Die Erfindung betrifft eine Wegsensoreinrichtung, insbesondere für eine hydromechanische Aktorstrecke, mit einem translatorisch bewegbaren Aktorelement. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine hydromechanische Aktorstrecke mit einer derartigen Wegsensoreinrichtung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Erfassen eines Weges eines translatorisch bewegbaren Aktorelements, insbesondere einer hydromechanischen

Aktorstrecke, insbesondere mit Hilfe einer derartigen Wegsensoreinrichtung.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 050 338 A1 ist eine Wegmesseinrichtung für einen konzentrischen Nehmerzylinder eines Ausrücksystems einer Fahrzeugkupplung bekannt, wobei innerhalb eines Zylindergehäuses ein über einen Druckraum mit einem Druckmittel beaufschlagbarer ringförmiger Kolben zur Betätigung eine Ausrücklagers axial bewegbar angeordnet ist, wobei wenigstens ein Sensorelement und wenigstens ein mit diesem in Wirkverbindung stehendes Messobjekt vorgesehen sind, wobei das wenigstens eine elektrische Spule aufweisende Sensorelement konzentrisch in/zu dem Zylindergehäuse angeordnet und das Messobjekt in den Kolben/das Ausrücklager integriert oder an dem Kolben/dem Ausrücklager befestigt ist. Aus der europäischen Patentschrift EP 1 961 985 B1 ist ein Nehmerzylinder für eine Ausrückeinrichtung für eine Fahrzeugkupplung mit einer aus mindestens einem Magneten und mindestens einem mit diesem in Wirkverbindung stehenden Sensor gebildeten Einrichtung zur Wegmessung und Positionsbestimmung eines Kolbens bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Erfassung von kleinen Stellwegen, insbesondere beim Betätigen der Kupplung, zu vereinfachen und/oder zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einer Wegsensoreinrichtung, insbesondere für eine hydromechanische Aktorstrecke, mit einem translatorisch bewegbaren Aktorelement, dadurch gelöst, dass das translatorisch bewegbare Aktorelement so mit einem drehbar angeordneten Übertragungselement gekoppelt ist, dass eine translatorische Bewegung des Aktorelements in eine Drehbewegung des Übertragungselements umgewandelt wird. Die erfindungsgemäße Wegsensoreinrichtung ist besonders gut geeignet für Kupplungen mit Betätigungslagern und einer hydraulischen Nehmerkolbenanordnung. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegsensoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das translatorisch bewegbare Aktorelement eine Zahnstangenfunktion aufweist. Zu diesem Zweck kann eine entsprechende Verzahnung an dem Aktorelement selbst ausgebildet sein. Alternativ kann das Aktorelement mit einer Zahnstange kombiniert sein. Zur Darstellung der Zahnstangenfunktion dient ein länglicher Bereich, der im Wesentlichen eben ausgeführt und mit einer Verzahnung ausgestattet ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegsensoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das drehbar angeordnete Übertragungselement als Zahnrad mit einer Verzahnung ausgeführt ist, die sich mit einer Zahnstangenverzahnung des translatorisch bewegbaren Aktorelements in Eingriff befindet. Die Verzahnung kann gerad- oder schrägverzahnt ausgeführt sein. Das Übertragungselement ist relativ zu dem Aktorelement feststehend drehbar gelagert. Wenn sich das Aktorelement translatorisch bewegt, führt das zu einer Drehbewegung des Übertragungselements. Über einen Verzahnungsradius des Übertragungselements kann eine Übersetzung zwischen der Zahnstangenverzahnung und dem als Zahnrad ausgeführten Übertragungselement eingestellt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegsensoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Übertragungselement mindestens eine Übersetzungsstufe ins Schnelle nachgeschaltet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ermöglicht, mit der erfindungsgemäßen Wegsensoreinrichtung sehr kleine translatorische Bewegungen des Aktorelements, insbesondere im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters, mit einer sehr großen Genauigkeit reproduzierbar zu erfassen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können durch die Umwandlung und Übersetzung der translatorischen Bewegung in eine Drehbewegung Kupplungswege erfasst werden, die deutlich kleiner als ein Millimeter sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegsensoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoreinrichtung mindestens eine Vorlast- und/oder Rückstellfedereinrichtung umfasst. Die Vorlast- und/oder Rückstellfedereinrichtung ist zum Beispiel als Spiralfeder ausgeführt und hat besonders vorteilhaft eine Doppelfunktion. Zum einen sorgt die Vorlast- und/oder Rückstellfedereinrichtung dafür, dass Zahnflanken in der Übersetzung immer auf einer Seite anliegen. Diese Funktion wird auch als Vorlastfunktion bezeichnet. Durch die Vorlastfunktion kann die Genauigkeit beim Erfassen einer translatorischen Bewegung mit der erfindungsgemäßen Wegsensoreinrichtung weiter verbessert werden. Zum anderen kann bei einer ausreichenden Federvorspannung mit der Vorlast- und/oder Rückstellfedereinrich- tung eine Rückstellfunktion bei einer mit dem Aktorelement ausgestatteten Aktoreinrichtung dargestellt werden. Das liefert den Vorteil, dass eine eigenständige Federeinrichtung für die Rückstellfunktion entfallen kann. Bei der Aktoreinrichtung handelt es sich zum Beispiel um einen Kupplungsnehmerzylinder oder um einen hydraulischen Druckübersetzer.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegsensoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoreinrichtung einen Winkellagesensor, insbesondere mit einem Sensormagneten, umfasst. Der erfindungsgemäße Winkellagesensor kann vorteilhaft relativ nahe an dem Aktorelement, insbesondere relativ nahe an einer mit dem Aktorelement betätigten Kupplung, angeordnet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Winkellagesensor nicht einem Aktor selbst, sondern einem von dem Aktor räumlich getrennten Aktorelement, wie einem Nehmerzylinder oder einem hydraulischen Druckübersetzer, zugeordnet. Der Sensormagnet ist zum Beispiel als Dipolmagnet oder als Ringmagnet ausgeführt.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine hydromechanische Aktorstrecke mit einer vorab beschriebenen Wegsensoreinrichtung. Bei dem Aktorelement handelt es sich zum Beispiel um einen Übertragungsstößel oder um eine Kolbenstange des Nehmerkolbens, der in einem Nehmerzylinder translatorisch hin und her bewegbar ist. Bei dem Aktorelement kann es sich aber auch um einen Übertragungsstößel oder eine Kolbenstange eines hydraulischen Druckübersetzerkolbens handeln. Die erfindungsgemäße Wegsensoreinrichtung ist vorteilhaft an einer Schnittstelle zwischen einem hydraulischen und einem mechanischen Wirkmechanismus angeordnet. Dabei dient die hydromechanische Aktorstrecke vorzugsweise zur Darstellung einer Kupplungsbetätigung. Die Betätigung der Kupplung kann zum Beispiel mit einem Betätigungslager und einer hydraulischen Nehmerkolbenanordnung erfolgen.

Bei einem Verfahren zum Erfassen eines Weges eines translatorisch bewegbaren

Aktorelements, insbesondere einer vorab beschriebenen hydromechanischen Aktorstrecke, insbesondere mit Hilfe einer vorab beschriebenen Wegsensoreinrichtung, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass eine translatorische Bewegung des Aktorelements in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Dadurch wird ein indirektes Messverfahren bereitgestellt, mit welchem auf einfache Art und Weise eine hohe Messgenauigkeit dargestellt werden kann. Aus der erfassten Drehbewegung kann ein Vorschubweg des Aktorelements ermittelt werden. Dabei kann ein beziehungsweise der Winkelsensor vor- teilhaft mehrfach genutzt werden. Bei der Mehrfachnutzung werden mit dem Winkelsensor mehrere Umdrehungen erfasst.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung ins Schnelle übersetzt wird. Das liefert den Vorteil, dass sehr kleine Verstellwege, das heißt translatorische Bewegungen, des Aktorelements mit einer hohen Genauigkeit reproduzierbar erfasst werden können.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung, insbesondere die ins Schnelle übersetzte Drehbewegung, mit einem Winkellagesensor erfasst wird. Die Winkelerfassung kann inkrementell oder absolut erfolgen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte Darstellung einer hydromechanischen Aktorstrecke mit einer Wegsensoreinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Schnitt;

Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und

Figur 3 eine gegenüber Figur 2 um neunzig Grad verdrehte Schnittdarstellung.

In den Figuren 1 bis 3 sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydromechanischen Aktorstrecke 1 ; 21 im Schnitt vereinfacht dargestellt. Im Folgenden werden zunächst die Gemeinsamkeiten der beiden Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Danach werden die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen erläutert.

Die hydromechanische Aktorstreckel ; 21 umfasst einen Nehmerzylinder 4; 24, in welchem ein Nehmerkolben 5; 25 translatorisch hin und her bewegbar ist. Die translatorische Bewegung erfolgt in Richtung oder parallel zu einer Längsachse 3; 23. Der Nehmerkolben 5; 25 wird im Betrieb der hydromechanischen Aktorstrecke 1 ; 21 mit Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, beaufschlagt. Darüber hinaus ist der Nehmerkolben 5; 25 durch einen Übertragungsstößel 6; 26 mechanisch mit einem Geberkolben 8; 28 gekoppelt. Im Betrieb der hydromechanischen Aktorstrecke 1 ; 21 bewegt sich der Nehmerkolben 5; 25 mit dem Übertragungsstößel 6; 26 und dem Geberkolben 8; 28 translatorisch entlang der Längsachse 3; 23, also in den Figuren 1 bis 3 nach links oder nach rechts.

Der Übertragungsstößel 6; 26 stellt ein Aktorelement dar. Das Aktorelement ist zur

Darstellung einer indirekten Wegsensoreinrichtung 10; 30 mit einer Zahnstangenverzahnung 7; 27 versehen. Die Zahnstangenverzahnung 7; 27 kann direkt an dem Übertragungsstößel 6; 26 vorgesehen sein. Die Zahnstangenverzahnung 7; 27 kann aber auch an einem Zusatzbauteil ausgebildet sein, das zur Darstellung des Aktorelements mit dem Übertragungsstößel 6; 26 kombiniert ist.

Die Wegsensoreinrichtung 10; 30 umfasst ein Übertragungselement 12; 32. Das Übertragungselement 12; 32 ist relativ zu dem translatorisch bewegbaren Aktorelement 6; 26 drehbar angeordnet. Dabei ist das Übertragungselement 12; 32 als Zahnrad oder Ritzel mit einer Außenverzahnung ausgeführt, die sich in Eingriff mit der Zahnstangenverzahnung 7; 27 des Aktorelements 6; 26 befindet. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass eine translatorische Bewegung des Aktorelements 6; 26 in eine Drehbewegung des Übertragungselements 12; 32 umgewandelt wird.

Dem Übertragungselement 12; 32 ist eine Übersetzungsstufe 14; 34 nachgeschaltet. Mit der Übersetzungsstufe 14; 34 wird die Drehbewegung des Übertragungselements 12; 32 ins Schnelle übersetzt. Das liefert den Vorteil, dass eine relativ kleine translatorische Bewegung des Aktorelements 6; 26 in eine deutliche oder signifikante Drehbewegung umgewandelt wird, die mit einem Winkellagesensor 15; 35 gut messbar ist.

Die Wegsensoreinrichtung 10; 30 umfasst darüber hinaus eine Vorlastfeder 18 beziehungsweise eine Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38. Die Vorlastfeder 18 beziehungsweise die Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38 dient zum einen dazu, die sich in Eingriff befindlichen Verzahnungen, zumindest in einer Richtung, sicher in Anlage aneinander zu halten. Darüber hinaus ermöglicht die Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38 die Darstellung einer Rückstellfunktion. Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte hydromechanische Aktorstrecke 21 umfasst einen hydraulischen Druckübersetzer. Der Geberkolben 28 ist in einem Geberzylinder 29 translatorisch hin und her bewegbar. Das Übertragungselement 32 ist um eine Drehachse 31 drehbar, die senkrecht zu der Längsachse 23 angeordnet ist. Dabei weist das Übertragungselement 32 eine Außenverzahnung auf, die sich in Eingriff mit der Zahnstangenverzahnung 27 des Aktorelements 26 befindet.

Darüber hinaus ist das Übertragungselement 32 drehfest mit einem Zahnrad 33 verbunden, das zur Darstellung der Übersetzungsstufe 34 dient. Das Zahnrad 33 der Übersetzungsstufe 34 befindet sich in Eingriff mit einem weiteren Übertragungselement 42. Das weitere Übertragungselement 42 weist im Eingriffsbereich mit dem Zahnrad 33 eine Verzahnung auf und wird daher auch als Ritzel oder Welle bezeichnet.

An dem in Figur 3 unteren Ende des Übertragungselements 42 ist ein Sensormagnet 40 angeordnet. Der Sensormagnet 40 ist zum Beispiel als Dipolmagnet oder Ringmagnet ausgeführt und dient zur Erfassung der Winkellage einer Drehbewegung des weiteren Übersetzungselements 42. Die Erfassung der Winkellage kann vorteilhaft sehr nahe an einer mit der hydromechanischen Aktorstrecke 21 betätigten Kupplung angeordnet werden.

Darüber hinaus ist an dem in Figur 3 unteren Ende der Übersetzungsstrecke der Wegsensoreinrichtung 30 die Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38 angeordnet. Die Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38 ist als Spiralfeder ausgeführt und erfüllt in der Wegsensoreinrichtung 30 zwei Teilaufgaben.

Zum einen sorgt die Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38 dafür, dass die Zahnflanken in der Übersetzung immer auf einer Seite anliegen. Dadurch wird die Genauigkeit bei der Wegerfassung deutlich verbessert. Darüber hinaus kann bei ausreichender Federvorspannung mit der Vorlast- und/oder Rückstellfeder 38 eine Rückstellbewegung des hydraulischen Druckübersetzers bewirkt werden.

Die Wegerfassung erfolgt besonders effektiv inkremental. Auch wenn ein absoluter

Winkelsensor verwendet wird, werden vorteilhaft doch mehrere Umdrehungen für den gesamten Messbereich genutzt. Der Startpunkt für das Zählen der Sensorumdrehung des weiteren Übertragungselements 42 kann auf einfache Art und Weise durch eine geeignete

Refenzierung gefunden werden. Bezuqszeichenliste

hydromechanische Aktoreinrichtung Längsachse

Nehmerzylinder

Nehmerkolben

Übertragungsstößel

Zahnstangenverzahnung

Geberkolben Wegsensoreinrichtung Übertragungselement Übersetzungsstufe

Winkellagesensor

Vorlastfeder

hydromechanische Aktorstrecke Längsachse

Nehmerzylinder

Nehmerkolben

Übertragungsstößel

Zahnstangenverzahnung

Geberkolben

Geberzylinder

Wegsensoreinrichtung

Drehachse

Übertragungselement

Zahnrad Übersetzungsstufe

Winkellagesensor Vorlast- und/oder Rückstellfeder Sensormagnet

Weiteres Übertragungselement