DE102013215774A1

DE102013215774A1 - Kolben mit einem Sensorelement

Info

Publication number: DE102013215774A1
Application number: DE102013215774.6A
Authority: DE
Inventors: Jasmin Braunagel; Jürgen Seifermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2014-03-20
Also published as: DE112013004545A5; WO2014044263A1; IN2015DN01664A; CN104662341B; CN104662341A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben mit einem Sensorelement, wobei der Kolben eine im Wesentlichen zylindrische Wandung mit zwei gegenüberliegenden Stirnflächen aufweist, wobei das Sensorelement als Segment, insbesondere als Ringsegment, zwischen den Stirnflächen an der zylindrischen Wandung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben mit einem Sensorelement, insbesondere für einen Geber- oder Nehmerzylinder einer Druckmittelbetätigungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Druckmittelbetätigungsvorrichtungen, wie beispielsweise Hydraulikbetätigungsvorrichtungen, sind im Stand der Technik beispielsweise zur Betätigung von Kupplungen oder Getrieben von Kraftfahrzeugen bekannt. Sie weisen einen Geberzylinder und einen Nehmerzylinder auf, in welchen jeweils ein Kolben verschieblich angeordnet ist, wobei dem Kolben benachbart ein Druckraum angeordnet ist, in dem ein Druckmittel aufgenommen ist. Durch eine axiale Verlagerung des Geberzylinderkolbens wird über die Druckmittelübertragungsstrecke und das darin angeordnete Druckmittel der Nehmerzylinderkolben ebenso verlagert, so dass eine Betätigung eines zu betätigenden Elements durchgeführt werden kann.
Zum Zwecke der Steuerung der Funktion der Betätigung ist die Kenntnis der Position zumindest einer der Kolben in den Druckmittelzylindern vorteilhaft. Zur Feststellung der Position des Kolbens im Geberzylinder und/oder im Nehmerzylinder sind induktive Sensorsysteme bekannt geworden, die eine Spule mit nachgeschalteter Elektronik aufweisen, die am Zylinder angeordnet ist, wobei mit dem Kolben ein ringförmiges Sensorelement verbunden ist, um bei einer Bewegung des Kolbens in der Spule ein magnetisches Moment zu induzieren. Durch diese Induzierung eines magnetischen Moments wird ein elektrisches Signal erzeugt, welches zur Positionsbestimmung ausgewertet werden kann. Dadurch kann die Position bzw. die Bewegung des Kolbens durch das induktive Sensorsystem detektiert werden.
Die ringförmigen Sensorelemente weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht bei jeder Kolbengeometrie mit dem Kolben günstig verbindbar sind und sie weisen darüber hinaus den Nachteil auf, dass ein hoher Materialaufwand vorhanden ist, um den vollständigen Ring zu bilden.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung einen Kolben mit einem Sensorelement zu schaffen, der einfach und kostengünstig aufgebaut ist und dennoch eine zuverlässige und genaue Erkennung der Position des Kolbens erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht einen Kolben mit einem Sensorelement vor, wobei der Kolben eine im Wesentlichen zylindrische Wandung mit zwei gegenüberliegenden Stirnflächen aufweist, von der zylindrischen Wandung ragen vorzugsweise im Bereich der Stirnflächen nach radial außen Ringbereiche ab, die als Führungsflächen dienen, wobei das Sensorelement als Segment, insbesondere als Ringsegment, zwischen den Stirnflächen oder den Ringbereichen an der zylindrischen Wandung vorgesehen ist. Durch die Schaffung der Anordnung eines Segments kann dieses sehr platzsparend an dem Kolben angeordnet und verbunden werden, so dass insgesamt eine bauraumsparende und kostengünstige Lösung gefunden werden kann.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Segment ein im Wesentlichen flächiges Ringsegment ist. Dieses kann bevorzugt aus einem flächigen planen Element durch Biegung hervorgehen.
Vorteilhaft ist das Segment aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Segment aus einem Blech oder einer Folie gefertigt ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Sensorelement mittels formschlüssiger und/oder reibschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Verbindung mit der Wandung des Kolbens verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung kann auch mittels Verstemmen von Sensorelement und Kolben hergestellt werden. Dadurch kann das Sensorelement einfach mit dem Kolben verbunden oder gemeinsam hergestellt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Sensorelement mittels Kleben auf der Wandung befestigt ist. Durch das Kleben kann ein einfacher Herstellungsprozess durchgeführt werden und dennoch kann eine sichere Lagefixierung vorgenommen werden.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Kleben des Sensorelements auf der Wandung mittels eines aufgetragenen Klebstoffs, mittels einer Klebefolie und/oder mittels aufgeschmolzenen Materials des Kolbens erfolgt. Der Kunststoff kann mit Hilfe einer Sonotrode mittels Ultraschall aufgeschmolzen werden. Dazu kann der Klebstoff beispielsweise in einer Aufnahme des Kolbens platziert werden.
Hinsichtlich der Verwendung einer Klebefolie kann diese bereits auf dem Sensorelement platziert sein, so dass dieses selbstklebend ausgeführt ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Sensorelement eine Folie oder ein Blech ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn das Sensorelement mittels An- oder Umspritzen mit dem Kolben verbunden ist. Dabei kann das Sensorelement in einem Spritzwerkzeug platziert werden, um an oder mit dem Kolben mittels Spritzguss gespritzt zu werden. Dadurch kann eine einfache Herstellung erzielt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn das Sensorelement Haltemittel aufweist, welche in Aussparungen des Kolbens eingreifen. Dadurch kann eine formschlüssige Verbindung erzielt werden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Kolben Haltemittel aufweist, welche das Sensorelement zumindest teilweise um- oder durchgreift. Zum Ein- oder Durchgreifen kann eine Aussparung oder eine Öffnung vorgesehen sein, in welche das Haltemittel eingreifen kann.
Dabei kann das Haltemittel Schnappverbindungselemente aufweisen, die eine sichere formschlüssige Verbindung erlauben. Alternativ kann das Sensorelement auch reibschlüssig mit dem Haltemittel verbunden sein.
Alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Haltemittel nach einem Verbinden mit dem Sensorelement verformt wird.
Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Haltemittel mit dem Kolben verbindbar ist, welches das Sensorelement zumindest teilweise um- oder durchgreift. Ein solches Haltemittel kann beispielsweise eine Schraube, eine Klammer, ein Nietelement o.ä. sein.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn an dem Kolben Mittel zur Zentrierung des Sensorelements vorgesehen sind. Dadurch wird eine eindeutige Festlegung des Sensorelements ermöglicht, was eine eindeutige Detektion der Position des Kolbens erlaubt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
Dabei zeigen:
1a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
1b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 1a,
1c eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
1d eine schematische Darstellung eines Sensorelements,
1e eine schematische Darstellung eines Sensorelements,
2a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
2b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 2a,
2c ein Detail gemäß 2b,
2d eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
3a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
3b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 3a,
3c eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie B-B der 3b,
3d ein Detail gemäß 3c,
3e eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
4a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
4b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 4a,
4c ein Detail gemäß 4b,
4d eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
5a eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
6a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
6b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 6a,
6c ein Detail gemäß 6b,
6d eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
7a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
7b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 7a,
7c ein Detail gemäß 7b,
8a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
8b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 8a,
8c eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
9a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
9b eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
9c eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 9a in einem ersten Verfahrensschritt,
9d ein Detail gemäß 9c,
9e eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 9a in einem weiteren Verfahrensschritt,
9f ein Detail gemäß 9e,
10a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
10b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 10a,
10c eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
11a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
11b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 11a,
11c ein Detail gemäß 11b,
11d eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
12a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht,
12b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 12a,
12c eine schematische Darstellung eines Kolbens in perspektivischer Ansicht,
13a eine schematische Darstellung eines Kolbens in Seitenansicht, und
13b eine schematische Darstellung eines Kolbens im Schnitt gemäß Linie A-A der 13a.
In den 1a bis 13b sind Ausführungsbeispiele eines Kolbens mit einem Sensorelement dargestellt, die im Folgenden beschrieben werden. Der Kolben ist bevorzugt ein Kolben eines Geberzylinders oder eines Nehmerzylinders, wobei das Sensorelement ein Sensorelement ist, welches mit einem induktiven Sensorsystem detektiert werden kann, so dass aufgrund des induktiven Sensorsystems die Bewegung bzw. die Position des Kolbens im Zylinder erkannt werden kann. Vorteilhaft ist das Sensorelement als Segment eines Kreises ausgebildet. Dies kann bedeuten, dass das Sensorelement als flache gebogene Platte oder als gebogenes Drahtelement ausgebildet ist, die durch die Biegung etwa ein Segment eines Kreisbogens einnimmt.
Die 1a bis 1e zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kolbens 1 mit einem Sensorelement 2. Der Kolben 1 weist eine im Wesentlichen zylindrische Wandung 3 auf, die mit zwei gegenüberliegenden Stirnflächen 4, 5 stirnseitig begrenzt ist. Die Stirnfläche 5 dient mit einer Ausnehmung 6 bevorzugt der Anbindung des Kolbens 1 mit einer nicht dargestellten Kolbenstange zur axialen Verschiebung des Kolbens 1 in einem Zylinder.
Der Kolben 1 weist weiterhin von der zylindrischen Wandung 3 abragende Ringelemente oder -bereiche 7, 8 auf, die als Führungsflächen dienen. Die Dichtungen für den Kolben 1 im Zylinder sind nicht dargestellt. Der Kolben 1 weist weiterhin ein Sensorelement 2 auf, das im Ausführungsbeispiel der 1a bis 1e als Ringsegment ausgebildet ist, wobei das Ringsegment einen Winkelbereich von kleiner 180° aufweist. Das Sensorelement 2 weist somit eine bogenförmige Wandung 9 auf, an deren Endbereichen 10, 11 nach innen abstehende Haken ausgebildet sind.
Im Ausführungsbeispiel der 1c erstrecken sich die Haken in den Endbereichen 10, 11 über die volle Breite des Sensorelements. In den 1d und 1e sind Sensorelemente dargestellt, die in den Endbereichen 12, 13 nach innen abragende Haken 14, 15 aufweisen, die jedoch nicht über die volle Breite des Sensorelements ausgebildet sind. In der 1d ist die Breite der Haken 14, 15 etwa die halbe Breite des Sensorelements, wobei die Haken mittig des Sensorelements ausgerichtet sind. In dem Ausführungsbeispiel der 1e sind die Haken ebenfalls etwa mit der halben Breite des Sensorelements ausgebildet, wobei die Haken 16, 17 jeweils am gegenüberliegenden seitlichem Endbereich wechselseitig angeordnet sind.
Wird das Sensorelement 2 auf die Wandung 3 des Kolbens 1 aufgesetzt, so können die hakenförmigen Endbereiche 10, 11 in eine jeweilige Ausnehmung 18 eingreifen und mittels einer Schnappverbindung das Sensorelement 2 mit dem Kolben 1 formschlüssig verbinden. Zur axialen Fixierung der Position des Sensorelements 2 sind mit der zylindrischen Wandung 3 des Kolbens 1 weiterhin Vorsprünge 19 vorgesehen, die als Anschlag für das Sensorelement 2 dienen, so dass das Sensorelement 2 sich in axialer Richtung des Kolbens 1 betrachtet nicht über den Anschlag des Elements 19 hinaus bewegen kann.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Anschläge 19 kann das Sensorelement 2 an dem Ringbereich 7 seitliche anstoßen, so dass es auch diesbezüglich in axialer Richtung fixiert angeordnet ist.
Die 1a bis 1e zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Sensorelement 2 als Ringsegment ausgebildet ist, welches mittels Schnapphaken an einer Wandung des Kolbens 1 angeordnet und befestigt werden kann. Der Kolben 1 weist dafür Ausnehmungen 18 auf, die Hinterschnitte aufweisen, so dass die als Haken ausgebildeten Endbereiche 10, 11 des Sensorelements die Kanten der Ausnehmung 18 hinterschneiden können. Das Sensorelement 2 wird somit in radialer Richtung auf den Kolben 1 aufgeschoben und mit diesem mittels einer Schnappverbindung befestigt.
Zur axialen Positionierung des Sensorelements 2 sind die Anschläge 19 als Vorsprünge angebracht, wobei eine Verdrehsicherung des Sensorelements 2 über die Geometrie der Haken und Ausnehmungen 10, 11, 18 gewährleistet ist.
Die 2a bis 2d zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens 21, welcher im Wesentlichen ähnlich dem Kolben 1 der 1a bis 1c ausgebildet ist. In dem Ausführungsbeispiel der 2a bis 2d ist das Sensorelement 22 als Ringsegment ausgebildet, wobei der Winkel, den das Ringsegment einnimmt größer als 180° aber kleiner als 360° ist, so dass das Ringsegment ähnlich einer Schelle um die zylindrische Wandung 23 des Kolbens 21 geschoben werden kann, und aufgrund seiner Eigenelastizität den Kolben 21 formschlüssig umfasst. Beim Aufschieben wird das Ringsegment des Sensorelements 22 elastisch aufgebogen, wobei nach Überschreitung der breitesten Stelle des Kolbens 21 das Ringsegment wieder seine ursprüngliche Form annimmt und sich um die zylindrische Wandung 23 des Kolbens 21 legt. Zur axialen Positionierung sind wiederum Vorsprünge 24 vorgesehen, welche von der zylindrischen Wandung 23 abstehen und als axialer Anschlag für das Sensorelement 22 dienen. Auch der Ringbereich 25 dient in gleicher Weise als axialer Anschlag für das Sensorelement 22.
Zur Verdrehsicherung des Sensorelements 22 sind an der zylindrischen Wandung 23 Vorsprünge 26 als Rippen angeordnet, die in axialer Richtung sich erstrecken und von der Wandung 23 abragen. Diese Vorsprünge bzw. Rippen 26 sind so angeordnet, dass sie den Endbereichen des Sensorelements gegenüberliegen, so dass eine Verdrehung des Sensorelements gegen den Anschlag der Vorsprünge 26 verhindert wird.
Die 3a bis 3e zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens 31, an welchem ein Sensorelement 32 angeordnet und befestigt ist. Das Sensorelement 32 ist dabei wiederum als Ringsegment ausgebildet, welches sich an die zylindrische Wandung 33 des Kolbens 31 anlegt, wobei zur Verdrehsicherung Rippen 34, 35 vorgesehen sind, die in axialer Richtung ausgedehnt von der Wandung 33 abstehen. Wird das Sensorelement 32 auf die Wandung 33 gelegt, so sind die Rippen 34, 35 in Endbereichen 36, 37 des Sensorelements benachbart angeordnet und verhindern so als Anschlag die Verdrehbarkeit des Sensorelements 32 auf der Wandung. Zur Sicherung des Sensorelements 32 in radialer Richtung weist der Ringbereich 38 einen Hinterschnitt 39 auf, so dass das Sensorelement 32 mit einem axialen Bereich 40 in den Hinterschnitt 39 eingreifen kann. Auf der gegenüberliegenden Seite des Hinterschnitts 39 ist ein Schnapphaken 41 angeordnet, welcher eine Schräge 42 aufweist, so dass bei einer Beaufschlagung der Schräge 42 durch das Sensorelement 32 der Schnapphaken seitlich ausweicht bis das Sensorelement an der Spitze der Schräge vorbeigreifen kann, so dass der Schnapphaken 41 wieder zurückschnappen und das Sensorelement mit einem hakenartigen Endbereich 43 übergreifen kann.
Der Schnapphaken 41 dient im Ausführungsbeispiel der 3a bis 3e auch der axialen Positionierung des Sensorelements 32, wobei der Schnapphaken auch in radialer Richtung positioniert. Alternativ zu dem Schnapphaken 41 können auch mehrere Schnapphaken vorgesehen sein.
In dem Ausführungsbeispiel der 4a bis 4d ist ein Kolben 51 vorgesehen, welcher in seiner zylindrischen Wandung 53 eine Tasche 54 zur Anordnung des Sensorelements 52 aufweist, wobei zur radialen Abstützung des Sensorelements 52 innerhalb der Tasche 54 Stege 55 vorgesehen sind, die beabstandet zueinander angeordnet sind. Zwischen den Stegen 55 weisen die Taschen 54 Aufnahmebereiche für Klebstoff auf, so dass das in die Tasche 54 eingelegte Sensorelement 52 mit dem Kolben 51 verklebt werden kann.
Zur Positionierung des Sensorelements 52, das als Ringsegment ausgebildet ist, dient der Ausschnitt der Tasche 54, welcher in seiner Größe im Wesentlichen der Größe des Sensorelements 52 angepasst ist, so dass die Berandung der Tasche die Positionierung des Sensorelements 52 bewirkt.
Die Tasche 54 ist derart dimensioniert, dass der Klebstoff in die Tasche 54 gut dosiert werden kann und durch die Höhe der Stege 55 in radialer Richtung ein definierter Klebespalt ausgebildet wird, um den Klebstoff aufzunehmen, um das Sensorelement 52 gut und dauerhaft mit dem Kolben 51 verkleben zu können. Nach einem Aushärten des Klebstoffs ist idealerweise eine Verschiebung des Sensorelements 52 nicht mehr möglich.
Alternativ zur Anordnung der Stege 55 können auch einzelnen Noppen im Bereich der Tasche 54 vorgesehen sein, die als Auflagefläche für das Sensorelement dienen und eine definierte radiale Anordnung des Sensorelements gewährleisten.
Die 5a zeigt einen Kolben 61 mit einem Sensorelement 62, das auf die zylindrische Wandung 63 des Kolbens 61 befestigt werden wird. Dazu wird das Sensorelement 62 mittels Klebstoff 64, welcher auf der Innenseite des Sensorelements angeordnet ist mit der Wandung 63 des Kolbens 61 verklebt. Vorteilhafterweise kann ein flüssiger oder pastöser Klebstoff verwendet werden. Alternativ dazu kann auch eine selbstklebende Folie oder ein Klebespray verwendet werden, um das Sensorelement 62 mit Klebstoff zu versehen, um es auf den Kolben 61 zu kleben.
Weiterhin kann das Sensorelement eine selbstklebende Folie, beispielsweise aus Aluminium sein, welche unmittelbar auf die zylindrische Wandung 63 des Kolbens 61 aufgeklebt wird. Dabei ist bei der Positionierung darauf zu achten, dass das Sensorelement lagerichtig aufgebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Sensorelement an den Anschlag 65 des Ringbereichs 66 seitlich angelegt wird. Alternativ dazu können auch Taschen oder vorstehende Rippen verwendet werden, um das Sensorelement 62 zu positionieren.
Die 6a bis 6d zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens 71, bei welchem das Sensorelement 72 mit dem Kolben 71 umspritzt ist, wobei das Sensorelement 72 außen am Kolben 71 positioniert ist und nicht von dem Kunststoffmaterial des Kolbens überzogen ist.
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das Sensorelement 72 radial zumindest geringfügig über den Kolben hervorsteht, um im Spritzgusswerkzeug gehalten werden zu können.
Im Ausführungsbeispiel der 6a bis 6d ist das Sensorelement 72 als kreissegmentförmiges Element ausgebildet, das am Außenumfang der zylindrischen Wandung 73 bündig angeordnet ist. Für den Fall, dass das Sensorelement 72 zumindest geringfügig nach radial außen hervorsteht, würde sich beim Übergang von der zylindrischen Wandung zum Sensorelement 72 eine Stufe ergeben.
Die 7a bis 7c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Kolben 81 mit einem Sensorelement 82 ausgebildet ist, wobei das Sensorelement von dem Kolben umspritzt ist, wobei auch über dem Sensorelement 82 eine Schicht Kunststoffmaterial 83 angeordnet ist, um das Sensorelement 82 nach außen abzudecken. Dadurch wird das Sensorelement 82 mit einem Formschluss am Kolben 81 gehalten, wobei dadurch eine sichere Positionierung des Sensorelements 82 erreicht wird.
Die Kunststoffschicht 83 kann dabei eine durchgängige geschlossene Kunststoffschicht sein. Alternativ kann auch zumindest eine Unterbrechung oder eine Mehrzahl von Unterbrechungen in der Kunststoffschicht angeordnet sein, um Material einzusparen und um ggf. auch zur Positionierung des Sensorelements im Spritzgusswerkzeug verwendet zu werden.
Die 8a bis 8c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbens 91, an welchem ein Sensorelement 92 befestigt ist. Das Sensorelement 92 ist als kreissegmentförmiges flächiges Element ausgebildet, das eine zentrale Öffnung 93 aufweist. Das Sensorelement wird so auf dem Kolben positioniert, dass die Öffnung 93 mit einer Öffnung 94 im Kolben fluchtet, so dass eine Schraube 95 durch die Öffnung 93 in die Öffnung 94 eingeschraubt werden kann. Die Öffnung 94 ist dabei eine Gewindebohrung, die durchgängig ausgebildet oder als Sacklochbohrung ausgebildet sein kann. Die Schraube dient der Fixierung des Sensorelements, wobei die Schraube auch als Passschraube verwendet werden kann, um eine definierte Positionierung des Sensorelements zu bewirken. Alternativ können auch am Umfang der zylindrischen Wandung 96 Rippen oder Stege angeordnet sein, um die Positionierung des Sensorelements vorzunehmen. Alternativ kann das Sensorelement auch an dem Ringelement 97 angelegt werden, um es dort definiert zu verschrauben.
Die 9a bis 9f zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Kolben 101 vorgesehen ist mit einer zylindrischen Wandung 103, auf welcher ein Sensorelement 102 befestigt ist. Der Kolben weist dazu einen zylindrischen Zapfen 104 auf, so dass der Zapfen bei Auflage des Sensorelements 102 durch eine Öffnung 105 des Sensorelements durchgreifen kann. Nach dem Anordnen des Sensorelement 102 auf der zylindrischen Wandung 103 und dem Durchgreifen des Zapfens 104 durch die Öffnung 105 wird der Zapfen an seinem äußeren Ende umgeformt, so dass er nach außen stehende Stege 106 bzw. einen nach außen stehenden Rand aufweist, der den Rand 107 der Öffnung 105 übergreift. Dadurch wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben und dem Sensorelement erzielt.
Vorteilhaft bestehen der Kolben 101 und auch der Zapfen 104 aus Kunststoffmaterial, so dass das Kunststoffmaterial leicht, beispielsweise durch Heißverstemmen oder Taumelnieten umgeformt werden kann.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Öffnung 105 an ihrem Randbereich eine Stufe oder eine Vertiefung aufweist, in welche der durch die Umformung erzeugte Nietkopf versenkt werden kann.
Zur Positionierung des Sensorelements 102 kann weiterhin an dem Kolben eine Rippe oder ein Steg vorgesehen sein, wobei auch die Anlegung des Sensorelements 102 an das Ringelement 108 möglich ist.
Die Vorsehung des Zapfens 104 als Nietelement kann derart realisiert sein, dass nur ein einziges Nietelement vorgesehen ist. Alternativ kann auch eine Mehrzahl von Nietelementen vorgesehen sein, um das Sensorelement 102 zu befestigen. Entsprechendes gilt auch für das Ausführungsbeispiel der 8a bis 8c, bei welchem neben einer einzigen Schraube auch Ausführungsbeispiele möglich sind, in welchen mehrere Schrauben verwendet werden.
Im Ausführungsbeispiel der 10a bis 10c weist der Kolben 111 zur Positionierung und Befestigung des Sensorelements 112 eine Tasche 113 auf, welche das Sensorelement aufnimmt. Am Rand der Tasche 113 sind Quetschrippen 115 angeordnet, welche beim Einsetzen des Sensorelements 112 verquetscht werden, um eine formschlüssige Verbindung durch das Einpressen des Sensorelements 112 zu erzeugen. Die Quetschrippen 115 sind dabei als Rippen ausgebildet, die in die Tasche 113 zumindest geringfügig hineinragen, um beim Einsetzen des Sensorelement 112 durch den Randbereich des Sensorelements 112 verquetscht zu werden, so dass dadurch eine Fixierung des Sensorelements 112 erzeugt wird.
Die 11a bis 11e zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem ein Kolben 121 mit einer zylindrischen Wandung 123 versehen ist, wobei hier die zylindrische Wandung 123 einen Zapfen 124 aufweist, der in radialer Richtung vorsteht. Das Sensorelement 122, das mit dem Kolben zu verbinden ist, weist eine Öffnung 125 auf, in welche der Zapfen 124 aufgenommen wird.
Dabei ist der Zapfen 124 so dimensioniert, dass der Durchmesser des Zapfens 124 etwas größer ist als der Durchmesser der Öffnung 125, so dass es zu einer Übermaß-Passung kommt. Wird das Sensorelement 122 mit der Öffnung 125 auf dem Zapfen 124 aufgepresst, wird eine Festigung des Sensorelements an dem Kolben erreicht.
Die definierte Positionierung des Sensorelement 122 kann bevorzugt über die Anordnung des Zapfens 124 erfolgen, wobei alternativ oder zusätzlich auch Rippen am Umfang der zylindrischen Wandung angeordnet sein können, um die Lage des Sensorelements 122 eindeutig zu definieren.
Neben dem Ausführungsbeispiel der 11a bis 11d, in welchem nur ein Zapfen 124 vorgesehen ist, können auch alternative Ausführungsformen realisiert werden, bei welchen mehrere Zapfen 124 vorgesehen sind, die in mehrere Öffnungen des Sensorelements 122 eingreifen. Weiter alternativ kann auch das Sensorelement 122 einen Zapfen oder eine Mehrzahl von Zapfen aufweisen, die in Öffnungen im Kolben eingreifen können, um dort eine Übermaß-Passung vorzusehen, um das Sensorelement zu positionieren.
Darüber hinaus sind an der Öffnung 125 oder an dem Zapfen 124 weiterhin Quetschrippen denkbar, die sich bei dem Aufschieben des Zapfens auf die entsprechende Öffnung verquetschen, um eine verbesserte Fixierung zu erreichen.
Die 12a bis 12c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein Kolben 131 mittels eines Sensorelements 132 versehen wird, wobei das Sensorelement wiederum ein im Wesentlichen flächiges ringsegmentartiges Element ist, so dass die Wölbung des im Wesentlichen flächigen Sensorelements der Wölbung der zylindrischen Wandung 133 des Kolbens im Wesentlichen entspricht. Das Sensorelement wird auf den Kolben aufgelegt und angepresst und durch Erhitzung des Sensorelements wird der Kunststoff des Kolbens 131 aufgeschmolzen, so dass sich das Sensorelement mit dem Kolben verbindet kann.
Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der Kolben 131 eine taschenartige Vertiefung 134 aufweist, so dass eine eindeutige Positionierung des Sensorelements in der taschenartigen Vertiefung 134 vorgenommen werden kann. Durch die Erhitzung des Sensorelements kann die Oberfläche des Kolbens 131 aufgeschmolzen werden, um eine Verbindung zwischen Kolben 131 und Sensorelement 132 zu gewährleisten. Alternativ können im Befestigungsbereich des Kolbens 131 auch Rippen oder Noppen oder Ähnliches vorgesehen sein, die bei der Erwärmung des Sensorelements 132 aufgeschmolzen werden können, um die Verbindung zwischen Kolben 131 und Sensorelement 132 zu erreichen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn Taschen vorgesehen sind, in welche auch überschüssiges aufgeschmolzenes Kunststoffmaterial abfließen kann, was der eindeutigen Positionierung des Sensorelements 132 hilft, da dadurch keine überschüssigen Kunststoffmaterialmengen zwischen dem Kolben 131 und dem Sensorelement 132 angesammelt werden.
Die 13a und 13b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein Kolben 141 vorgesehen ist. Das Sensorelement 142 ist als gewölbtes flächiges Element als Ringsegment ausgebildet, wobei der Kolben 141 eine zylindrische Wandung 145 aufweist, so dass die Krümmung des Sensorelements 142 der Krümmung der zylindrischen Wandung entspricht.
Der Kolben 141 weist weiterhin im Wesentlichen gegenüberliegend zwei Ausnehmungen 143 und 144 auf, wobei das Sensorelement 142 auf die zylindrische Wandung zwischen den beiden Ausnehmungen 143, 144 aufgelegt wird. Die Randbereiche 146, 147 des Sensorelements 142 ragen über die zylindrische Wandung in diesen Bereich hinaus und überstehen somit zumindest teilweise über die diesbezügliche Berandung der zylindrischen Wandung und ragen in die Ausnehmungen 143, 144 ein. Durch eine Verstemmung mittels Verstemmwerkzeugen kann der jeweilige Randbereich 146, 147 derart umgeformt werden, dass der Randbereich des Sensorelements 142 die Kante des zylindrischen Wandbereichs benachbart zu den Ausnehmungen 143, 144 formschlüssig umgreift.
Weiterhin sind zur axialen Positionierung des Sensorelements 142 Rippen oder Stege 148 vorgesehen, die zur Anlage des Sensorelements 142 dienen. Auch der Ringbereich 149 kann zur Positionierung des Sensorelements herangezogen werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das jeweilige Sensorelement jeweils mit dem jeweiligen Kolben verbunden. Erfindungsgemäß können auch verschiedene obige Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, um das Sensorelement mit dem Kolben sicher zu verbinden.
Bezugszeichenliste

1: Kolben
2: Sensorelement
3: zylindrische Wandung
4: Stirnfläche
5: Stirnfläche
6: Ausnehmung
7: Ringbereich
8: Ringbereich
9: bogenförmige Wandung
10: Endbereich
11: Endbereich
12: Endbereich
13: Endbereich
14: Haken
15: Haken
16: Haken
17: Haken
18: Ausnehmung
19: Anschlag
21: Kolben
22: Sensorelement
23: zylindrische Wandung
24: Vorsprung
25: Ringbereich
26: Rippe
31: Kolben
32: Sensorelement
33: zylindrische Wandung
34: Rippe
35: Rippe
36: Endbereich
37: Endbereich
38: Ringbereich
39: Hinterschnitt
40: axialer Bereich
41: Schnapphaken
42: Schräge
43: hakenartiger Endbereich
51: Kolben
52: Sensorelement
53: zylindrische Wandung
54: Tasche
55: Steg
61: Kolben
62: Sensorelement
63: zylindrische Wandung
64: Klebstoff
65: Anschlag
66: Ringbereich
71: Kolben
72: Sensorelement
73: zylindrische Wandung
81: Kolben
82: Sensorelement
83: Kunststoffschicht
91: Kolben
92: Sensorelement
93: Öffnung
94: Öffnung
95: Schraube
96: zylindrische Wandung
97: Ringelement
101: Kolben
102: Sensorelement
103: zylindrische Wandung
104: Zapfen
105: Öffnung
106: Steg
107: Rand
108: Ringelement
111: Kolben
112: Sensorelement
113: Tasche
114: Rand
115: Quetschrippe
121: Kolben
122: Sensorelement
123: zylindrische Wandung
124: Zapfen
125: Öffnung
131: Kolben
132: Sensorelement
133: zylindrische Wandung
134: Tasche
141: Kolben
142: Sensorelement
143: Anordnung
144: Ausnehmung
145: zylindrische Wandung
146: Rand
147: Rand
148: Rippe
149: Ringbereich

Claims

Kolben (1, 21, 31, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141) mit einem Sensorelement (2, 22, 32, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142), wobei der Kolben (1, 21, 31, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141) eine im Wesentlichen zylindrische Wandung mit zwei gegenüberliegenden Stirnflächen aufweist, wobei das Sensorelement (2, 22, 32, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142) als Segment, insbesondere als Ringsegment, zwischen den Stirnflächen an der zylindrischen Wandung vorgesehen ist.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (2, 22, 32, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142) mittels formschlüssiger und/oder reibschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Verbindung mit der Wandung des Kolbens verbunden ist.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement mittels Kleben auf der Wandung befestigt ist.
Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kleben des Sensorelements auf der Wandung mittels eines aufgetragenen Klebstoffs, mittels einer Klebefolie und/oder mittels aufgeschmolzenen Materials des Kolbens erfolgt.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (72, 82) mittels An- oder Umspritzen mit dem Kolben verbunden ist.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (2, 32, 112, 142) Haltemittel aufweist, welche in Aussparungen des Kolbens eingreifen.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben Haltemittel aufweist, welche das Sensorelement zumindest teilweise um- oder durchgreift.
Kolben nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (104) nach einem Verbinden mit dem Sensorelement (102) verformt wird.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltemittel (95) mit dem Kolben (91) verbindbar ist, welches das Sensorelement (92) zumindest teilweise um- oder durchgreift.
Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben Mittel zur Zentrierung des Sensorelements vorgesehen sind.