DE102020119818A1

DE102020119818A1 - Aktor mit Temperatursensor

Info

Publication number: DE102020119818A1
Application number: DE102020119818.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Köninger; Peter Biegert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-02-03
Also published as: WO2022022766A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktor (1) mit einem Fluidkanal (3) für ein Betriebsmedium (4) und mit einem Temperatursensor (6) zur Bestimmung der Temperatur des Betriebsmediums (4). Der Temperatursensor (6) weist dabei einen mittelbaren, wärmeleitenden Kontakt zum Betriebsmedium (4) auf

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor mit einem Fluidkanal für ein Betriebsmedium und mit einem Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Betriebsmediums. Ein entsprechender Aktor, welcher als Pumpenaktor ausgebildet ist, ist z.B. aus der EP 3 532 322 A1 bekannt.
Alternativ sind solche Aktoren mit einem Fluidkanal auch als hydrostatische Aktoren, beispielsweise aus der DE 10 2011 014 932 A1 bekannt.
Bei dem Aktor kann es sich insbesondere auch um einen manuellen Aktor, bestehend aus einem manuell betätigbaren Geberzylinder und einem über eine Hydraulikleitung mit diesem verbundenen Nehmerzylinder handeln.
Aus der DE 10 2018 103 249 A1 ist eine Anordnung zur Temperaturerfassung eines Stators einer elektrischen Maschine, wie sie z.B. in einem hybriden- oder elektrischem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges verwendet wird bekannt. Zur möglichst exakten Temperaturerfassung des Stators der elektrischen Maschine wird ein mit einer Schutzhülle umgebender Temperatursensor direkt und unmittelbar zwischen Spulen des Stators positioniert und mit einem Greifelement eines Verbindungselements lösbar an einer Windung einer Wicklung des Stators montiert. Die Signalanbindung erfolgt dann z.B. über Steckkontakte.
Aus der DE 10 2016 220 059 ist ein Nehmerzylinder bekannt, bei welchem ein Temperatursensor in direkten Kontakt mit dem Fluid des Nehmerzylinders innerhalb des Nehmergehäuses gebracht wird. Der Sensor ist dafür beispielsweise innerhalb des Gehäuses des Nehmerzylinders angeordnet und über ein Kabel oder Steckkontakt mit einer Ansteuerung / Elektronik verbunden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung die Wirkweise des Temperatursensors eines gattungsgemäßen Aktors zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen gattungsgemäßen Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Betriebsmediums solch eines Aktors gemäß Anspruch 10 gelöst.
Erfindungsgemäß ist der Temperatursensor selber nicht unmittelbar mit dem Betriebsmedium verbunden. Durch den mittelbaren, wärmeleitenden Kontakt des Temperatursensors zum Betriebsmedium ist es möglich, die Positionierung des Temperatursensors so zu wählen, dass möglichst wenig Kontaktstellen zwischen dem Temperatursensor und einer Auswerteeinrichtung vorhanden sein müssen. Weniger Kontaktstellen bedeutet dabei auch immer eine vereinfachte Konstruktion, ein einfacherer Aufbau des gesamten Systems und die Vermeidung von Schnittstellenproblemen.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Fluidkanal für das Betriebsmedium ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse umfasst dabei einen Leitungsbereich, der eine thermisch von diesem Gehäuse unabhängige Wärmeleitung aufweist. Hierdurch kann die thermische Verbindung zwischen Betriebsmedium und Sensor verbessert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse im Übrigen eine schlechtere Wärmeleitung zwischen der Umgebung und dem Betriebsmedium aufweist. Das Gehäuse kann zum Beispiel im Wesentlichen isolierend ausgebildet sein. Es ist wenigstens ein Leitungsbereich vorgesehen, in welchem eine bessere, ggf. höhere Wärmeleitung von innen nach außen, d. h. zwischen dem Betriebsmedium und einem außerhalb des Gehäuses bereitgestellten Temperatursensors vorhanden ist, als in anderen Bereichen des Gehäuses. Die Kontaktierung innerhalb dieses Leitungsbereichs erfolgt zum Betriebsmedium dabei unmittelbar, während es zu einer mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktierung des Temperatursensors außerhalb, d. h. radial außerhalb des Fluidkanals kommt.
Der Leitungsbereich kann hierfür einen wärmeleitenden Stab aufnehmen. Der Stab ist hierfür dann aus einem Material aufgebaut, welches einen identischen oder größeren Wärmeleitkoeffizienten als das Gehäuse aufweist. Die axiale Ausdehnung des Stabs ist dann so vorgesehen, dass der Stab die Innenfläche des Gehäuses wenigstens durchstößt, sodass eine leitende Kontaktierung des Betriebsmediums sichergestellt werden kann. Alleine hierdurch kann bereits eine bessere Wärmeübertragung und schnelle Anpassung des Stabes an eine Temperaturänderung des Betriebsmediums erfolgen. Dieses ist alleine auf der geringeren Masse des Stabes, als auch auf eine ggf. bessere Kontaktierung mit dem Betriebsmedium möglich.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Stab eine axiale Länge aufweist, die so ausgebildet ist, dass der Stab so durch die Innenfläche des Gehäuses durchragt, dass er sowohl an einer 1. axialen Stirnfläche als auch an einer Seitenfläche leitender Berührung mit dem Betriebsmedium steht.
Zusätzlich oder alternativ kann der Stab weiterhin eine axiale Länge aufweisen sodass er die Außenfläche des Gehäuses wenigstens so weit durchstößt, dass es zu einer leitenden Kontaktierung, mittelbar oder unmittelbar mit dem Temperatursensor kommt.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Stab eine 2. axiale Stirnfläche aufweist wobei die 2. Stirnfläche unmittelbar den Temperatursensor kontaktiert. Die 2. Stirnfläche weist dann eine Temperatur auf, die wenigstens von der Temperatur des Betriebsmedium abhängig ist. Eine Auswerteeinrichtung kann dann in Abhängigkeit von der durch den Temperatursensor an der 2. Stirnfläche bestimmten Temperatur die Temperatur des Betriebsmediums bestimmen.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Stab ein Sackloch zur wenigstens teilweisen Aufnahme des Temperatursensors aufweist. Auf diese Weise kann die Berührungsfläche zwischen Stab, d. h. zwischen leitendem Element und Temperatursensor vergrößert werden.
Durch eine weiterhin vorgesehene Anordnung des Temperatursensors unmittelbar auf einer Platine können weitere Schnittstellen vermieden und Probleme verhindert werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass durch das Gehäuse des Aktors ein Loch zwischen der Platine und dem Fluidkanal integriert wird. Dieser Kanal wird mit einem thermisch leitfähigen Stab ausgefüllt, der mit einem thermisch schlecht leitenden Material eingeklebt wird.
Der Stab verbindet Fluid und Temperatursensor auf der Platine thermisch. Gleichzeit ist der Elektronikbereich und Fluidbereich durch das schlecht leitende Material abgedichtet.
Der Stab kann aus Aluminium bestehen.
Eine Ausführungsform der Erfindung, auf die die Erfindung aber nicht beschränkt ist, und aus der sich weitere schutzfähige Merkmale ergeben können ist in der einzigen Figur dargestellt.
Die Figur zeigt rein schematisch einen Faktor 1, bei dem ausschließlich ein Ausschnitt eines Fluidkanals 3 dargestellt ist, welcher durch das Gehäuse 2 umfasst wird. Das Gehäuse 2 weist eine Innenfläche 10 auf, welche unmittelbar die Begrenzungsfläche für den Fluidkanal 3 bildet. Innerhalb des Fluid kann 3 befindet sich das Betriebsmedium 4. Hierbei kann es sich beispielsweise um Bremsflüssigkeit oder Hydrauliköl handeln. Das Betriebsmedium 4 wird bei einer Betätigung durch den Aktor 1 entweder vollständig aus den Aktor 1 entfernt bzw. gepumpt, wie es in einem Pumpenaktor der Fall wäre oder es handelt sich um eine reine Verlagerung des Betriebsmediums 4 zwischen zwei Punkten, wie es bei einer Geber-Nehmerzylinderkonstellation bzw. bei einem hydrostatischen Kupplungsaktor der Fall wäre.
Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Leitungsbereich 9, in welchem die Leitfähigkeit, d. h. hier die thermische Leitfähigkeit des Gehäuses heraufgesetzt ist. Die Heraufsetzung der Leitfähigkeit geschieht hier durch das Bereitstellen eines Stabes 5 zur Verbindung zwischen einer Innenfläche 10 und einer Außenfläche 13 des Gehäuses 2. Der Stab 5 kann dabei aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Aluminium gebildet sein. Das Gehäuse 2 kann hierfür eine Bohrung aufweisen, in welche der Stab 5 hineingesteckt ist und welche anschließend durch eine Dichtung 8 um den Stab 5 herum dicht verschlossen ist. Die Dichtung 8 ist dabei thermisch isolierend und dicht für das Betriebsmedium 4.
Der Stab 5 ist hier so lang ausgeführt, dass er bis in das Betriebsmedium 4 hineinreicht, sodass sowohl eine erste axiale Stirnfläche 11 des Stabes 5 als auch ein Teil seiner Seitenfläche 12 unmittelbar mit dem Betriebsmedium 4 in Kontakt kommen kann. Auf der Außenfläche 13 des Gehäuses 2 endet in dem hier dargestellten Fall der Stab 5, so dass es nicht zu einer Wärmeabgabe an eine Umgebung kommen kann. Der Stab 5 kontaktiert dann unmittelbar an einer Kontaktstelle 15 einen Temperatursensor 6, welcher wiederum unmittelbar auf einer Platine 7 angeordnet bzw. angebracht ist. Auf dieser Platine 7 kann sich dann insbesondere eine Auswerteeinrichtung befinden, welche den gemessenen Temperaturwert des Temperatursensors 6 verarbeitet und so zum Beispiel eine Betätigung durch den hier vorliegenden Aktor entsprechend neu justiert oder zum Beispiel Betriebsmedium 4 aus dem Fluidkanal 3 führt bzw. in den Fluidkanal 3 hinein fügt. Auch kann über den gemessenen Temperaturwert, die Temperatur des Betriebsmediums 4 bestimmt werden.
Auf diese Weise kann eine kompakte Temperatursensorik bereitgestellt werden, welche ohne viel Kontaktstellen und Kontaktflächen auf sichere Weise eine genaue Temperatur des Betriebsmediums 4 bestimmen kann.
Bezugszeichenliste

1: Aktor
2: Gehäuse
3: Fluidkanal
4: Betriebsmedium
5: Stab
6: Temperatursensor
7: Platine
8: Dichtung
9: Leitungsbereich
10: Innenfläche
11: erste Stirnfläche
12: Seitenfläche
13: Außenfläche
14: Zweite Stirnfläche
15: Kontaktstelle

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

EP 3532322 A1 [0001]
DE 102011014932 A1 [0002]
DE 102018103249 A1 [0004]
DE 102016220059 [0005]

Claims

Aktor (1) mit einem Fluidkanal (3) für ein Betriebsmedium (4) und mit einem Temperatursensor (6) zur Bestimmung der Temperatur des Betriebsmediums (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (6) einen mittelbaren, wärmeleitenden Kontakt zum Betriebsmedium (4) aufweist.
Aktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (3) ein Gehäuse (2) aufweist, wobei das Gehäuse (2) einen Leitungsbereich (9) umfasst, in welchem eine im Vergleich zum übrigen Gehäuse (2) thermisch unabhängige, insbesondere höhere Wärmeleitung zur unmittelbaren Kontaktierung des Betriebsmediums (4) einerseits und mittelbaren oder unmittelbaren Kontaktierung des Temperatursensors (6) vorhanden ist.
Aktor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsbereich (9) einen wärmeleitenden Stab (5) aufnimmt, der Stab (5) aus einem Material besteht, welches einen identischen oder größeren Wärmeleitkoeffizienten als das Gehäuse (2) aufweist und der Stab (5) eine axiale Ausdehnung aufweist, so dass der Stab (5) die Innenfläche (10) des Gehäuses (2) wenigstens durchstößt, so dass eine leitende Kontaktierung des Betriebsmediums (4) hergestellt wird.
Aktor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (5) eine axiale Länge aufweist, so dass er sowohl an einer ersten axialen Stirnfläche (11), als auch an einer Seitenfläche (12) in leitender Berührung mit dem Betriebsmedium (4) steht.
Aktor (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (5) eine axiale Länge aufweist, so dass er die Außenfläche (13) des Gehäuses (2) wenigstens durchstößt und eine leitende Kontaktierung mit dem Temperatursensor (6) herstellt.
Aktor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (5) eine zweite axiale Stirnfläche (14) aufweist, die zweite Stirnfläche (14) unmittelbar den Temperatursensor (6) kontaktiert, die zweite Stirnfläche (14) eine Temperatur aufweist, die wenigstens von der Temperatur des Betriebsmediums (4) abhängt und eine Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von der durch den Termperatursensor (6) bestimmten Temperatur der zweiten Stirnfläche (14) die Temperatur des Betriebsmediums (4) bestimmt.
Aktor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (5) eine zweite axiale Stirnfläche (14) aufweist, die zweite Stirnfläche (14) unmittelbar den Temperatursensor (6) kontaktiert, die zweite Stirnfläche (14) eine Temperatur aufweist, die der Temperatur des Betriebsmediums (4) entspricht und der Temperatursensor (6) über eine Bestimmung der Temperatur der zweiten axialen Stirnfläche (14) unmittelbar die Temperatur des Betriebsmediums (4) ermittelt.
Aktor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (5) ein Sackloch zur wenigstens teilweisen Aufnahme des Temperatursensors (6) aufweist.
Aktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensors (6) unmittelbar auf einer Platine (7) angeordnet ist.
Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Betriebsmediums (4) eines Aktors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (6) eine Temperatur misst, die durch einen mittelbaren Kontakt des Temperatursensors (6) mit dem Betriebsmedium (4) an einer Kontaktstelle (15) entsteht und aus der gemessenen Temperatur an der Kontaktstelle (15) die Temperatur des Betriebsmediums (4) bestimmt wird.