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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Aktor für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug. Der hydraulische Aktor ist bspw. in einem Twin-Drive-System (vorzugsweise als Kupplungsbetätigungsaktor) eingesetzt.
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Aus dem Stand der Technik sind prinzipiell unterschiedliche Drucksensoren zum Erfassen eines hydraulischen Drucks bekannt. Diese Drucksensoren weisen häufig Gehäuse aus Metall oder Kunststoff auf. Als ein Nachteil dieser bekannter Sensoren hat es sich jedoch herausgestellt, dass eine Aufnahme und Kontaktierung des Drucksensors relativ aufwändig auszubilden sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und einen hydraulischen Aktor zur Verfügung zu stellen, der trotz Vorsehen einer hydraulischen Drucksensorik einen möglichst einfachen Aufbau aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein hydraulischer Aktor für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Aktor mit einem Aktorgehäuse, einem zur Erfassung eines (hydraulischen) Druckes innerhalb des Aktorgehäuses ausgebildeten, zu einer Außenseite des Aktorgehäuses angeordneten / angebrachten Drucksensor, wobei der Drucksensor eine aus einem Keramikwerkstoff ausgeformte Sensorplatte aufweist, und wobei die Sensorplatte auf einer dem Aktorgehäuse zugewandten Seite mit einer elektrischen Isolationsschicht versehen ist und auf einer dem Aktorgehäuse abgewandten Seite mit mindestens einem elektronischen Bauteil bestückt ist, sowie mit einer mittels mehrerer Schrauben an dem Aktorgehäuse festgelegten, zu der dem Aktorgehäuse abgewandten Seite der Sensorplatte hin angeordneten Platine, wobei die Platine mit dem zumindest einen elektronischen Bauteil elektrisch verbunden ist und der Drucksensor relativ zu der Platine und/oder dem Aktorgehäuse abgestützt ist, ausgestattet ist.
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Durch die Ausbildung der als Keramikplatte bezeichenbaren Sensorplatte des Drucksensors wird der Drucksensor an sich bereits möglichst einfach umgesetzt. Zudem ist durch die direkte Aufnahme dieses Drucksensors zwischen der Platine und dem Aktorgehäuse eine möglichst platzsparende Anordnung realisiert.
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Weitere vorteilhafte Ausführugnen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Die Sensorplatte ist bevorzugt aus einem Keramikwerkstoff ausgeformt und/oder ist auf einer dem Aktorgehäuse zugewandten Seite mit einer elektrischen Isolationsschicht versehen.
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Ist die Sensorplatte zu einer Außenoberfläche des Aktorgehäuses beabstandet, d. h. steht diese nicht in direktem Kontakt mit der Außenoberfläche, findet eine elektrische Isolierung ohne ein Vorsehen zusätzlicher Bauteile auf einfache Weise statt.
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Diesbezüglich ist es weiterhin zweckmäßig, wenn ein zwischen der Sensorplatte und dem Aktorgehäuse eingelegtes Dichtelement, das bevorzugt als ein O-Ring umgesetzt ist, einen Spaltbereich zwischen der dem Aktorgehäuse zugewandten Seite der Sensorplatte und dem Aktorgehäuse zur Umgebung hin abdichtet sowie gleichzeitig als ein einen Abstand zwischen der Sensorplatte und dem Aktorgehäuse einstellender Abstandshalter eingesetzt ist.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn jede Schraube ein Hülsenelement durchdringt, wobei das jeweilige Hülsenelement zu einer ersten Seite an der Platine und zu einer zweiten Seite indirekt oder direkt an der Außenoberfläche des Aktorgehäuses abgestützt ist. Dadurch wird auf einfache Weise ein Abstandshalter für die Platine umgesetzt.
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Sind die insgesamt mehreren Hülsenelemente jeweils aus einem hochlegierten Stahl, vorzugsweise Edelstahl, oder einem Kunststoff hergestellt, wird die Wärmeisolierung weiter verbessert.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Sensorplatte derart dimensioniert, dass sie zwischen der Platine, den Hülsenelementen oder einer an dem Aktorgehäuse befestigten Einlegeplatte einerseits und dem Aktorgehäuse andererseits eingespannt ist. Dadurch ergibt sich eine möglichst einfach jedoch präzise Abstützung der Sensorplatte, insbesondere quer zu ihrer Erstreckungsebene.
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Weiterhin ist es zweckdienlich, wenn die Sensorplatte in ihrer Erstreckungsebene mittels der Schrauben, den Hülsenelementen, der Einlegeplatte, oder mehrerer in der Platine oder dem Aktorgehäuse fixierter Bolzen seitlich abgestützt ist oder in einer Ausnehmung in dem Aktorgehäuse unmittelbar eingesetzt und seitlich abgestützt ist.
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Des Weiteren hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Einlegeplatte aus einem hochlegierten Stahl, vorzugsweise Edelstahl, oder einem Kunststoff hergestellt ist.
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Weist die Einlegeplatte mehrere die Sensorplatte (des Drucksensors) seitlich umgreifende, vorzugsweise federnde Haltelaschen auf, ist die Sensorplatte auch einfach montierbar.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn sich die Einlegeplatte zumindest teilweise in einen Spalt zwischen der Sensorplatte und dem Aktorgehäuse, unter Ausbildung einer Wärmeisolierung, hineinerstreckt. Dadurch wird die Wärmeabschottung zwischen dem Aktorgehäuse und der Platine weiter verbessert.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Platine oberhalb der Sensorplatte, vorzugsweise oberhalb eines die elektronischen Bauteile aufnehmenden Bereichs der Sensorplatte, mit einem Fenster (Belüftungsfenster) versehen ist. Das Fenster ist bevorzugt derart groß ausgebildet, dass die elektronischen Bauteile innerhalb dieses Fensters angeordnet sind oder gar in dieses Fenster von der Sensorplatte aus hineinragen.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine Befestigung sowie eine Kontaktierung eines Drucksensors ohne einem eigenen Gehäuse realisiert. Der Sensor liegt direkt am Gehäuse des hydraulischen Aktors an, ist zwischen Gehäuse und PCB (Platine) angebracht und direkt mit dem PCB oder separat am Aktorgehäuse verschraubt. Es werden unterschiedliche Lösungen zur Halterung des Sensors am Gehäuse vorgestellt, wobei diese teilweise auch Vormontageelemente aufweisen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aktors nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Bereich eines an einer Außenseite eines Aktorgehäuses aufgenommenen Drucksensors sowie einer Platine, wobei der Drucksensor über eine Einlegeplatte sowie deren Haltelaschen relativ zu dem Aktorgehäuse abgestützt ist,
- 2 eine perspektivische Darstellung des geschnittenen Aktorbereichs aus 1,
- 3 eine perspektivische Ansicht des mit den 1 und 2 dargestellten Aktorbereichs im ungeschnittenen Zustand sowie bei ausgeblendeter Platine,
- 4 eine perspektivische Ansicht einer an dem Drucksensor angebrachten Kontaktfeder,
- 5 eine Detailansicht eines Teilzusammenbaus aus Einlegeplatte und Drucksensor zur Veranschaulichung einer Anlage mehrerer Haltelaschen der Einlegeplatte im Eckbereich einer Sensorplatte des Drucksensors,
- 6 eine perspektivische Darstellung des Teilzusammenbaus nach 5 von seiner Unterseite,
- 7 eine perspektivische Ansicht des Aktors, wobei die Schnittebene nun derart gewählt ist, dass zwei, jeweils in einem Loch des Aktorgehäuses eingeschobene, tiefgezogene Napfbereiche der Einlegeplatte erkennbar sind,
- 8 eine perspektivische Darstellung der in 1 eingesetzten Einlegeplatte,
- 9 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aktors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei der Drucksensor nun mit seiner Sensorplatte über mehrere die Platine relativ zu dem Aktorgehäuse festlegende Schrauben mit fixiert ist,
- 10 eine perspektivische Darstellung des nach 9 geschnittenen Aktors, wobei ein in der Platine eingebrachtes Fenster, innerhalb dessen mehrere elektronische Bauteile des Drucksensors positioniert sind, erkennbar ist,
- 11 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs nach 10 in Vollansicht bei ausgeblendeter Platine,
- 12 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aktors nach einem dritten Ausführungsbeispiel, in dem im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel Hülsenelemente zum Beabstanden der nun durchgängig verlaufenden Platine relativ zu dem Aktorgehäuse vorhanden sind,
- 13 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 12 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 14 eine perspektivische Darstellung des in den 12 und 13 eingesetzten Drucksensors,
- 15 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei die Platine wiederum über Hülsenelemente relativ zu dem Aktorgehäuse abgestützt ist,
- 16 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 15 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 17 eine perspektivische Ansicht des Aktorbereichs aus 15, wobei dieser nun derart geschnitten dargestellt ist, dass zwei die Platine mit dem Aktorgehäuse verbindenden, die Hülsenelemente durchdringende Schrauben veranschaulicht sind,
- 18 eine perspektivische Darstellung eines in den 15 bis 17 eingesetzten Drucksensors,
- 19 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei der Drucksensor nun in einer Ausnehmung an der Außenseite des Aktorgehäuses eingesetzt ist,
- 20 eine perspektivische Darstellung des nach 19 geschnittenen Aktorbereichs,
- 21 eine perspektivische Ansicht der den Drucksensor aufnehmenden Ausnehmung des Aktorgehäuses mit eingesetztem Drucksensor,
- 22 eine perspektivische Schnittansicht des Bereichs nach 21,
- 23 eine weitere perspektivische Schnittansicht des Aktors der 19, wobei zu erkennen ist, wie ein Hülsenelement mit einem Fortsatz versehen ist, der in ein Schraubenaufnahmeloch hineinragt,
- 24 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs nach 19 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 25 eine weitere Schnittansicht des Aktorbereichs aus 19,
- 26 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, in dem nun ein eine Isolation zwischen dem Drucksensor und dem Aktorgehäuse bildende Einlegeplatte eingesetzt ist,
- 27 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs nach 26 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 28 eine perspektivische Schnittansicht des Aktorbereichs aus 26,
- 29 eine perspektivische Ansicht eines in den 26 bis 28 eingesetzten Drucksensors,
- 30 eine perspektivische Darstellung der in den 26 bis 28 eingesetzten Einlegeplatte,
- 31 eine perspektivische Ansicht einer in 26 eingesetzten Anordnung aus Platine, Hülsenelementen sowie Einlegeplatte, wobei die Hülsenelemente zunächst fest auf der Platine angebracht werden und im Anschluss alles auf die Platine mit den Hülsenelementen aufgesteckt wird und dann an dem Aktorgehäuse verschraubt wird,
- 32 eine perspektivische Schnittansicht einer in 26 eingesetzten Anordnung aus Platine, Hülsenelementen und Drucksensor,
- 33 eine perspektivische Schnittansicht eines Teilzusammenbaus, aufweisend den Teilzusammenbau aus 32 sowie die Einlegeplatte,
- 34 eine perspektivische Detailansicht eines geschnittenen Bereichs eines der Hülsenelemente nach 33, wobei eine Klippverbindung zwischen dem Hülsenelement und der Einlegeplatte besonders gut zu erkennen ist,
- 35 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem siebten Ausführungsbeispiel, in dem die Einlegeplatte, im Vergleich zu dem sechsten Ausführungsbeispiel, nun mit Haltelaschen ausgestattet ist,
- 36 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 35 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 37 eine perspektivische Darstellung eines in 35 eingesetzten Teilzusammenbaus aus Einlegeplatte und Drucksensor,
- 38 eine perspektivische Darstellung einer in 35 eingesetzten Anordnung aus Hülsenelementen, Einlegeplatte und Drucksensor von einer dem Aktorgehäuse im montierten Zustand zugewandten Seite, wobei wiederum die Klippverbindung zwischen den Hülsenelementen und der Einlegeplatte zu erkennen ist,
- 39 eine Schnittansicht eines Teilzusammenbaus aus der Platine und der Anordnung nach 38,
- 40 eine perspektivische Darstellung der in den 35 bis 39 eingesetzten Einlegeplatte,
- 41 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem achten Ausführungsbeispiel, in dem der Drucksensor nun unmittelbar über als Schrauben ausgebildete Bolzen an der Außenseite des Aktorgehäuses festgelegt ist, wobei die Bolzen über einen Bund nur axial auf die Sensorplatte einwirken,
- 42 eine weitere perspektivische Schnittansicht des Aktors nach 41, wobei die Schnittebene nun so gewählt ist, dass auch zwei über einen Presssitz in dem Aktorgehäuse aufgenommene Bolzen gezeigt sind,
- 43 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 42 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 44 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 43 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine, was im Wesentlichen einen Unterzusammenbau darstellt bevor die Platine angeschraubt wird,
- 45 eine perspektivische Detailansicht eines Bereiches eines als Schraube ausgebildeten Bolzens im Schnitt, wobei zu erkennen ist, dass zwischen einer radialen Außenseite des Bolzens und einer Seitenkante der Sensorplatte ein Spiel besteht, da eine Positionierung über die mittels eines Presssitzes in dem Aktorgehäuse aufgenommenen Bolzen erfolgt,
- 46 eine perspektivische vereinfachte / unvollständige Ansicht des in den 41 bis 45 eingesetzten Drucksensors,
- 47 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem neunten Ausführungsbeispiel, in dem zwischen der Platine und dem Aktorgehäuse nun eine Einlegeplatte mit einem Fenster zur Belüftung des Drucksensors vorhanden ist,
- 48 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 47 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 49 eine perspektivische Ansicht der in den 47 und 48 verwendeten Einlegeplatte von ihrer dem Aktorgehäuse zugewandten Unterseite (mit Schrauben),
- 50 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem zehnten Ausführungsbeispiel, in dem der Drucksensor nun über mehrere Bolzen an der Platine fixiert ist,
- 51 eine perspektivische Schnittansicht des Aktors nach 50, wobei die Schnittebene nun derart gewählt ist, dass zwei den Drucksensor an der Platine festlegende Bolzen geschnitten dargestellt sind,
- 52 eine perspektivische Darstellung eines in den 50 und 51 eingesetzten Drucksensors mit Bolzen von seiner der Platine zugewandten Seite,
- 53 eine perspektivische Ansicht des Drucksensors aus 52 von seiner der Platine abgewandten Seite, wobei zu erkennen ist, dass die Bolzen zu der Unterseite der Sensorplatte hin überstehen, und wobei die Bolzen angelötet sind,
- 54 eine perspektivische Ansicht eines Teilzusammenbaus aus dem Drucksensor mit den Bolzen und der Platine von einer Unterseite, sowie
- 55 eine perspektivische Schnittansicht des Teilzusammenbaus nach 54.
- 56 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem elften Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Einlegeplatte über zusätzliche Isolationselemente an dem Aktorgehäuse anliegt,
- 57 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem zwölften Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 19, wobei eine Einlegeplatte wiederum zwischen den Hülsenelementen und dem Drucksensor eingesetzt ist,
- 58 eine perspektivische Darstellung des Aktorbereichs aus 57 in Vollansicht und bei ausgeblendeter Platine,
- 59 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem dreizehnten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 19, wobei die Schrauben unmittelbar einen Bundbereich aufweisen, der das Hülsenelement ersetzt,
- 60 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem vierzehnten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 57, wobei eine Einlegeplatte nun als Stanzteil umgesetzt ist und seitlich der Ausnehmung durch die Hülsenelemente gehalten ist,
- 61 eine perspektivische Darstellung eines Aktorbereichs eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 60, wobei die Einlegeplatte nun zusätzlich umgeformt ist und die Sensorplatte wiederum von einem Isolationselement umgeben ist,
- 62 eine perspektivische Darstellung des in 61 eingesetzten Drucksensors mit Isolationselement,
- 63 eine perspektivische Darstellung eines Aktorbereichs eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem sechszehnten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 61, wobei die Einlegeplatte direkt an die Sensorplatte abgestützt ist,
- 64 eine perspektivische Darstellung eines Aktorbereichs eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem siebzehnten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 50, wobei die Sensorplatte nun unmittelbar über eine Bajonettverbindung in der Ausnehmung des Aktorgehäuses fixiert ist,
- 65 eine perspektivische Darstellung des in 64 eingesetzten Aktorgehäuses im Bereich seiner Ausnehmung, sowie
- 66 eine perspektivische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aktors nach einem achtzehnten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 1, wobei die Sensorplatte unmittelbar über als Kontaktstifte Bolzen an der Platine fixiert ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es sei darauf hingewiesen, dass die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden können.
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In Verbindung mit den 1 bis 66 sind die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Aktors detailliert dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsbeispiele teilweise aufeinander aufbauen. Der Kürze wegen werden daher nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel in 1 zunächst allgemein zu erkennen, ist erfindungsgemäß ein hydraulischer Aktor 1 realisiert. Der hydraulische Aktor 1 dient in seinem Betrieb bevorzugt zum Betätigen einer Kupplung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges. Vorzugsweise ist die Kupplung in einem Twin-Drive-System, d.h. einem hybriden Antriebsstrang, eingesetzt. Auch ist der Aktor 1 selbstverständlich auch in anderen Bereichen einsetzbar, etwa als HCA.
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Der hydraulische Aktor 1 weist ein hier der Übersichtlichkeit halber lediglich abschnittsweise dargestelltes Aktorgehäuse 2 auf. Das als Hydraulikgehäuse dienende Aktorgehäuse 2 ist seitens seines, einen Drucksensor 4 sowie eine Platine 11 aufnehmenden, Aufnahmebereiches an seiner Außenseite 3 dargestellt. Der Drucksensor 4 dient im Betrieb zum Ermitteln eines hydraulischen Drucks innerhalb des Aktorgehäuses 2. Hierzu ist in dem Aktorgehäuse 2 eine Bohrung 25 eingebracht, die im Bereich eines drucksensiblen Bereiches 26 des Drucksensors 4 zur Außenseite 3 hin geöffnet ist.
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Der Drucksensor 4 ist erfindungsgemäß als ein gehäuseloser Drucksensor umgesetzt. Der Drucksensor 4 weist demnach eine aus einem Keramikwerkstoff bestehende Sensorplatte 5 auf, die unmittelbar weiter aktorgehäusefest abgestützt ist. Die Sensorplatte 5 ist prinzipiell zu ihrer dem Aktorgehäuse 2 zugewandten Seite, d.h. ihrer Unterseite 6, mit einer hier lediglich hinsichtlich ihrer Position angedeuteten Isolationsschicht 7 versehen. Die Isolationsschicht 7 ist als eine keramische Beschichtung umgesetzt; kann gemäß weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen jedoch auch als eine Folie ausgebildet sein und vorzugsweise aufgeklebt sein.
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Um den drucksensiblen Bereich 26 des Drucksensors 4 herum ist ein Dichtelement 13 in dem Spalt 36 zwischen der Sensorplatte 5 und einer Außenoberfläche 12 des Aktorgehäuses 2 eingesetzt, sodass ein Spaltbereich 14 sowie die Bohrung 25 zur Umgebung hin abgedichtet sind. Das Dichtelement 13 ist in dieser Ausführung als ein O-Ring (auch andere Formen denkbar) umgesetzt, der in einer ringförmig um die Bohrung 25 herum verlaufenden Nut 27 eingelegt ist.
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Auf einer dem Aktorgehäuse 2 abgewandten Seite der Sensorplatte 5, sprich einer Oberseite 8, sind mehrere elektronische Bauteile 9 angebracht. Diese elektronischen Bauteile 9 dienen auf typische Weise zum Umwandeln eines durch den drucksensiblen Bereich 26 gemessenen Druckwertes in einen elektrischen Spannungs- / Stromwert, sowie zum weiteren Übertragen dieser Spannungs- / Stromwerte an einer Steuereinheit.
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Der Drucksensor 4 ist in dieser Ausführung mittels einer Einlegeplatte 16 an dem Aktorgehäuse 2 befestigt bzw. relativ zu diesem abgestützt. Die Einlegeplatte 16 ist aus einem hochlegierten Edelstahl (auch andere Materialen denkbar) gebildet. Die Einlegeplatte 16 weist ein zentrales, im Wesentlichen rechteckförmiges Durchgangsloch (nachfolgend als Öffnung 28 bezeichnet) auf, in dem der Drucksensor 4 aufgenommen ist. Die Einlegeplatte 16 weist zudem Haltelaschen 19 auf, die quer zu einer Erstreckungsebene der Einlegeplatte 16 abstehen und als federnde Ausrichtelemente ausgebildet sind. Ein Teil an Haltelaschen 19 liegt an der Oberseite 8 (Fixierung axial), ein weiterer Teil an Haltelaschen 19 liegt an einer Seitenkante 29 der Sensorplatte 5 (Fixierung quer) an. Dadurch ist der Drucksensor 4 relativ zu der Einlegeplatte 16 in einer Richtung quer zu einer Erstreckungsebene der Sensorplatte 5 als auch in einer Richtung entlang der Erstreckungsebene abgestützt.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Einlegeplatte 16 über mehrere Schrauben 10 an dem Aktorgehäuse 2 fixiert ist. Diese Schrauben 10 dienen zugleich zum Festlegen der Platine 11 an dem Aktorgehäuse 2. In dieser Ausführung ist zwischen der Platine 11 und der Einlegeplatte 16 je Schraube 10 ein Hülsenelement 15 als Abstandshalter eingesetzt. Die Hülsenelemente 15 sind als Abstandshülsen realisiert, die von den Schrauben 10 durchdrungen sind. Die Platine 11 ist mit ihrer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Steuereinheit elektrisch mit den elektronischen Bauteilen 9 des Drucksensors 4 verbunden. Dabei sind mehrere Kontaktfedern 20 (4) an der Sensorplatte 5 angeordnet, die mit weiteren Leitungen weiterverbunden sind.
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In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass statt des verwendeten hochlegierten Edelstahls zum Ausbilden der Hülsenelemente 15 auch ein Kunststoff oder beliebig andere Materialien (abhängig von Anforderungen bezüglich Wärme und Verschraubungskräften) einsetzbar sind.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Einlegeplatte 16 in dieser Ausführung die Unterseite 6 der Sensorplatte 5 flächig an die Außenoberfläche 12 andrückt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass das Dichtelement 13 in weiteren Ausführungen bevorzugt jedoch derart dimensioniert ist, dass ein Abstand / Spiel zwischen der Außenoberfläche 12 und der Unterseite 6 vorhanden ist.
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Des Weiteren ist mit 7 erkennbar, dass die Einlegeplatte 16 auch mehrere als tiefgezogene Bereiche umgesetzte Napfbereiche 22 ausbildet, die gleichzeitig als Zentrierung / Positionierhilfe der Einlegeplatte 16 dienen. Der jeweilige Napfbereich 22 ist über einen Schiebesitz in einem Loch 21 (Sackloch) des Aktorgehäuses 2 eingeschoben.
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Neben dem somit in den 1 bis 8 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist mit den 9 bis 11 ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. In dieser Ausführung ist die Platine 11 gesamtheitlich näher zu dem Aktorgehäuse 2 hin verlagert als in dem ersten Ausführungsbeispiel. Es sind nun keine Abstandshalter mehr eingesetzt und die Platine 11 liegt direkt an der Oberseite 8 der Sensorplatte 5 auf. Die Sensorplatte 5 erstreckt sich dabei über die Schrauben 10 hinaus und ist mit Durchgangslöchern 30, die von den Schrauben 10 durchdrungen sind, versehen.
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Die an der Oberseite 8 der Sensorplatte 5 angebrachten elektronischen Bauteile 9 sowie die entsprechenden Kontaktfedern 20 sind innerhalb eines in der Platine 11 eingebrachten Fensters 23 aufgenommen bzw. ragen in dieses Fenster 23 hinein.
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Mit den 12 bis 14 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktors 1 veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel baut im Wesentlichen auf das zweite Ausführungsbeispiel auf. Es ist dabei das Fenster 23 in der Platine 11 weggelassen, wobei dieses jedoch alternativ auch vorgesehen werden kann. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind Hülsenelemente 15 als Abstandshalter eingesetzt, um die Platine 11 zu der Oberseite 8 der Sensorplatte 5 zu beabstanden. Die als Inserts umgesetzten Hülsenelemente 15 liegen direkt an der Oberseite 8 der Sensorplatte 5 und der Platine 11 an.
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Mit den 15 bis 18 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktors 1 veranschaulicht. In dieser Ausführung liegen die Hülsenelemente 15 zu einer ersten Seite unmittelbar an der Platine 11 auf, mit einer, der ersten Seite abgewandten, zweiten Seite liegen die Hülsenelemente 15 direkt an der Außenoberfläche 12 auf. Die Sensorplatte 5 ist zu dem Aktorgehäuse 2 beabstandet. Die Sensorplatte 5 ist dabei mit einem bestimmten Druck gegen das Dichtelement 13 angelegt.
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Des Weiteren weisen diese Hülsenelemente 15 unmittelbar einen radialen Bund 31 auf, der mit an Ecken der Sensorplatte 5 vorgesehenen kreisbogensegmentförmigen Aussparungen 32 zusammenwirkt. Die Sensorplatte 5 ist mit der jeweiligen Aussparung 32 seitlich auf dem Hülsenelement 15 angelegt und zwischen dem Bund 31 und dem Aktorgehäuse 2 angeordnet. Zudem liegt die Sensorplatte 5 mit den Seitenkanten 29 derart an einer Außenmantelfläche des Hülsenelements 15 an, dass sie durch die Hülsenelemente 15 zentriert ist.
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Mit dem fünften Ausführungsbeispiel der 19 bis 25 ist der Drucksensor 4 schließlich in einer Ausnehmung 18 an der Außenseite 3 des Aktorgehäuses 2 eingelegt. Eine Form der Ausnehmung 18 korrespondiert mit der Seitenkante 29 der Sensorplatte 5. Die wiederum vorhandenen Hülsenelemente 15 dienen zum Beabstanden der Platine 11 relativ zu dem Aktorgehäuse 2 und zugleich zu einer Sicherung vor einem Herausfallen des Drucksensors 4 aus der Ausnehmung 18.
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Wie weiterhin in 23 zu erkennen, ist zumindest ein Hülsenelement 15 mit einem axialen Fortsatz 33 versehen, der in einem Schraubenaufnahmeloch 24 für die Schraube 10 mit eingesetzt ist und somit das Hülsenelement 15 und damit die Platine 11 zum Drucksensor 4 (Kontakte treffen Pads auf Platine 11) zentriert zum Schraubenaufnahmeloch 24 abstützt.
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Mit den 26 bis 34 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aktors 1 veranschaulicht. Gegenüber dem vierten Ausführungsbeispiel ist in dieser Ausführung eine zusätzliche Einlegeplatte 16 vorhanden. Die Einlegeplatte 16 ist in dieser Ausführung aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und dient als Wärmeisolierung zwischen dem Drucksensor 4 / der Sensorplatte 5 und dem Aktorgehäuse 2. Es ist zu erkennen, dass die Einlegeplatte 16 an den einzelnen Hülsenelementen 15 über eine Schnappverbindung 34 fixiert ist. Die Einlegeplatte 16 ist in weiteren Ausführungen auch aus anderen Wärme isolierenden und nicht elektrisch leitenden Materialien, etwa papierähnliche Materialen, umgesetzt.
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In dem siebten Ausführungsbeispiel der 35 bis 40 sind an der Einlegeplatte 16 mehrere Haltelaschen 19 ausgeformt, die die Sensorplatte 5 quer zu ihrer Erstreckungsebene / seitlich umgreifen. Dadurch ist in dieser Ausführung der Drucksensor 4, wie auch in dem ersten Ausführungsbeispiel, formschlüssig an der Einlegeplatte 16 aufgenommen (nur für Vormontage).
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In dem achten Ausführungsbeispiel der 41 bis 46 ist der Drucksensor 4 über mehrere Bolzen 17a, 17b direkt an dem Aktorgehäuse 2 angebracht. Zwei dieser Bolzen 17a sind als Schrauben realisiert und in dem Aktorgehäuse 2 eingedreht (41). Zwei weitere Bolzen 17b (Pressstifte), wie sie in den 42 bis 44 gut zu erkennen sind, sind als über einen Presssitz eingeschobene Stifte realisiert. Die Bolzen 17a, 17b in Form der Stifte und Schrauben ragen seitlich in die jeweilige Aussparung 32 der Sensorplatte 5, wie sie auch in dem vierten Ausführungsbeispiel umgesetzt sind, hinein. Die Bolzen 17b stützen die Sensorplatte 5 in einer zentrierten Position ab. Des Weiteren ist erkennbar, dass die Platine 11 direkt an Sockelbereichen 35 des Aktorgehäuses 2 fixiert ist, die versetzt zu dem Drucksensor 4 angeordnet sind und diesen Drucksensor 4 überragen.
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Mit dem neunten Ausführungsbeispiel der 47 bis 49 ist wiederum eine deutlich massivere Einlegeplatte 16 umgesetzt. Diese hier aus einem Kunststoff ausgebildete Einlegeplatte 16 weist ein Fenster 23 auf, in das die elektronischen Bauteile 9 sowie die Kontaktfedern 20 hineinragen.
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In dem Ausführungsbeispiel der 50 bis 55 sind wiederum Bolzen 17c in Form von Kontaktstiften an der Sensorplatte 5 fixiert, die direkt in der Platine 11 aufgenommen sind. Dadurch ist der Drucksensor 4 in dieser Ausführung mittels der Bolzen 17c an der Platine 11 fixiert. Beabstandet zu dem Drucksensor 4 sind wiederum die Schrauben 10 vorgesehen, um die Platine 11 direkt an dem Aktorgehäuse 2 anzubringen. Der Drucksensor 4 ist wiederum in einer Ausnehmung 18 an der Außenseite 3 aufgenommen.
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Mit dem Ausführungsbeispiel der 56, das auf das erste Ausführungsbeispiel aufbaut ist zusätzlich zwischen der Einlegeplatte 16 und dem Aktorgehäuse 2 zumindest ein Isolationselement 37 vorhanden.
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In dem Ausführungsbeispiel der 57 und 58 ist der Aktor 1 prinzipiell nach dem Ausführungsbeispiel der 19 ausgebildet. Zusätzlich ist nun auch hier eine Einlegeplatte 16 zwischen den Hülsenelementen 15 und dem Drucksensor 4 eingesetzt.
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In Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der 59 ist zu erkennen, dass es prinzipiell, etwa ausgehend von dem Ausführungsbeispiel der 19, möglich ist, die Hülsenelemente wegzulassen und deren Geometrie in die Schrauben 10 zu integrieren. Damit ist nun ein Bundbereich 15 unmittelbar durch jede Schraube 10 ausgebildet, der die Sensorplatte 5 abstützt.
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Mit den 60 bis 63 sind verschiedene Ausführungen dargestellt, bei denen, etwa aufbauend auf das Ausführungsbeispiel der 57, verschiedene Einlegeplatte als Stanzteil und/oder Umformteil eingesetzt sind, die durch die Hülsenelemente gehalten sind. Dabei ist es wiederum auch möglich, ein Isolationselement 37 an der Sensorplatte 5 anzubringen (etwa aufzuklipsen).
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Die 64 und 65 zeigen ein Ausführungsbeispiel, in dem etwa aufbauend auf das Ausführungsbeispiel der 50, die Sensorplatte 5 über eine Bajonettverbindung in der Ausnehmung 18 des Aktorgehäuses 2 fixiert ist. Hierzu weist die Ausnehmung 18 entsprechende Hinterschnitte auf, in denen die Sensorplatte 5 platziert wird und vor einem Herausfallen aus der Ausnehmung gesichert ist. In der 64 sind zum einfacheren Verständnis die Umrisslinien der in den Hinterschnitten des Ausnehmung 18 eingeschobenen Bereiche der Sensorplatte 5 ebenfalls durchgängig gezeichnet.
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66 ist eine perspektivische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der 1, wobei die Sensorplatte 5 unmittelbar über als Kontaktstifte ausgebildete Bolzen 17c an der Platine fixiert ist.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist in den erfindungsgemäßen Ausführungen der Sensor 4 grundsätzlich zwischen dem Gehäuse 2 und der PCB (Platine 11 / Printed Circuit Board) angebracht.
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Bei einigen Lösungen wird der Sensor 4 direkt durch die PCB 11 niedergehalten und mit Schrauben 10 fixiert. Folglich ist in diesem Fall eine direkte Anlage eines Sensors 4 (ohne eigenes Gehäuse) am Aktor 1 umgesetzt, wobei dieser zwischen Aktorgehäuse 2 und PCB 11 liegt und direkt mit der PCB 11 oder separat am Aktorgehäuse 2 verschraubt wird.
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In einer Ausführungsvariante ist das Sensorelement 4 nur mittels Presspins 17c an der PCB 11 befestigt. Hier stellen die Presspins 17c also die elektrische Kontaktierung, sowie gleichzeitig die mechanische Befestigung her. Die Montage am Gehäuse 2 erfolgt bei dieser Ausführung mittels Verschraubung der PCB 11 gegen das Aktorgehäuse 2, nahe am Sensor 4. Der Sensor 4 selbst wird nicht zusätzlich am Gehäuse befestigt.
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Eine weitere Besonderheit in einigen Ausführungen liegt darin, dass das Sensorelement 4 nicht fest am Gehäuse 2 verschraubt wird. Die Verschraubung ist so gestaltet, dass das Sensorelement 4 lediglich niedergehalten wird, wobei es gegen den O-Ring 13 gepresst wird. Das Sensorelement 4 besitzt vorzugsweise ein minimales Spiel zum Gehäuse 2, welches der O-Ring 13 in allen Betriebszuständen ausgleichen kann. Mit dieser Lösung wird verhindert, dass der Sensor 4 durch Anschraubkräfte verspannt wird. Die Keramikplatte 5 ist u.U. dagegen empfindlich, bzw. die Messwerte könnten dadurch verändert werden, so dass nach dem Verschrauben eine Kalibrierung notwendig wäre. Außerdem gibt es keinen Wärmefluss vom Gehäuse auf den Sensor; jedoch über das Öl.
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Im Aktorgehäuse 2, unterhalb des Sensors 4, ist eine Bohrung 25 vorgesehen, durch die das Fluid an den Sensor 4 geleitet wird und damit den Druck darauf ausübt. Zwischen dem Sensor 4 und dem Gehäuse 2 ist eine Dichtung 13 vorzusehen. Diese ist bevorzugt ein O-Ring 13. Hier sind aber auch andere Formen einer Dichtung 13 denkbar, wir z.B. Rechteckring oder eine Formdichtung beliebiger Form. Die Dichtung 13 ist in allen Lösungen direkt zwischen Gehäuse 2 und Sensor 4, ohne zusätzliche Elemente, angebracht. Es ist aber auch denkbar z.B. zusätzliche Stützringe für die Dichtung 13 einzusetzen um evtl. den Funktionsbereich der Dichtung 13 bezüglich des Druckes zu erweitern. Weiterhin ist allen Lösungen (außer die mit Presspins) gemein, dass der Sensor 4 separat zur PCB 11 geliefert und montiert werden kann.
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Zur Verringerung des Wärmeeintrags in den Sensor 4 werden die metallischen Teile, z.B. Buchsen 15 oder Bleche 16 vorzugsweise aus hochlegiertem Stahl (Edelstahl) oder anderen Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Alternativ ist ein Kunststoff mit hoher Festigkeit eingesetzt.
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Zur Isolation des Sensors 4 werden zusätzliche Elemente aus isolierenden Materialien, wie z.B. Kunststoff verwendet.
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Wie bereits erwähnt, hat der Sensor 4 bei einigen Varianten keinen Kontakt zum Gehäuse 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktor
- 2
- Aktorgehäuse
- 3
- Außenseite
- 4
- Drucksensor
- 5
- Sensorplatte
- 6
- Unterseite
- 7
- Isolationsschicht
- 8
- Oberseite
- 9
- Bauteil
- 10
- Schraube
- 11
- Platine
- 12
- Außenoberfläche
- 13
- Dichtelement
- 14
- Spaltbereich
- 15
- Hülsenelement
- 16
- Einlegeplatte
- 17
- Bolzen
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Haltelasche
- 20
- Kontaktfeder
- 21
- Loch
- 22
- Napfbereich
- 23
- Fenster
- 24
- Schraubenaufnahmeloch
- 25
- Bohrung
- 26
- drucksensibler Bereich
- 27
- Nut
- 28
- Öffnung
- 29
- Seitenkante
- 30
- Durchgangsloch
- 31
- Bund
- 32
- Aussparung
- 33
- Fortsatz
- 34
- Schnappverbindung
- 35
- Sockelbereich
- 36
- Spalt
- 37
- Isolationselement
