DE102016220818A1

DE102016220818A1 - Betätigungszylinder mit Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102016220818A1
Application number: DE102016220818.7A
Authority: DE
Inventors: Fadil Mahracha; Frank Frietsch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, insbesondere für einen Geberzylinder zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kolben-Zylindereinheit mit einem eine Mantelfläche aufweisenden Gehäuse, in welchem ein Zylinderraum mit einem darin axial betätigbaren Kolben ausgebildet ist und die Sensoranordnung wenigstens ein Sensorelement zur Bestimmung der Position des Kolbens aufweist. Das Gehäuse besitzt an seiner Mantelfläche umlaufend metallisch aufgebrachte Leiterbahnen in Form einer Spule, welche mit einem die Spule umhüllenden zweiten Bauteil konnektierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet insbesondere für einen Geberzylinder zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs Anwendung.
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. 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 Betätigungsvorichtung oder des zu betätigenden Aggregats ableiten zu können.
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. Des Weiteren sind solche Sensoren aufgrund der stetig steigenden Magnetpreise sehr kostenintensiv.
In der DE 10 2013 201 115 A1 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 Fertigungs- und Montageaufwand.
In einer noch nicht veröffentlichten Schutzrechtsanmeldung wird ein Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, insbesondere für einen Geberzylinder zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Der Betätigungszylinder besitzt eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Gehäuse, in welchem ein Zylinderraum mit einem darin axial betätigbaren Kolben ausgebildet ist, wobei an dem Kolben ein Geberelement angeordnet oder ausgebildet ist. Die Sensoranordnung weist wenigstens ein Sensorelement zur Bestimmung der Position des Kolbens auf wobei für das Sensorelement an dem Gehäuse eine Aufnahme vorgesehen ist, mit welcher die Sensoranordnung verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist das Sensorgehäuse mittels einer Clip-Verbindung an der Aufnahme des Gehäuses des Betätigungszylinders befestigbar. Dies erfordert einen großen Bauraum für den Betätigungszylinder mit Sensoranordnung, was den Einsatzbereich deutlich schmälert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung zu entwickeln der kostengünstig her und geringen Bauraum ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Betätigungszylinder wird mit einer Sensoranordnung, insbesondere für einen Kupplungsgeberzylinder (CMC) zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei er eine Kolben-Zylindereinheit mit einem, eine Mantelfläche aufweisenden Gehäuse, in welchem ein Zylinderraum mit einem darin axial betätigbaren Kolben aufweist. Die Sensoranordnung besitzt wenigstens ein Sensorelement zur Bestimmung der Position des Kolbens, wobei das Gehäuse an seiner äußeren Mantelfläche umlaufend metallisch aufgebrachte Leiterbahnen in Form einer Spule aufweist, welche mit einem die Spule umhüllenden zweiten Bauteil konnektierbar sind. Zusätzlich zu der Spule sind zudem elektronische Komponenten auf der äußeren Mantelfläche des Gehäuses angeordnet. Das Gehäuse ist dabei vorzugsweise ein CMC-Gehäuse auf dessen äußerer Mantelfläche die Spule und elektronischen Komponenten mittels MID-Technologie (molded interconnect devices) aufgebracht sind. Zum Schutz vor Schmutz und Feuchtigkeit ist an der Stirnfläche des Gehäuses umfangsseitig eine Dichtung vorgesehen, welche die Sensoranordnung in Kombination mit dem zweiten Bauteil abdichtet, wobei das zweite Bauteil als Deckel in Form einer die Mantelfläche umlaufenden Hülse ausgeführt ist. Die Sensoranordnung und Hülse sind durch Ineinanderstecken in axialer Richtung entlang einer Längsachse der Sensoranordnung miteinander verbindbar, wobei das Ineinanderstecken in axialer Richtung durch eine Anschlagfläche am Gehäuse begrenzt ist. Nach erfolgter Montage der Hülse wird diese mittels Schweißens mit dem Gehäuse an der umlaufenden Anschlagfläche verbunden. Dabei wird die Dichtung durch Montage und Verschweißen der Hülse eingepresst.
Zwischen der Hülse und der auf die Mantelfläche des Gehäuses aufgebrachte Sensoranordnung besteht eine Verbindung mittels drei Kontaktierungspads, die nach dem Verbinden von Hülse und Gehäuse aufeinander liegen. Dies geschieht beispielsweise über Leiterbahnen, welche in die Anschlagfläche integriert sind. Die dazu korrespondierenden Leiterbahnen in der Hülse, welche zu drei Konnektorpins führen, sind vorzugsweise auf der Innenseite der Hülse aufgebracht, wobei die Leiterbahnen ebenfalls MID basiert sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
2 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders,
3 eine umlaufende Hülse/Deckel als Abdeckung der Spule.
1 zeigt einen Teilbereich eines schematisch dargestellten Betätigungszylinders. Der Betätigungszylinder besteht aus einem Gehäuse 1, insbesondere einem CMC-Gehäuse 1 mit einer seine äußere Mantelfläche 1.1 umlaufenden Sensoranordnung 2. Die Sensoranordnung besteht aus einer Spule 2.1 die mittels MID-Technologie (Molded Interconnect Devices) mit zugehörigen elektronischen Komponenten 2.2 auf der Mantelfläche 1.1 des CMC-Gehäuses 1 angebracht ist. Dabei wird eine Leiterbildstruktur durch Metallisierung des Kunststoffes des CMC-Gehäuses 1 aufgetragen. Die Mantelfläche 1.1 mit darauf aufgebrachter Sensoranordnung erstreckt sich zwischen einer Stirnfläche 1.2 und einer Anschlagsfläche 1.3 des Gehäuses 1. Die Stirnfläche 1.2 dient als Anlagefläche für eine Dichtung 3 zum Schutz vor Schmutz und Feuchtigkeit. In die Anschlagsfläche 1.3 sind Kontaktierungspads 2.3 integriert welche eine Verbindung zwischen dem Sensor 2 und einem Deckel 4 herstellen.
Gemäß 2 wird die Hülse 4 axial entlang einer Längsachse L auf das CMC-Gehäuse 1 aufgeschoben, wobei die Hülse 4 an der Anschlagsfläche 1.3 anliegt. Die Stirnfläche 1.2 dient als Auflage für die Dichtung 3, welche axial entlang der Längsachse L zwischen der Stirnfläche 1.2 des CMC-Gehäuses 1 und der Hülse 4 sitzt derart, dass sie bei erfolgter Montage der Hülse 4 gequetscht wird und die elektronischen Komponenten 2.2 nebst Spule 2.1 abdichtet. Die Hülse wird abschließend mit der Anschlagfläche mittels einer Schweißverbindung 2.3 verbunden, wobei die Kontaktierungspads 2.3 der Hülse 4 und der Anschlagsfläche 1.3 übereinanderliegen. In 3 ist die Hülse 4 im Einzelnen dargestellt. Die Hülse 4 weist drei Konnektorpins 5 auf, welche in einem Winkel von 90° zu der Umfangsfläche montiert sind. Nach Montage am CMC-Gehäuse liegen die Kontaktierungspads des Gehäuses 1 deckungsgleich mit den an der Hülse 4 vorhandenen drei Kontaktierungspads 2.3 übereinander. So wird eine Verbindung zwischen Sensor 2 und Konnektorpins 5 gewährleistet. Zur Verbindung der drei Konnektorpins 5 und der drei Kontaktierungspads 2.3 dienen drei MID-basierte Leiterbahnen 6, welche vorzugsweise auf dem Hülseninnendurchmesser vorhanden sind. Mit der Erfindung wird durch die MID-Technik eine kompakte und bauraumgerechte Auslegung von induktiven Wegsensoren möglich, was folglich zu einer besseren Industrialisierung von Kupplungsgeberzylindern mit Induktivsensoren führt.
Bezugszeichenliste

1: CMC-Gehäuse
1.1: Mantelfläche
1.2: Stirnfläche
1.3: Anschlagfläche
2: Sensoranordnung
2.1: Spule
2.2: Elektronische Komponente
2.3: Kontaktierungspad
3: Dichtung
4: Deckel/Hülse
5: Konnektorpins
6: Leiterbahnen
L: Längsachse
S: Schweißverbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013201115 A1 [0004]

Claims

Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, insbesondere für einen Geberzylinder zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kolben-Zylindereinheit mit einem eine Mantelfläche (1.1) aufweisenden Gehäuse (1), in welchem ein Zylinderraum mit einem darin axial betätigbaren Kolben ausgebildet ist und die Sensoranordnung (2) wenigstens ein Sensorelement zur Bestimmung der Position des Kolbens aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse an seiner äußeren Mantelfläche (1.1) umlaufend metallisch aufgebrachte Leiterbahnen in Form einer Spule (2.1) aufweist, welche mit einem die Spule (2.1) umhüllenden zweiten Bauteil (4) konnektierbar sind.
Betätigungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Spule (2.1) elektronische Komponenten (2.2) auf der Mantelfläche (1.1) angeordnet sind.
Betätigungszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein CMC-Gehäuse darstellt auf dessen Mantelfläche (1.1) die Spule (2.1) und elektronischen Komponenten (2.2) mittels MID-Technologie aufgebracht sind.
Betätigungszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an seiner Stirnfläche (1.2) umfangsseitig eine Dichtung (3) aufweist, welche die Sensoranordnung (2) in Verbindung mit dem zweiten Bauteil (4) abdichtet, wobei das zweite Bauteil als Deckel (4) in Form einer die Mantelfläche (1.1) umlaufenden Hülse ausgeführt ist.
Betätigungszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (2) und die Hülse (4) durch Ineinanderstecken in axialer Richtung entlang einer Längsachse (L) der Sensoranordnung (2) miteinander verbindbar sind, wobei das Ineinanderstecken in axialer Richtung durch eine Anschlagfläche (1.3) am Gehäuse (1) begrenzt ist.
Betätigungszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) mittels Schweißens mit dem Gehäuse (1) an der umlaufenden Anschlagfläche (1.3) verbunden ist.
Betätigungszylinder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (3) durch Montage der Hülse (4) eingepresst wird.
Betätigungszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) und das Gehäuse (1) drei Kontaktierungspads (2.3) aufweisen, die nach dem Verbinden von Hülse (4) und Gehäuse (1) aufeinander liegen derart, dass eine Verbindung zwischen der Sensoranordnung (2) und der drei Konnektorpins (6) aufweisenden Hülse (4) besteht.
Betätigungszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) Leiterbahnen (6) aufweist, die die Kontaktierungspads (2.3) und die Konnektorpins (6) der Hülse (4) verbinden.
Betätigungszylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (6) auf der Innenseite der Hülse (4) MID basiert sind.