DE102015201884B4

DE102015201884B4 - Fluidische Betätigungsanordnung

Info

Publication number: DE102015201884B4
Application number: DE102015201884.9A
Authority: DE
Inventors: Julian Botiov; Jürgen Gerhart
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2035-02-05
Also published as: DE102015201884A1; CN105840579A

Abstract

Fluidische Betätigungsanordnung (1) zum fluidischen Betätigen von mindestens einer Komponente, wie einer Kupplung, mit einem Aktorgehäuse (3) und einer Wegsensoreinrichtung (16), wobei die Wegsensoreinrichtung (16) in ein Steckermodul (11,12) integriert ist, das an das Aktorgehäuse (3) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckermodul (11,12) einen gemeinsamen Gehäusekörper (14) für einen Stecker (15) und für die Wegsensoreinrichtung (16) umfasst,die Wegsensoreinrichtung (16) ein Sensormodul (40) umfasst, das durch ein Verbindungselement (42) an dem gemeinsamen Gehäusekörper (14) für den Stecker (15) und für die Wegsensoreinrichtung (16) befestigt ist, unddas Verbindungselement (42) quer zu einer Kolbenbewegungsrichtung ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidische Betätigungsanordnung zum fluidischen Betätigen von mindestens einer Komponente, wie einer Kupplung, mit einem Aktorgehäuse und einer Wegsensoreinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 014 932 A1 ist ein Hydrostataktor mit einem Geberzylinder bekannt, enthaltend ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse axial verlagerbaren, eine mit Druckmittel gefüllte Druckkammer beaufschlagenden Kolben, der von einem einen drehantreibenden Elektromotor mit einem Stator und Rotor mittels eines den Drehantrieb in eine Axialbewegung wandelnden Planetenwälzgetriebes angetrieben wird, wobei in einer elektronischen Steuereinrichtung ein Drehwinkelsensor mit zumindest einem Magneten für eine Spindel des Planetenwälzgetriebes vorgesehen ist und eine axiale Position des zumindest einen Magneten gegenüber der Spindel kalibrierbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 217 472 A1 ist ein Ausrücksystem für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs bekannt, unter Verwendung eines Antriebs, welcher über ein Getriebe mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Kolben in Wirkverbindung steht und wobei der Kolben bei Betätigung in einer von Gehäuse und Kolben gebildeten Druckkammer Druck aufbaut, mit einer Sensorik zur Erfassung der Position des Kolbens, wobei eine induktive Sensorik in das Ausrücksystem integriert ist, die einen gehäusefesten induktiven Sensor aufweist, mit dem die Position eines zu detektierenden elektrisch leitfähigen Objekts, das auch als Target bezeichnet wird, erfassbar ist, wobei das Target in den Kolben oder in ein komplementär zum Kolben axial verschiebbares Bauteil des Ausrücksystems integriert ist oder in Form zumindest eines Bereichs eines komplementär zum Kolben verschiebbaren Bauteils ausgebildet ist, wobei der Sensor in eine Sensorplatine integriert ist, und wobei der Sensor im Wesentlichen axial ausgerichtet ist, wobei der Sensor bei dem an einem Gestänge angeordneten Target in einem sich im Wesentlichen axial erstreckenden Sensordom eines Elektronik-Gehäusedeckels angeordnet ist.
Eine weitere fluidische Betätigungsanordnung ist aus der DE 10 2005 021 761 A1 bekannt. Aus der DE 10 2011 120 537 A1 und der DE 10 2006 014 556 A1 sind Betätigungsanordnungen mit Wegsensoren bekannt. Eine integrative Anordnung von Sensoren ist aus der DE 10 2006 050 429 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine fluidische Betätigungsanordnung zum fluidischen Betätigen von mindestens einer Komponente, wie einer Kupplung, mit einem Aktorgehäuse und einer Wegsensoreinrichtung, insbesondere im Hinblick auf die Herstellkosten und/oder den benötigten Bauraum, zu optimieren.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine fluidische Betätigungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Des Weiteren wird diese Aufgabe auch durch ein Steckermodul nach Anspruch 6 und eine Montageeinheit gemäß Anspruch 7 gelöst.
Die Aufgabe ist bei einer fluidischen Betätigungsanordnung zum fluidischen Betätigen von mindestens einer Komponente, wie einer Kupplung, mit einem Aktorgehäuse und einer Wegsensoreinrichtung, dadurch gelöst, dass die Wegsensoreinrichtung in ein Steckermodul integriert ist, das an das Aktorgehäuse montiert ist. Die Wegsensoreinrichtung dient zum Erfassen einer Kolbenposition. Bei dem Kolben, dessen Kolbenposition erfasst wird, handelt es sich vorzugsweise um einen auch als Geberkolben bezeichneten Kolben eines hydrostatischen Aktors, insbesondere eines hydrostatischen Kupplungsaktors. Der hydrostatische Aktor umfasst als Antrieb vorzugsweise einen Elektromotor, dessen Drehbewegung über ein Planetengetriebe, insbesondere ein Planetenwälzgetriebe, in eine axiale Bewegung des Kolbens umgewandelt wird. Die erfindungsgemäße Integration der Wegsensoreinrichtung in das Steckermodul liefert den Vorteil, dass das Steckermodul mit der Wegsensoreinrichtung als Zulieferteil ausgeführt werden kann, das unabhängig vom Ort der Herstellung der fluidischen Betätigungsanordnung hergestellt wird, und nach einer separaten Zulieferung am Ort der Herstellung, insbesondere der Montage, der fluidischen Betätigungsanordnung montiert wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Betätigungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckermodul Pins zur Kontaktierung einer Leiterplatine in dem Aktorgehäuse aufweist. Die Leiterplatine ist vorzugsweise einem beziehungsweise dem Elektromotor zugeordnet, der in dem Aktorgehäuse angeordnet ist und einen Stellantrieb darstellt. Bei den Pins zur Kontaktierung handelt es sich zum einen um Kontaktpins der Wegsensoreinrichtung. Über die Kontaktpins der Wegsensoreinrichtung wird die Wegsensoreinrichtung elektronisch an die Leitplatine angeschlossen. Darüber hinaus umfassen die Pins zur Kontaktierung Steckerpins eines Steckers des erfindungsgemäßen Steckermoduls.
Die erfindungsgemäße fluidische Betätigungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckermodul einen gemeinsamen Gehäusekörper für einen Stecker und für die Wegsensoreinrichtung umfasst. Der Stecker dient zum Beispiel zum Herstellen einer Steckverbindung mit einem elektrischen Versorgungskabel und/oder einem elektrischen Steuerungskabel zur elektrischen Versorgung und/oder zum Steuern beziehungsweise steuerungsmäßigen Verbinden der fluidischen Betätigungsanordnung mit einer geeigneten Steuerung. Bei dem gemeinsamen Gehäusekörper handelt es sich zum Beispiel um ein Kunststoffteil, das vorzugsweise im Spritzgussverfahren herstellbar ist. Über den gemeinsamen Gehäusekörper sind der Stecker und die Wegsensoreinrichtung des erfindungsgemäßen Steckermoduls einstückig miteinander verbunden.
Die erfindungsgemäße fluidische Betätigungsanordnung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoreinrichtung ein Sensormodul umfasst, das durch ein Verbindungselement an dem gemeinsamen Gehäusekörper für den Stecker und für die Wegsensoreinrichtung befestigt ist. Das Sensormodul umfasst zum Beispiel einen Sensortragkörper, mindestens einen Sensorbaustein und Kontaktpins zum Anschließen der Wegsensoreinrichtung an die Leitplatine oder Leiterplatte.
Weiter ist die fluidische Betätigungsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement quer zu einer Kolbenbewegungsrichtung ausgerichtet ist. Der Kolben ist zur Druckbeaufschlagung eines Fluids, insbesondere eines Hydraulikmediums, in einem Zylinder, insbesondere einem Geberzylinder, hin und her bewegbar. Durch die Ausrichtung des Verbindungselements quer zu der Kolbenbewegungsrichtung wird auf einfache Art und Weise eine stabile Anbringung des Sensormoduls an dem gemeinsamen Gehäusekörper für den Stecker und die Wegsensoreinrichtung ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Betätigungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul in Richtung oder parallel zu der Kolbenbewegungsrichtung ausgerichtet ist. Das liefert den Vorteil, dass die Wegsensoreinrichtung besonders einfach verwendet werden kann, um die Hin- und Herbewegung beziehungsweise die Kolbenposition im Betrieb der fluidischen Betätigungsanordnung zu erfassen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Betätigungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoreinrichtung als Linearsensor ausgeführt ist. Dadurch wird die Erfassung der Kolbenposition beziehungsweise des Weges des Kolbens mit der Wegsensoreinrichtung vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Betätigungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Betätigungsanordnung einen hydrostatischen Aktor, insbesondere einen hydrostatischen Kupplungsaktor, umfasst. Der hydrostatische Aktor umfasst vorzugsweise einen Elektromotor und ein Planetenwälzgetriebe, durch das eine Drehbewegung des Elektromotors in eine axiale Hin- und Herbewegung des Kolbens umgewandelt wird. Die fluidische Betätigungsanordnung umfasst gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zwei hydrostatische Aktoren mit zwei erfindungsgemäßen Steckermodulen. Die Steckermodule können vorteilhaft gleich ausgeführt sein. Dadurch wird die Herstellung der fluidischen Betätigungsanordnung weiter vereinfacht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steckermodul und/oder eine Wegsensoreinrichtung für eine vorab beschriebene fluidische Betätigungsanordnung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Montageeinheit mit einem vorab beschriebenen Steckermodul und einer vorab beschriebenen Wegsensoreinrichtung. Die Montageeinheit mit dem Steckermodul und der Wegsensoreinrichtung kann vorteilhaft als Zulieferteil ausgeführt sein, das unabhängig vom Ort der Herstellung der fluidischen Betätigungsanordnung hergestellt und zugeliefert wird. Die zugelieferte Montageeinheit wird dann erst am Ort der Herstellung der fluidischen Betätigungsanordnung montiert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen fluidischen Betätigungsanordnung mit zwei Steckermodulen, in die jeweils eine Wegsensoreinrichtung integriert ist;
2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in 3;
3 eine perspektivische Darstellung eines Schnitts durch eines der Steckermodule aus 1 ;
4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV In 5;
5 eine weitere perspektivische Schnittdarstellung eines der Steckermodule aus 1 ;
6 eine Explosionsdarstellung des Steckermoduls aus den 1 bis 5;
7 eine perspektivische Darstellung eines einzelnen Steckermoduls;
8 eine perspektivische Darstellung von zwei Steckermodulen;
9 eine weitere perspektivische Darstellung des Steckermoduls aus 7 von einer anderen Seite und
10 eine weitere perspektivische Darstellung der beiden Steckermodule aus 8 von einer anderen Seite.

In 1 ist eine fluidische Betätigungsanordnung 1 mit einem Aktorgehäuse 3 perspektivisch dargestellt. Bei der fluidischen Betätigungsanordnung 1 handelt es sich vorzugsweise um einen Bestandteil eines Hydrostataktors mit einem Elektromotor und einem Planetenwälzgetriebe. Ein vergleichbarer Hydrostataktor ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 014 932 A1 offenbart.
Im Unterschied zu dem bekannten Hydrostataktor umfasst die erfindungsgemäße fluidische Betätigungsanordnung 1 zwei Aufnahmeräume 4, 5 für (nicht dargestellte) Elektromotoren. Bei dem Aktorgehäuse 3 handelt es sich zum Beispiel um ein Druckgussteil aus einer Aluminiumlegierung. Das Aktorgehäuse 3 ist mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen 6, 7 unter Zuhilfenahme von Befestigungsmitteln, wie Schrauben, an einer (nicht dargestellten) Kupplungsglocke befestigbar.
Auf einer den Aufnahmeräumen 4, 5 abgewandten Seite umfasst das Aktorgehäuse 3 einen Elektronikraum, der durch einen Deckel 10 verschlossen ist. In dem Elektronikraum ist eine (in 1 nicht sichtbare) Leiterplatte oder Leiterplatine angeordnet. Die Elektromotoren in den Aufnahmeräumen 4, 5 werden an die Leiterplatte oder Leiterplatine angeschlossen.
In 1 sind oberhalb der Aufnahmeräume 4, 5 an dem Aktorgehäuse 3 zwei Steckermodule 11, 12 befestigt. Das Steckermodul 11 ist dem Elektromotor in dem Aufnahmeraum 4 zugeordnet. Das Steckermodul 12 ist dem Elektromotor in dem Aufnahmeraum 5 zugeordnet. Die beiden Steckermodule 11, 12 sind gleich ausgeführt. Im Folgenden wird daher nur das in den 2 bis 6 in verschiedenen Darstellungen gezeigte Steckermodul 12 ausführlich beschrieben.
Das Steckermodul 12 umfasst zwei Befestigungslaschen 18, 19. Mit den Befestigungslaschen 18, 19 wird das Steckermodul 12 an dem Aktorgehäuse 3 befestigt, wie man in 1 sieht. Die Befestigungslaschen 18, 19 sind zum Beispiel mit Durchgangslöchern ausgestattet, die eine Befestigung des Steckermoduls 12 an dem Aktorgehäuse 3 mit Hilfe von (nicht näher dargestellten) Befestigungsschrauben ermöglichen.
Das Steckermodul 12 umfasst einen gemeinsamen Gehäusekörper 14 für einen Stecker 15 und eine Wegsensoreinrichtung 16. Bei dem Stecker 15 handelt es sich zum Beispiel um eine Steckerwanne, in welche zur Darstellung einer Steckverbindung ein komplementäres (nicht dargestelltes) Steckerteil eingesteckt wird.
Bei der Wegsensoreinrichtung 16 handelt es sich vorzugsweise um einen Linearsensor, der zur Positionserfassung und/oder Wegerfassung eines Kolbens des Hydrostataktors der fluidischen Betätigungseinrichtung 1 dient. Die beiden Befestigungslaschen 18, 19 sind einstückig mit dem gemeinsamen Gehäusekörper 14 des Steckermoduls 12 verbunden.
In den 2 und 3 sieht man, dass der Stecker 15 Steckerpins 21, 22 umfasst. Die Steckerpins 21, 22 umfassen jeweils einen s-förmig gebogenen Bereich 23, 24. Die s-förmig gebogenen Bereiche 23, 24 ermöglichen auf einfache Art und Weise einen Wärmedehnungsausgleich gegenüber der Leiterplatte. Die Steckerpins 21, 22 können eingestitcht oder umspritzt sein.
Darüber hinaus umfasst das Steckermodul 12 eine Dichtung 25. Die Dichtung 25 dient zur Abdichtung des Steckermoduls 12 gegenüber dem Aktorgehäuse (3 in 1). Bei der Dichtung 25 handelt es sich zum Beispiel um eine Flüssigdichtung. Die Dichtung 25 kann aber auch in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren angespritzt werden. Die in den 4 und 5 ebenfalls dargestellte Dichtung 25 kann auch als Feststoffdichtung ausgeführt sein.
In den 4 und 5 sieht man, dass das Steckermodul 12 ein Sensormodul 40 umfasst. Das Sensormodul 40 umfasst einen Sensortragkörper 41, der mit Hilfe eines Verbindungselements 42 an dem gemeinsamen Gehäusekörper 14 befestigt ist. An dem Sensortragkörper 41 wiederum ist ein Sensorbaustein 44 befestigt.
Darüber hinaus sind an dem Sensortragkörper 41 Kontaktpins 45 angebracht, mit deren Hilfe das Sensormodul 40 an die Leiterplatte angeschlossen wird. Die Kontaktpins 45 sind in den gemeinsamen Gehäusekörper 14 eingestitcht oder mit diesem umspritzt.
Darüber hinaus umfassen die Kontaktpins 45, in ähnlicher Art und Weise wie die Steckerpins (21, 22 in den 2 und 3), s-förmige Bereiche zur Darstellung eines Wärmedehnungsausgleichs im Bereich der Schnittstelle zur Leiterplatte.
In 6 sieht man, dass das Verbindungselement 42 an zwei Verbindungsstellen 48, 49 an dem gemeinsamen Gehäusekörper 14 des Steckermoduls 12 befestigt ist. Die Verbindung an den Verbindungsstellen 48, 49 kann stoffschlüssig ausgeführt sein, zum Beispiel durch Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen, oder Kleben. Die Kontaktpins 45 der Wegsensoreinrichtung 16 sind um neunzig Grad gebogen und ermöglichen den Anschluss an die (nicht dargestellte) Leiterplatte.
Für die Integration der Wegsensoreinrichtung 16 kann auch ein Stanzgitter in dem Steckermodul 12 verwendet werden. Der Sensorbaustein 44 kann stoffschlüssig mit dem Sensortragkörper 41 verbunden werden, zum Beispiel durch Schweißen, Kleben oder Bonden. Zur Abdichtung kann auf dem Sensorbaustein 44 ein Verguss vorgesehen werden.
Die Integration der Wegsensoreinrichtung 16 in das Steckermodul 12 kann auch mit Hilfe der sogenannten MID-Technik erfolgen. Dabei stehen die Großbuchstaben MID für die englischen Begriffe moulded interconnected device. Dabei handelt es sich um eine partielle Metallisierung auf dem aus Kunststoff gebildeten gemeinsamen Gehäusekörper 14 des Steckermoduls 12.
Zur Integration der Wegsensoreinrichtung 16 in das Steckermodul 12 kann auch eine flexible Leiterplatte verwendet werden. Die Wegsensoreinrichtung 16 kann auf die flexible Leiterplatte gelötet werden. Anschließend wird die gelötete Wegsensoreinrichtung 16 in dem gemeinsamen Gehäusekörper 14 vergossen.
In den 7 und 9 ist dargestellt, dass das Steckermodul 12 alleine in einer fluidischen Betätigungsanordnung, insbesondere einem hydrostatischen Kupplungsaktor, verbaut werden kann. Dabei kann ein Sensordom 52 der Wegsensoreinrichtung 16 ganz oder teilweise ein Führungselement für ein Messobjekt, wie einen Magneten, darstellen.
In den 8 und 10 sieht man, dass auch zwei gleich ausgeführte Steckermodule 11, 12 in einer fluidischen Betätigungsanordnung 1 kombiniert werden können. Dann wird die fluidische Betätigungsanordnung (1 in 1) vorzugsweise zum Betätigen von zwei Teilkupplungen einer Doppelkupplung verwendet.
Bezugszeichenliste

1: fluidische Betätigungsanordnung
3: Aktorgehäuse
4: Aufnahmeraum
5: Aufnahmeraum
6: Befestigungseinrichtung
7: Befestigungseinrichtung
10: Deckel
11: Steckermodul
12: Steckermodul
14: gemeinsamer Gehäusekörper
15: Stecker
16: Wegsensoreinrichtung
18: Befestigungslasche
19: Befestigungslasche
21: Steckerpin
22: Steckerpin
23: s-förmig gebogener Bereich
24: s-förmig gebogener Bereich
25: Dichtung
40: Sensormodul
41: Sensortragkörper
42: Verbindungselement
44: Sensorbaustein
45: Kontaktpins
48: Verbindungsstelle
49: Verbindungsstelle
52: Sensordom

Claims

Fluidische Betätigungsanordnung (1) zum fluidischen Betätigen von mindestens einer Komponente, wie einer Kupplung, mit einem Aktorgehäuse (3) und einer Wegsensoreinrichtung (16), wobei die Wegsensoreinrichtung (16) in ein Steckermodul (11,12) integriert ist, das an das Aktorgehäuse (3) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckermodul (11,12) einen gemeinsamen Gehäusekörper (14) für einen Stecker (15) und für die Wegsensoreinrichtung (16) umfasst, die Wegsensoreinrichtung (16) ein Sensormodul (40) umfasst, das durch ein Verbindungselement (42) an dem gemeinsamen Gehäusekörper (14) für den Stecker (15) und für die Wegsensoreinrichtung (16) befestigt ist, und das Verbindungselement (42) quer zu einer Kolbenbewegungsrichtung ausgerichtet ist.
Fluidische Betätigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckermodul (11,12) Pins (21,22,45) zur Kontaktierung einer Leiterplatine in dem Aktorgehäuse (3) aufweist.
Fluidische Betätigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (40) in Richtung oder parallel zu der Kolbenbewegungsrichtung ausgerichtet ist.
Fluidische Betätigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoreinrichtung (16) als Linearsensor ausgeführt ist.
Fluidische Betätigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Betätigungsanordnung (1) einen hydrostatischen Aktor, insbesondere einen hydrostatischen Kupplungsaktor, umfasst.
Steckermodul (11,12) und/oder Wegsensoreinrichtung (16) für eine fluidische Betätigungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Montageeinheit mit einem Steckermodul (11,12) und einer Wegsensoreinrichtung (16) nach Anspruch 6.