandten axialen Seite des Kolbens 5 an diesem angebracht. Die Kolbenstange 7 ist mittels eines Kugelgelenkes an dem Kolben 5 angebracht. Die Kolbenstange 7 ragt aus dem Gehäuse 2 durch eine in dem Gehäuse 2 eingebrachte axiale Öffnung 6 hin- aus. Ein in dem Gehäuse 2 eingesetztes Anschlagselement 25 dient zur Abstützung der Kolbenstange 7 in der abgebildeten Ausgangsstellung / Ausgangsposition des Kolbens 5 (Fig. 1 ). Die Kolbenstange 7 weist in ihrem außerhalb des Gehäuses 2 an- geordneten Bereich einen Kopfbereich 10 auf, der ein Lagerauge zum weiteren Ver- binden mit einem Kupplungspedal des Kraftfahrzeuges aufweist. Zwischen dem Kopf- bereich 10, nämlich auf jener axial dem Kolben 5 zugewandten axialen Seite des La- gerauges, und dem Gehäuse 2 ist ein Faltenbalg 12 radial von außen, die Kolben- stange 7 von außen bedeckend, angeordnet. Der Faltenbalg 12 ist in axialer Richtung komprimierbar.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls außerhalb des Druckraums 4 eine Feder 9, die eine Rückstellfeder / Vorspannfeder ausbildet, angeordnet. Die Feder 9 ist radial außerhalb der Kolbenstange 7, nämlich koaxial zu dieser angeordnet. Die Feder 9 ist als Schrau- benfeder, nämlich als Schraubendruckfeder, realisiert. Die Feder 9 ist in radialer Rich- tung zwischen der Kolbenstange 7 und dem Faltenbalg 12 angeordnet. Die Feder 9 ist mit ihrem ersten Ende / Endbereich seitens eines stirnseitig an dem Gehäuse 2 aus- gebildeten (radialen) Absatzes 11 abgestützt. Der Absatz 11 ist zudem so dimensio- niert, dass die Feder 9 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung relativ zum Gehäuse 2 abgestützt ist. Mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zwei- ten Ende / zweiten Endbereich ist die Feder 9 seitens des Kopfbereiches 10 an der Kolbenstange 7 abgestützt. Somit ist die Feder 9 sowohl axial außerhalb des Druck- raums 4 als auch radial außerhalb der Kolbenstange 7 angeordnet. Die Feder 9 ist so- mit so eingesetzt, dass sie den Kolben 5 in seine Ausgangsposition drückt.

Des Weiteren, wie auch in Verbindung mit den Fign. 3 und 4 zu erkennen, ist der Ge- berzylinder 1 mit einer Sensoreinheit 8 ausgestattet. Die Sensoreinheit 8 ist in einem Sensorgehäusebereich 26, der fest mit dem Gehäuse 2 ausgebildet / verbunden ist, angeordnet. Der Sensorgehäusebereich 26 umschließt, wie in Fig. 2 gut zu erkennen, eine Leiterplatte 16 (auch als PCB / Printed Circuit Board bezeichnet) der Sensorein- heit 8. Die Leiterplatte 16 ist mit einem Sensor 15, etwa einem Hallsensor, versehen. Der Sensor 15 ist derart ausgebildet, dass er ein induktives / magnetisches Feld eines kolbenfest angebrachten Signalgebers 13 der Sensoreinheit 8 in jeglicher im Betrieb umsetzbarer Verschiebeposition (entlang eines Verschiebewegs) des Kolbens 5 er- fasst. Der Signalgeber 13 ist in dieser Ausführung als Magnet, nämlich als Permanent- magnet ausgeführt. Der Signalgeber 13 ist verschiebefest an dem Kolben 5 ange- bracht. Der Kolben 5 ist hierzu mit einem Sensorhalter 14 verbunden. Der Sensorhal- ter 14 weist auf einer der Kolbenstange 7 abgewandten Seite des Kolbens 5 den Hal- tebereich für den Signalgeber 13 auf. Der Signalgeber 13 ist in dem ersten Teilab- schnitt 17 des Gehäuses 2 angeordnet. Der Signalgeber 13 ist so relativ zu dem Sen- sor 15 ausgerichtet und angeordnet, dass durch die Sensoreinheit 8 jegliche Verschie- beposition in dem im Betrieb umgesetzten Verschiebeweg des Kolbens 5 erfassbar ist. Die Leiterplatte 16 ist parallel zu der Längsachse 3 ausgerichtet. Durch die Anord- nung der Feder 9 in axialer Richtung außerhalb des Druckraums 4 ist somit eine Mes- sung der Position des Kolbens 5 über die Sensoreinheit 8 nicht durch die aus Stahl gefertigte Feder 9 beeinträchtigt. Die Leiterplatte 16 ist durch einen Deckel 28 des Sensorgehäusebereiches 26 bedeckt. ln Fig. 4 ist des Weiteren gut zu erkennen, dass auf typische Weise mit dem Sensor- gehäusebereich 26 eine elektrische Leitung seitens einer Steckeraufnahme 27 ver- bindbar ist. In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Geberzylinder 1 mit einem Sensor 15 realisiert. Der Geberzylinder 1 weist ein Gehäuse 2, eine Feder 9, eine Zentrierung (Sensorhalter 14), einen Kolben 5, eine Kolbenstange 7, einen An- schlagsclip (Anschlagselement 25), einen Balg 12, einen Magneten 13, eine Leiter- platte 16 sowie einen Deckel 28 auf. Der Geberzylinder 1 ist durch den Niederdruck- leitungsanschluss 21 mit dem Bremsflüssigkeitstank sowie durch den Hochdrucklei- tungsanschluss 22 mit einer Hochdruckleitung verbunden. Die Feder 9 ist außerhalb der hydraulischen Kammer (Druckraum 4) sowie um die Kolbenstange 7 herum ange- ordnet. Die Feder 9 befindet sich mit ihren Enden in Kontakt mit dem Gehäuse 2 und dem Kolbenstangenkopf (Kopfbereich 10).

Bezuqszeichenliste Geberzylinder

Gehäuse

Längsachse

Druckraum

Kolben

Öffnung

Kolbenstange

Sensoreinheit

Feder

Kopfbereich

Absatz

Faltenbalg

Signalgeber

Sensorhalter

Sensor

Leiterplatte

erster Teilabschnitt

zweiter Teilabschnitt

Zylinderbereich

Befestigungsbereich

Niederdruckanschluss

Hochdruckanschluss

Primärdichtung

Sekundärdichtung

Anschlagselement

Sensorgehäusebereich

Steckeraufnahme

Deckel