DE102012207417A1

DE102012207417A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines an einem Zylinder angeordneten Wegsensors

Info

Publication number: DE102012207417A1
Application number: DE201210207417
Authority: DE
Inventors: Matthias Gramann; Tim Herrmann; Markus Dietrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2012-12-06
Also published as: WO2012163319A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines an einem Zylinder angeordneten Wegsensors mit wegproportionalem Ausgangssignal und/oder Schaltschwellen sowie ein Verfahren zur Durchführung des Kalibriervorganges. Danach wird eine in einer Aussparung eines Gehäuses integrierte, aus einem Stecker und einer Leiterplatte gebildeten Sensorbaugruppe oder ein Sensor bereits während des Montagevorganges kalibriert und danach unlösbar mit dem Gehäuse verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung eines an einem Zylinder angeordneten Wegsensors mit wegproportionalem Ausgangssignal und/oder Schaltschwellen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Durchführung des Kalibriervorganges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3.
Es ist bekannt, auf einen Zylinder einen separaten Sensor zu montieren, der die Position des Magneten im Innern des Kolbens erfasst. Alternativ werden Leiterplatten in das Gehäuse integriert, mit eingespritztem Leadframe (Kontakt) verbunden und durch einen Deckel abgedichtet und geschützt.
Dieses Sensorsystem wird nach der Montage vermessen. Anhand der ermittelten Daten wird eine elektrische Kalibrierung des Sensors durchgeführt.
Ist bei Sensorsystemen (z. B. zur Schaltschwellendetektion) keine elektrische Kalibrierung möglich, geht die komplette Toleranzkette von dem Target zu dem sensitiven Element in die Absolutgenauigkeit ein.
Nachteilig bei diesen Sensorsystemen ist jedoch, dass sie einen großen Luftspalt besitzen und eine komplexe, mit einer Toleranz behafteten Integration aufweisen. Außerdem müssen die Messbereiche der Sensoren alle möglichen Toleranzen abdecken, wobei die Sensorgenauigkeit stark von den mechanischen Toleranzen abhängig ist. Weiter ist die Durchdringung von Störkonturen (z. B. der Abdichtung an der Spritzwand) schwierig und die Kalibrierung des Sensorsystems muss elektronisch und softwaremäßig durchgeführt werden.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, mit einem Verfahren und einer Vorrichtung die Erfassung des Kolbenhubs (Linearweg und/oder Schaltschwellen) innerhalb eines Hydraulikzylinders zu realisieren.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Kalibrierung eines an einem Zylinder angeordneten Wegsensors mit den Merkmalen des Ansrpuchs 1 gelöst.
Danach wird eine Kalibrierung eines an einem Gehäuse eines Zylinders angeordneten Wegsensors dadurch realisiert, indem eine aus einem Stecker und einer Leiterplatte gebildeten Sensorbaugruppe oder ein Sensor in eine Aussparung im Gehäuse integriert wird.
Diese Integration wird vorteilhafter Weise durch eine unlösbare Verbindung realisiert.
Die Aufgabe wird außerdem mit einem Verfahren zur Durchführung der Kalibrierung eines an einem Gehäuse eines Zylinders angeordneten Wegsensors mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
Danach wird die Verbindung von Sensorbaugruppe und Gehäuse oder die Verbindung von Sensor und Gehäuse bereits während des Montagevorganges mechanisch kalibriert.
Abschließend wird nach der mechanischen Kalibrierung der Sensorbaugruppe auf dem Gehäuse oder des Sensors auf dem Gehäuse eine unlösbare Verbindung von Gehäuse und Sensorbaugruppe bzw. Gehäuse und Sensor hergestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigen:
1 eine erste Ausführung einer im Gehäuse eines Zylinders integrierten Sensorbaugruppe;
2 einen Schnitt durch das Zylindergehäuse dieser Ausführung mit Sensorbaugruppe;
3 die Fixierung der Sensorbaugruppe im Zylindergehäuse gemäß 1;
4 eine zweite Ausführung einer im Gehäuse eines Zylinders integrierten Sensorbaugruppe;
5 einen Schnitt durch das Zylindergehäuse der zweiten Ausführung mit Sensorbaugruppe;
6 eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführung gemäß 4.
1 zeigt eine Sensorbaugruppe 10, die in eine mittels Spritzprozess im Kunststoffgehäuse 1 des Zylinders vorgesehene Tasche integriert ist. Diese Sensorbaugruppe 10 besteht aus einer bestückten Leiterplatte 4 und einem Stecker 2. Der Stecker 2 ist hierbei so ausgeführt, dass die Geometrie gleichzeitig als Abdeckung für eine Gehäuseöffnung 7 (siehe 3) fungiert. Durch eine Überlappung von Gehäuse 1 und Steckergeometrie wird ein Freiheitsgrad in axialer Richtung erzeugt. Während des Montagevorganges wird das bewegte Element, das Target 5, in einer definierten absoluten Position fixiert. Dies kann beispielsweise durch ein hochgenaues Referenzmesssystem gewährleistet werden.
Die Leiterplatte 4 wird so in der Tasche positioniert, dass ein erwartetes, zu der Position der Sensorbaugruppe 10 passendes Ausgangssignal, gemessen wird. Dadurch wird ein Zusammenhang zwischen Sensorbaugruppe 10 und Target 5 hergestellt, der weitestgehend unabhängig von möglichen axialen Toleranzen ist. Durch dieses Vorgehen kann ein absoluter Bezug zwischen ortsfestem und bewegtem Teil 5 des gesamten Sensorsystems 10 hergestellt werden.
Des Weiteren kann der erforderliche Messbereich des Sensorsystems 10 reduziert werden, da durch die Kalibrierung die mechanischen Toleranzen weitestgehend eliminiert werden. Um eine spielfreie Führung und Lagerung der Leiterplatte 4 zu ermöglichen, werden Auflageflächen 8 innerhalb der Kunststofftasche bzw. eine Aussparung im Gehäuse 1 benötigt,. Diese Auflageflächen 8 können beispielsweise als Rippen 11 ausgebildet werden, wie in den 1 und 2 dargestellt. Um die Leiterplatte 4 spielfrei zu lagern, kann eine weitere Rippe 11 oberhalb der Leiterplatte 4 vorgesehen werden, die bedingt durch die Federwirkung des Gehäsues 1, eine Kraft auf die Leiterplatte 4 aufbringt.
Eine Fixierung der Sensorbaugruppe 10 kann nach der mechanischen Justage durch Verfahren wie Laserschweißen, Einclipsen, Kleben, etc. erfolgen. Somit wird eine dauerhafte Positionierung gewährleistet. In diesem Fall dient die in 3 dargestellte Öffnung 7 zum Befestigen, bzw. zum Fixieren der Sensorbaugruppe 10 in der zuvor eingestellten Position. Dies kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen.
Sollte die gewählte Befestigungsmethode die Dichtheit zwischen Gehäuse 1 und Stecker 2 nicht gewährleisten, kann zusätzlich ein Dichtelement 6 in Form beispielsweise eines Dichtringes vorgesehen werden, wie in 3 dargestellt. In diesem Fall dient die in dieser 3 dargestellte Öffnung 7 bzw. zum Fixieren der Sensorbaugruppe 10 in der zuvor eingestellten Position. Dies kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen. In diesem Fall ist die Konstruktion so auszuführen, dass ein Einsinken des Kunststoffes während des Laserschweißprozesses gewährleistet ist.
Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ist durch die Möglichkeit gegeben, axiale Störkonturen (z. B. Dichtflächen zwischen Motorraum und Fahrgastzelle) zu durchdringen. Durch die Ausformung einer Tasche kann der axiale Bauraum erweitert werden, ohne die Dichtheit der Verbindung zu gefährden.
Alternativ zu dieser konstruktiven Ausführung gemäß der 1 bis 3 kann die Sensorbaugruppe 10 auch aus einem Deckel 9 mit Leiterplatte 4 und Stecker 2 ausgeführt werden, wie in 4 gezeigt. Somit entsteht nach dem Aufsetzten der Sensorbaugruppe 10 auf das Gehäuse 1 ein Freiheitsgrad in axialer Richtung. Allerdings müssen hierbei mögliche axiale Toleranzen bei der Ausbildung der Größe der Kunststofftasche, der Leiterplatte 4 und dem Deckel 9 berücksichtigt werden.
Um die Bewegungsmöglichkeit in axialer Richtung einzuschränken, kann beispielsweise eine Nut 13 im Gehäuse 1 mit entsprechendem Gegenstück im Deckel 9 realisiert werden, wie in 5 dargestellt. Nach der endgültigen Ausrichtung bzw. mechanischen Kalibrierung der Sensorbaugruppe 10 kann deren Befestigung in der Tasche beispielsweise mittels Laserschweißen oder Kleben erfolgen.
Auch konventionelle Ad-/On-Sensoren 12 können so modifiziert werden, dass damit eine mechanische Kalibrierung möglich ist (s. 5). Das Gehäuse 1 wird dabei um zwei axiale Führungsstege erweitert, die in Schienen auf dem Kunststoffzylinder geführt werden. Zunächst wird dieser Sensor 12 soweit axial verschoben, bis dessen optimale Position erreicht ist. Danach wird dieser mechanisch fixiert, beispielsweise mittels Kleben, Schweißen oder einer Clipsverbindung. Wenn die in den 4 und 5 beschriebene Sensorbaugruppe 10 verwendet wird, bei der der Deckel 9 mit der Leiterplatte 4 laserverschweißt ist und der Deckel 9 gleichzeitig als Führung fungiert, kann, wie in 6 dargestellt, die Verbindung Zylinder bzw. Gehäuse 1 mit der Sensorbaugruppe 10 auch mittels Laserschweißen hergestellt werden.
6 zeigt eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Stecker
3: Kontakt
4: Leiterplatte
5: Target/bewegtes Element
6: Dichtelement
7: Öffnung
8: Auflagefläche für Leiterplatte
9: Deckel
10: Sensorbaugruppe
11: Rippe
12: Sensor / Ad-on-Sensor
13: Nut

Claims

Vorrichtung zur Kalibrierung eines an einem Gehäuse (1) eines Zylinders angeordneten Wegsensors mit wegproportionalem Ausgangssignal und/oder Schaltschwellen, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einem Stecker (2) und einer Leiterplatte (4) gebildete Sensorbaugruppe (10) oder ein Sensor (12) in einer Aussparung im Gehäuse (1) integriert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine unlösbare Verbindung zwischen Sensorbaugruppe (10) und Gehäuse (1) oder Sensor (12) und Gehäuse (1) hergestellt wird.
Verfahren zur Kalibrierung eines in einem Gehäuse (1) eines Zylinders angeordneten Wegsensors mit wegproportionalem Ausgangssignal und/oder Schaltschwellen, wobei der Wegsensor nach der Montage auf dem Gehäuse (1) elektrisch vermessen und anhand der ermittelten Daten eine Kalibrierung des Wegsensors vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Sensorbaugruppe (10) und Gehäuse (1) oder Sensor (12) und Gehäuse (1) während des Montagevorganges mechanisch kalibriert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dass die unlösbare Verbindung von Gehäuse (1) und Sensorbaugruppe (10) oder Sensor (12) und Gehäuse (1) nach der Kalibrierung der Sensorbaugruppe (10) auf dem Gehäuse (1) hergestellt wird.