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Die Erfindung betrifft einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, insbesondere ein Geberzylinder mit Sensoranordnung für eine Druckmittelbetätigung beispielsweise einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs.
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Geberzylinder als Betätigungszylinder in Betätigungsvorrichtungen werden bei Kraftfahrzeugen insbesondere für die Betätigung von Aggregaten, wie insbesondere für die Betätigung von Kupplungen, eingesetzt, wobei die initiale Betätigung der Kolbens der Kolben-Zylindereinheit des Geberzylinders beispielsweise mittels eines Pedals manuell oder mittels eines Aktuators automatisiert gesteuert erfolgen kann.
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Dabei ist es insbesondere bei der automatisierten Steuerung von besonderem Interesse, die Position des Kolbens des Geberzylinders im Zylinderraum des Geberzylinders zu kennen, um daraus Rückschlüsse auf den Betätigungsgrad oder andere Bedingungen der Betätigungsvorrichtung oder des zu betätigenden Aggregats ableiten zu können.
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Im Stand der Technik werden dazu unter anderem magnetische Sensorvorrichtungen eingesetzt, welche ein mit dem im Zylinderraum verlagerbar angeordneten Kolben verbundenes magnetisches Element aufweisen, wobei außerhalb des Zylinderraums ein Sensorelement angeordnet ist, welches aus dem gemessenen magnetischen Feld einen Rückschluss auf die Lage des Kolbens erlauben. Solche Sensorelemente sind sehr empfindlich auf äußere Störungen und Umwelteinflüsse, weshalb sie gut geschützt an dem Gehäuse des Geberzylinders anzuordnen sind. Auch müssen diese Sensorelemente lagefest mit dem Gehäuse verbunden sein, damit eine Bewegung des Sensorelements nicht fälschlicher Weise als eine Verlagerung des Kolbens interpretiert wird.
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Im Stand der Technik werden solche Sensorelemente als in sich geschlossene Gehäuse mit angeformtem Steckeranschluss ausgebildet, die mit dem Gehäuse des Geberzylinders mittels Nieten verbunden sind. Die erfordert einen hohen Fertigungsaufwand und Montageaufwand.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung zu schaffen, der einfach und kostengünstig ausgebildet ist und eine schnellere Montage bei dennoch einer zuverlässigen Detektierung der Stellung des Kolbens erlaubt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, mit einer Kolben-Zylindereinheit mit einem Gehäuse, in welchem ein Zylinderraum mit einem darin verlagerbar angeordneten Kolben, wobei an dem Zylinderraum ein Fluidanschluss vorgesehen ist und der Kolben mit einer Kolbenstange zur Betätigung des Kolbens verbunden ist, wobei mit dem Kolben ein Geberelement angeordnet ist, wobei außerhalb des Zylinderraums ein Sensorelement angeordnet ist, zur Bestimmung der Position des Geberelements, wobei an dem Gehäuse eine Aufnahme vorgesehen ist, in welche von einem deckelartigen Element abgedichtet verschließbar ist, wobei das Sensorelement mit dem deckelartigen Element verbunden ist und auf der der Aufnahme zugewandten Seite des deckelartigen Elements befestigt ist und derart in der Aufnahme platzierbar ist, wobei auf der der Aufnahme abgewandten Seite des deckelartigen Elements ein Steckerelement vorgesehen ist, zur Kontaktierung des Sensorelements. Der Betätigungszylinder kann dabei bevorzugt ein Geberzylinder oder ein Nehmerzylinder sein, der in einer Druckmittelstrecke einer Druckmittelbetätigungsvorrichtung, wie Hydraulik- oder Pneumatikvorrichtung verwendet wird. Durch die Ausbildung, dass an dem Gehäuse eine Aufnahme vorgesehen ist, in welche von einem deckelartigen Element abgedichtet verschließbar ist, wobei das Sensorelement mit dem deckelartigen Element verbunden ist und auf der der Aufnahme zugewandten Seite des deckelartigen Elements befestigt ist und derart in der Aufnahme platzierbar ist, wobei auf der der Aufnahme abgewandten Seite des deckelartigen Elements ein Steckerelement vorgesehen ist, zur Kontaktierung des Sensorelements, kann das Sensorelement einfach mit dem Gehäuse des Betätigungszylinder verbunden werden, wobei die Lage des Sensorelements sicher definiert und festgelegt ist und es kann in einfacher Weise eine Befestigung und Abdichtung des Bauraums des Sensorelements erfolgen.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Sensorelement formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem deckelartigen Element verbunden ist. So kann eine einfache Montage erfolgen, wenn das Sensorelement an einem im Wesentlichen ebenen Teil des deckelartigen Elements durch formschlüssige Verbindung beispielsweise mittels Rastmitteln und/oder durch stoffschlüssige Verbindung beispielsweise durch Kleben befestigt ist.
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Besonders vorteilhaft ist auch, wenn das Sensorelement Anschlusskontakte aufweist, welche mit Kontakten des Steckerelements elektrisch verbunden sind. So kann das Sensorelement mit elektrischen Kontakten des Steckerelements elektrisch verbunden sein, wobei die Kontakte bevorzugt durch eine Wand des Steckerelements durchgreifen und so der Innenraum der Aufnahme im Bereich der Kontakte abgedichtet ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Aufnahme eine umlaufende Wand aufweist, an welcher sich das deckelartige Element abdichtend anlegt. Dadurch kann eine im Wesentlichen ebene Berührfläche gebildet sein, die mittels eines Dichtelements, wie beispielswiese eines O-Rings, abzudichten ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das deckelartige Element eine zumindest im Wesentlichen umlaufende Wand aufweist, welche an der umlaufenden Wand der Aufnahme anliegt. Dadurch kann eine sichere Abdichtung und/oder Befestigung erreicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die umlaufende Wand des deckelartigen Elements am Umfang der Wand verteilte Aussparungen aufweist. Dadurch kann eine Lageorientierung festgelegt werden, wenn an dem Gehäuse Vorsprünge vorgesehen sind, welche in die Aussparungen eingreifen. Dadurch wird erreicht, dass das deckelartige Element nicht beliebig relativ zum Gehäuse orientierbar ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die umlaufende Wand der Aufnahme und/oder die umlaufende Wand des deckelartigen Elements eine Aufnahme für eine Dichtung aufweist, in welcher eine umlaufende Dichtung aufgenommen ist, um die Aufnahme gegen das deckelartige Element abzudichten. Dadurch wird die Abdichtung des Innenraums der Aufnahme in vorteilhafter Weise erreicht.
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Auch ist es bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorteilhaft, wenn an der umlaufenden Wand der Aufnahme und/oder an der umlaufenden Wand des deckelartigen Elements Rastmittel vorgesehen sind, die miteinander zusammen wirken und das deckelartige Element mit der Aufnahme formschlüssig verbinden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rastmittel jeweils zackenartige Vorsprünge und Rücksprünge aufweisen, die miteinander zusammenwirken. Diese zackenartigen Vorsprünge und Rücksprünge können die Kontur von Sägezähnen oder Tannenbäumen aufweisen, die beim eindrücken des deckelartigen Elements in die Aufnahme aneinander vorbei laufen und sich derart verrasten.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Steckerelement von dem deckelartigen Element abragt, wobei das Steckerelement in Normalenrichtung oder in einem Winkel zur Normalenrichtung von dem deckelartigen Element abragt. Dadurch kann je nach verfügbarem Bauraum ein entsprechend angepasstes deckelartiges Element in die Aufnahme eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Betätigungszylinders,
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2 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung,
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3 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Betätigungszylinders,
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4 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Betätigungszylinders,
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5 eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung,
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6 eine schematische Ansicht eines deckelartigen Elements,
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7 eine schematische Ansicht eines Details der Befestigung des deckelartigen Elements in der Aufnahme,
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8 eine schematische Ansicht einer Aufnahme von oben, und
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9 eine schematische Ansicht eines deckelartigen Elements von der Seite der Aufnahme betrachtet.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Betätigungszylinder 1 mit einer Sensoranordnung 2. Die 2 zeigt ein Detail davon im Schnitt.
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Der Betätigungszylinder 1 weist im Inneren eine Kolben-Zylindereinheit auf, die in einem Gehäuse 3 ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist bevorzugt zumindest zweiteilig ausgebildet, um den Kolben 8 in dem Zylinderraum 9 der Kolben-Zylindereinheit platzieren zu können. In dem Zylinderraum 9 ist ein darin verlagerbar angeordneter Kolben 8 vorgesehen. An dem Zylinderraum 9 und somit auch an dem Gehäuse 3 ist ein Fluidanschluss 4 vorgesehen, um ein Fluid aus dem Zylinderraum 9 auszulassen bzw. um ein Fluid in den Zylinderraum 9 einzulassen.
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Der Kolben ist weiterhin mit einer Kolbenstange 5 verbunden, um den Kolben 8 beispielsweise pedalbetätigt oder mittels eines Aktuators betätigen zu können. Die Kolbenstange 5 ragt entsprechend aus einer Öffnung des Gehäuses 3 heraus.
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Zur Detektierung der Position des Kobens 8 in dem Zylinderraum 9 der Kolben-Zylindereinheit ist bevorzugt mit dem Kolben 8 ein Geberelement 10 verbunden angeordnet, wobei außerhalb des Zylinderraums 9 ein Sensorelement 11 angeordnet ist, welches der Bestimmung der Position des Geberelements 10 dient. Das Geberelement 10 kann bevorzugt ein magnetisches Element und/oder ein elektrisch leitendes Element sein, welches berührungslos von außerhalb des Gehäuses 3 detektierbar ist, da das Geberelement 10 in dem Gehäuse 3 angeordnet ist und das Sensorelement 11 außerhalb des Gehäuses 3 platziert ist.
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Zur Befestigung des Sensorelements 11 an dem Gehäuse 3 ist eine Aufnahme 6 am Gehäuse 3 vorgesehen, welche von einem deckelartigen Element 7 abgedichtet verschließbar ist, wobei das Sensorelement 11 mit dem deckelartigen Element 7 verbunden ist. Dazu kann das Sensorelement mit dem deckelartigen Element formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein, wie beispielsweise verrastet und/oder geklebt sein.
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Das Sensorelement 11 ist auf der der Aufnahme 6 zugewandten Seite des deckelartigen Elements 7 befestigt und derart in der Aufnahme 6 platziert.
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Auf der der Aufnahme abgewandten Seite des deckelartigen Elements ist weiterhin ein Steckerelement 12 vorgesehen, welches der Kontaktierung des Sensorelements 11 dient. Dazu sind elektrische Anschlusskontakte 13 an dem das Sensorelement 11 vorgesehen, welche mit Kontakten 14 des Steckerelements 12 elektrisch verbunden sind. Die Kontaktierung kann durch Stecken, Löten und/oder Schweißen erfolgen.
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In 2 ist zu erkennen, dass die Aufnahme 6 eine umlaufende Wand 15 aufweist, an welcher sich das deckelartige Element 7 abdichtend anlegt. An den Endbereichen der Wand 15 ist eine umlaufende Aufnahme 16 gebildet, die u-förmig ausgestaltet ist und die einen Dichtering 17 aufnimmt. Der Dichtring 17 liegt an einem Dichtflansch 18 des deckelartigen Elements 7 an und dichtet den Innenraum 19 der Aufnahme 6 ab, siehe auch 7.
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Auch ist in 2 zu erkennen, dass das deckelartige Element 7 eine zumindest im Wesentlichen umlaufende Wand 20 aufweist, welche an der umlaufenden Wand 15 der Aufnahme 6 anliegt. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist die Wand 20 radial innerhalb der Wand 15 angeordnet. Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Wand 20 außerhalb der Wand 15 angeordnet ist.
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Zum lagedefinierten Einsatz des deckelartigen Elements 7 in die Aufnahme 6 weist das deckelartige Element in der Wand 20 Aussparungen 21 auf, die bevorzugt am Umfang der Wand 20 verteilt angeordnet sind. Dabei ist in 9 zu erkennen, dass zwei solche Aussparungen 21 vorgesehen sind, die sich jedoch nicht gegenüber liegen, sondern die einen Winkel von weniger als 180° zueinander aufweisen. Dies bewirkt, dass das deckelartige Element 7 nur in einer festgelegten Orientierung in die Aufnahme 6 eingesetzt werden kann. Die Aufnahme 6 weist dazu passend orientierte Rippen 22 auf, die in die Aussparungen 21 eingreifen, wenn das deckelartige Element 7 in die Aufnahme 6 eingreift bzw. diese abdeckt, siehe 8.
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In den 2 bzw. 7 ist weiterhin zu erkennen, dass an der umlaufenden Wand 15 der Aufnahme 6 und/oder an der umlaufenden Wand 20 des deckelartigen Elements 7 Rastmittel 23, 24 vorgesehen sind, die miteinander zusammen wirken. Dadurch wird beim Einschieben der Wand 20 in die Wand 15 eine Verrastung der Rastmittel 23, 24 bewirkt und das deckelartige Element 7 wird mit der Aufnahme 6 formschlüssig verbunden: Die Rastmittel 23, 24 sind jeweils als zackenartige Vorsprünge und Rücksprünge ausgebildet, die miteinander zusammenwirken. Bein Einführen gleiten die zackenartigen Vorsprünge aneinander vorbei und verhaken sich dann.
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Die 2 zeigt, dass das Steckerelement 12 von dem deckelartigen Element 7 abragt, wobei das Steckerelement 12 in Normalenrichtung 25 abragt. In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem das Steckerelement 12 in einem Winkel α zur Normalenrichtung geneigt ist. Im Falle des Beispiels der 5 ist der Winkel etwa 30°, andere Winkel von etwa 45°, 60° oder andere Winkel sind möglich, je nach Bauraumbedingungen. Die 4 zeigt einen Betätigungszylinder 30 mit einem deckelartigen Element 7 mit abgewinkeltem Steckerelement 12. Das Beispiel der 4 ist ansonsten im Wesentlichen dem Beispiel der 1 gleich. Die 3 zeigt weiterhin eine alternative Ausgestaltung Betätigungszylinder 40, bei welcher die Wand 41 der Aufnahme 6 nicht im Horizontalschnitt rund ausgebildet ist, sondern eckig. Auch das deckelartige Element 42 ist entsprechend eckig ausgebildet, von welchem das Steckerelement 12 abragt.
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Die 6 zeigt das deckelartige Element 7 mit einem runden ebenen Element 26, von dem das Steckerelement 12 abragt, wobei die Wand 20 auf der abgewandten Seite angebracht ist, wobei dies jedoch nicht erkennbar ist. Auch sind in dem Steckerelement die Kontakte 14 zu erkennen. Diese sind bei diesem Ausführungsbeispiel zweireihig angeordnet. Sie können auch anderweitig angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungszylinder
- 2
- Sensoranordnung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Fluidanschluss
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Aufnahme
- 7
- deckelartiges Element
- 8
- Kolben
- 9
- Zylinderraum
- 10
- Geberelement
- 11
- Sensorelement
- 12
- Steckerelement
- 13
- Anschlusskontakt
- 14
- Kontakt
- 15
- Wand
- 16
- Aufnahme
- 17
- Dichtring
- 18
- Dichtflansch
- 19
- Innenraum
- 20
- Wand
- 21
- Aussparung
- 22
- Rippe
- 23
- Rastmittel
- 24
- Rastmittel
- 25
- Normalenrichtung
- 26
- Element
- 30
- Betätigungszylinder
- 40
- Betätigungszylinder
- 41
- Wand
- 42
- deckelartiges Element
