Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Ausrücklageranordnung, umfassend ein axial bewegbares Ausrücklager und einen eine axiale Position des Ausrücklagers erfassenden ortsfesten Sensor.

Hintergrund der Erfindung

Ausrücklager für Kupplungen für Kraftfahrzeuge sind im montierten Zustand auf einer Getriebewelle angeordnet, ein Ausrückhebel wirkt auf das Ausrücklager und drückt dieses bei einer Betätigung gegen eine Tellerfeder in Richtung der Schwungscheibe. Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise zur Steuerung einer Kupplung, bei automatischen Getrieben, bei einem Start-Stopp-System oder bei einem System zur Einsparung von Kraftstoff ist es erforderlich, die Position des axial bewegbaren Ausrücklagers zu erfassen.

Es sind bereits Ausrücklager vorgeschlagen worden, die einen Positionssensor oder einen Wegsensor aufweisen. Derartige Ausrücklager sind mit einem Magneten versehen, dessen Magnetfeld mittels eines Magnetfeldsensors erfasst werden kann. Der Magnetfeldsensor kann ortsfest, beispielsweise an einer Gehäusefläche, angeordnet sein. Der Magnetfeldsensor detektiert das von dem Permanentmagnet erzeugte Magnetfeld, das sich in Abhängigkeit des Abstands zwischen Sensor und Magnet ändert. Allerdings weisen derartige Magnetfeldsensoren den Nachteil auf, dass sie vergleichsweise teuer sind und lediglich eine beschränkte Genauigkeit aufweisen. Zudem ist es messtechnisch schwierig, innerhalb der begrenzten Bewegung des Magnets signifikante Veränderungen des Magnetfelds exakt zu erfassen, wodurch die Robustheit des Messsystems beeinträchtigt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausrücklageranordnung anzugeben, die eine zuverlässige Erfassung der Position des bewegbaren Ausrücklagers ermöglicht und gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Ausrücklageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sensor als optischer Sensor ausgebildet ist und eine Lichtquelle und einen davon beabstandeten lichtempfindlichen Empfänger aufweist, zwischen denen ein an dem Ausrücklager in Axialrichtung angebrachter, voneinander beabstandete Ausnehmungen aufweisender Messstab angeordnet ist.

Die Erfindung beruht auf der Idee, dass ein herkömmlicher, die beschriebenen Nachteile aufweisender Magnetfeldsensor durch einen optischen Sensor ersetzt werden kann, der eine Lichtquelle und einen davon beabstandeten lichtempfindlichen Empfänger aufweist. Zwischen der Lichtquelle und dem Empfänger ist ein Messstab angeordnet, der beabstandete Ausnehmungen, beispielsweise Löcher, aufweist und in Abhängigkeit der momentanen Position des Aus- rücklagers den Zwischenraum zwischen der Lichtquelle und dem Empfänger freigibt oder blockiert. Dementsprechend liefert der lichtempfindliche Empfänger im Wesentlichen zwei unterschiedliche Signale. Ein erstes Signal wird erzeugt, wenn die zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Empfänger gebildete Messstrecke ungestört ist. Dies ist der Fall, wenn sich eine Aus- nehmung des Messstabs zwischen Lichtquelle und Empfänger befindet. Wenn sich andernfalls ein Abschnitt des Messstabs ohne Ausnehmung zwischen Lichtquelle und Empfänger befindet, wird ein zweites Signal erzeugt, das sich von dem ersten Signal unterscheidet. Somit liefert der optische Sensor entwe- der ein Signal mit niedrigem oder mit hohem Signalpegel. Da der lichtempfindliche Empfänger lediglich zwei unterschiedliche Signale erzeugt, können diese besonders einfach erfasst und weiterverarbeitet werden, insbesondere auch in analoger Form, so dass keine aufwendige Signalverarbeitung, beispielsweise eine Analog-Digital-Wandlung, erforderlich ist.

Vorzugsweise kann der optische Sensor ortsfest angeordnet sein, beispielsweise an oder in einem Gehäuse wie ein Kupplungsgehäuse. Dementsprechend ist auch die zwischen Lichtquelle und Empfänger gebildete Messstrecke ortsfest, so dass eine Verschiebung des Messstabs durch den Sensor erfasst werden kann. Auf diese Weise kann eine Relativbewegung des axial bewegbaren Ausrücklagers gegenüber dem ortsfesten Sensor erfasst werden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausrücklageranordnung wird es bevorzugt, dass die Lichtquelle als Leuchtdiode ausgebildet ist. Der lichtempfindliche Empfänger kann eine Fotozelle sein, ein Fotowiderstand oder eine Fotodiode. Daneben kann der Empfänger auch als Fotoelement oder Fototransistor ausgebildet sein. Diese elektronischen Bauteile weisen den Vorteil auf, dass sie lediglich einen geringen Bauraum benötigen und kostengünstig sind.

Eine zweckmäßige Variante der Erfindung sieht vor, dass der lichtempfindliche Empfänger dazu ausgebildet ist, ein analoges Sensorsignal zu erzeugen. Dieses Sensorsignal weist den Vorteil auf, dass es direkt weiterverarbeitet und ausgewertet werden kann. Insbesondere kann das analoge Sensorsignal im Wesentlichen wenigstens zwei unterschiedliche Signalwerte aufweisen, nämlich einen hohen Signalwert, wenn sich eine Ausnehmung des Messstabs zwischen der Lichtquelle und dem Empfänger befindet und einen niedrigen Signalwert, wenn sich ein Abschnitt des Messstabs ohne Ausnehmung zwischen der Lichtquelle und dem Empfänger befindet.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ausrücklageranordnung eine Auswerteeinheit aufweist, die zum Berechnen der axialen Geschwindigkeit des Ausrücklagers anhand von wenigstens zwei von dem optischen Sensor erfassten Sensorsignalen ausgebildet ist. Eine Berechnung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ausrücklagers kann erfolgen, wenn wenigstens zwei unterschiedliche erfasste Positionen bekannt sind. Bei der Erfassung der Positionen wird gleichzeitig die Zeit erfasst, so dass der zwi- sehen zwei Positionserfassungen verstrichene Zeitraum berechnet werden kann. Durch Bildung des Differentials aus dem Positionsunterschied und dem Zeitunterschied kann die axiale Bewegungsgeschwindigkeit des Ausrücklagers ermittelt werden, die dann als Eingangsgröße für einen Steuerungs- oder Regelungsvorgang verwendet werden kann. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die axiale Geschwindigkeit des Ausrücklagers anhand von analogen Sensorsignalen zu berechnen.

Der Messstab ist vorzugsweise fest an dem bewegbaren Ausrücklager angebracht, so dass dessen Verschiebung mittels des ortsfesten Sensors erfasst werden kann. Selbstverständlich ist grundsätzlich auch eine umgekehrte Anordnung möglich, bei der ein ortsfester Messstab vorgesehen ist, der von einem bewegbaren, am Ausrücklager angeordneten optischen Sensor passiert werden kann. Daneben betrifft die Erfindung eine Kupplung, umfassend ein Kupplungsgehäuse mit einer Ausrücklageranordnung der beschriebenen Art, wobei der optische Sensor an oder in dem Kupplungsgehäuse angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausrück- lageranordnung;

Figur 2 die in Figur 1 gezeigte Ausrücklageranordnung aus einer anderen

Perspektive; Figur 3 eine Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Ausrücklageranordnung in einer ersten Position; Figur 4 die Ausrücklageranordnung in einer zweiten Position

Figur 5 die Ausrücklageranordnung in einer dritten Position.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausrücklageranordnung 1 umfasst ein axial bewegbares Ausrücklager 2 sowie einen optischen Sensor 3, der eine als Leuchtdiode 4 ausgebildete Lichtquelle und einen lichtempfindlichen Empfän- ger 5 umfasst. Die Lichtquelle 4 und der Empfänger 5 sind voneinander beabstandet auf einer Fläche eines Kupplungsgehäuses 6 ortsfest angeordnet.

Die Ausrücklageranordnung 1 ist Bestandteil einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs. Im montierten Zustand ist das Ausrücklager 2 auf einer Getriebewelle (nicht gezeigt) befestigt. Durch ein Betätigungselement wie einen Ausrückhebel kann das Ausrücklager 2 axial verschoben werden. Um die axiale Position des Ausrücklagers 2 zu erfassen, weist dieses einen Messstab 7 auf, der fest mit dem Ausrücklager 2 verbunden und parallel zur Axialrichtung ausgerichtet ist. In den Figuren 1 und 2 erkennt man, dass der Messstab 7 in dem Freiraum zwischen der Lichtquelle 4 und dem Empfänger 5 angeordnet und axial beweglich ist. Der Messstab 7 besteht aus einem Kunststoffmaterial und weist eine Mehrzahl von nebeneinander, in Axialrichtung angeordneten voneinander be- abstandeten Ausnehmungen 8 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 8 quadratisch ausgebildet.

Bei einer Betätigung der Kupplung wird das Ausrücklager 2 axial verschoben, dementsprechend bewegt sich der fest damit verbundene Messstab 7 axial, so dass die zwischen der Lichtquelle 4 und dem Empfänger 5 gebildete Messstre- cke entweder„offen" ist, wenn sich eine Ausnehmung 8 an dieser Stelle befindet, anderenfalls ist sie durch den nicht lichtdurchlässigen Messstab 7 verdeckt. Dementsprechend liefert der Empfänger 5 zwei unterschiedliche Sensorsignale in Abhängigkeit der axialen Position des Messstabs 7. In den Zeich- nungen erkennt man, dass die Ausnehmungen 8 und die dazwischen liegenden lichtundurchlässigen Bereiche gleich groß sind. Dementsprechend erfolgt eine Änderung des Signalpegels jeweils nach einer bestimmten axialen Verschiebung des Ausrücklagers 2. Figur 3 ist eine Seitenansicht der Ausrücklageranordnung 1 und zeigt diese in einer Ausgangsposition. In dieser Position befindet sich ein lichtundurchlässiger Abschnitt des Messstabs 7 vor dem Empfänger 5, so dass dieser von der als Leuchtdiode ausgebildeten Lichtquelle 4 emittiertes Licht nicht empfangen kann. Dementsprechend liefert der Empfänger 5 den Signalwert„0", d. h. ein niedriges Signal.

Die Figuren 3, 4 und 5 sind so angeordnet, dass der ortsfeste optische Sensor 3 sich jeweils an derselben Position in vertikaler Richtung befindet. Figur 4 zeigt die Ausrücklageranordnung 1 , nachdem das Ausrücklager 2 ausgehend von der in Figur 3 gezeigten Ausgangsposition um den Betrag d1 axial entlang der durch den Pfeil 9 angegebenen Richtung verschoben wurde.

Entsprechend der Verschiebung des Ausrücklagers 2 befindet sich auch der Messstab 7 an einer anderen Axialposition. In Figur 4 erkennt man, dass die Lichtquelle 4 durch eine Ausnehmung 8 des Messstabs 7 sichtbar ist, so dass der Empfänger 5 das Signal „1 " liefert, das einem hohen Signalpegel entspricht. Figur 5 zeigt die Ausrücklageranordnung 1 nach einer weiteren Verschiebung des Ausrücklagers 2 in Richtung des Pfeils 9, das ausgehend von der in Figur 3 gezeigten Ausgangsposition insgesamt um den Betrag d2 axial verschoben wurde. In diesem Zustand befindet sich die Lichtquelle 4 wieder - ähnlich wie in Figur 3 - hinter einem nicht lichtdurchlässigen Abschnitt des Messstabs 7, so dass der Empfänger 5 kein von der Lichtquelle 4 ausgesendetes Licht empfängt. Das von dem Empfänger 5 gelieferte Sensorsignal hat somit den Wert „0" bzw. einen niedrigen Signalpegel.

Durch die Festlegung der Größe der Ausnehmungen 8 und der dazwischen liegenden lichtundurchlässigen Abschnitte des Messstabs 7 kann die Messgenauigkeit beeinflusst werden. Der Ausrücklageranordnung 1 ist eine schematisch dargestellte Auswerteeinheit 10 zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, die axiale Geschwindigkeit des Ausrücklagers 2 anhand der von dem optischen Sensor erfassten axialen Positionen oder Verschiebungen zu berechnen. Dazu werden zwei analoge Sensorsignale des optischen Sensors 3 berücksichtigt, aus denen eine Wegdiffe- renz ermittelt werden kann. Durch Berücksichtigung des zwischenzeitlich verstrichenen Zeitraums kann die axiale Geschwindigkeit des Ausrücklagers 2 ermittelt werden. Sowohl die aktuelle Position des Ausrücklagers 2 als auch dessen Geschwindigkeit können von anderen Komponenten oder Aggregaten eines Kraftfahrzeugs genutzt werden.

Bezugszahlenliste Ausrücklageranordnung

Ausrücklager

Sensor

Leuchtdiode

Empfänger

Kupplungsgehäuse

Messstab

Ausnehmung

Pfeil

Auswerteeinheit