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Die Erfindung betrifft einen Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, insbesondere einen 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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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.
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In einer noch nicht veröffentlichten Schutzrechtsanmeldung ist am Gehäuse des Geberzylinders eine Aufnahme vorgesehen, welche von einem deckelartigen Element abgedichtet verschließbar ist, auf welchem das Sensorelement auf der der Aufnahme zugewandten Seite befestigt ist. Das Gehäuse des Geberzylinders ist dabei mit der Aufnahme verschweißt. Die Befestigung des deckelartigen Elementes an der Aufnahme erfolgt über Rastelemente. Die Herstellung des notwendigen Hinterschnittes im Spritzgießverfahren ist äußerst aufwendig.
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Nachteilig an den dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist zudem, dass für unterschiedliche Sensoren jeweils unterschiedliche Grundkörper geschaffen werden müssen, wobei die elektrischen Anschlüsse für jeden Sensor unterschiedlich angeordnet sind. Dies führt zu einer aufwendigen und uneinheitlichen Produktion.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Halterung für Sensoren am Geberzylinder zur Verfügung zu stellen, durch welche die elektronische Anbindung der Sensoren standardisiert und eine Schrägstellung der Sensoren vermieden wird.
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Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist ein Betätigungszylinder mit einer Sensoranordnung, mit einer Kolben-Zylindereinheit mit einem Gehäuse, in welchem ein Zylinderraum mit einem darin axial betätigbaren Kolben angeordnet ist, wobei an dem Zylinderraum ein Fluidanschluss vorgesehen ist und der Kolben mit einer Kolbenstange zur Betätigung des Kolbens verbunden ist, wobei an dem Kolben ein Geberelement angeordnet oder ausgebildet ist, und außerhalb des Zylinderraums wenigstens ein Sensorelement zur Bestimmung der Position des Geberelements angeordnet ist, wobei an dem Gehäuse eine Aufnahme vorgesehen ist, welche von einer Sensorabdeckung verschließbar ist, wobei das Sensorelement mit der Sensorabdeckung verbunden ist und auf der der Aufnahme zugewandten Seite der Sensorabdeckung befestigt ist und derart in der Aufnahme platzierbar ist, wobei auf der der Aufnahme abgewandten Seite der Sensorabdeckung ein Steckerelement zur Kontaktierung des Sensorelements vorgesehen ist und wobei erfindungsgemäß die Sensorabdeckung mittels einer Bajonette-Verbindung an der Aufnahme anbringbar ist.
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Zur Erzeugung der Bajonett-Verbindung ist vorteilhafterweise an der am Gehäuse ausgebildeten domartigen Aufnahme ein Bajonett-Ring befestigt oder ausgebildet, mit dem ein korrespondierender Befestigungsbereich an der Sensoranordnung bajonettartig in Wirkverbindung bringbar ist. Mit einer solchen Befestigung des Sensorgehäuses am Zylinder wird eine Anbindung verschiedener Sensoranordnungen mit jeweils unterschiedlichen elektrischen Schnittstellen an ein und demselben Zylinder ermöglicht. Die Produktion wird dadurch in Aufwand und Kosten erheblich reduziert. Es ist ausreichend, eine standardisierte Öffnung im Gehäuse des Zylinders zu fertigen, an welche eine modulartige Eingliederung verschiedener Sensoren erfolgen kann. Ein Bajonett-Ring ist zudem spritzgießtechnisch einfacher herstellbar, als die dem Stand der Technik bekannten Verbindungsvarianten.
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Bevorzugt sind am Boden der Aufnahme wenigstens zwei erste Neigungen und zwei erste Anschläge vorhanden.
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Weiterhin bevorzugt sind an der Sensoranordnung mindestens zwei stirnseitige Rastelemente vorhanden, welche mindestens zwei, mit den ersten Neigungen der Aufnahme korrespondierenden zweiten Neigungen und mindestens zwei, mit den ersten Anschlägen der Aufnahme korrespondierenden zweiten Anschläge aufweisen. Die Rastelemente weisen bevorzugt ein Langloch auf, welche sich in Umfangsrichtung erstrecken, wodurch sie in axialer Richtung elastisch sind.
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Die Sensoranordnung kann zudem stirnseitig mehrere elastische Erhebungen aufweisen, welche beim Zusammensetzen von Sensoranordnung und Zylinder eine axiale Vorspannung erzeugen, wodurch vorteilhafterweise ein axiales Verrutschen der Sensoranordnung verhindert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Sensoranordnung wenigstens zwei radial nach außen weisende Flügel gegenüberliegend angeordnet. Vorzugsweise sind die Flügel aus einem elastischen Material gefertigt.
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Am Bajonett-Ring sind vorteilhafterweise wenigstens zwei mit den Flügeln der Sensoranordnung korrespondierende Ausnehmungen angeordnet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoranordnung und die Aufnahme am Zylinder durch Ineinanderstecken in axialer Richtung entlang der Längsachse der Sensoranordnung und Verdrehen formschlüssig miteinander verbindbar und verrastbar.
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Insbesondere greifen beim Ineinanderstecken von Sensoranordnung und Aufnahme die Flügel der Sensoranordnung in die Ausnehmungen des Bajonett-Ringes ein und werden beim anschließenden Verdrehen in Nuten des Bajonett-Ringes geführt, welche sich an der Innenseite des Bajonett-Ringes an die Ausnehmungen anschließen.
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Die Bajonett-Verbindung ist bevorzugt durch einen O-Ring abgedichtet ist. Alternativ können andere, dem Fachmann bekannte Dichtungen verwendet werden.
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Auf der Sensorabdeckung sind weiterhin bevorzugt eine Leiterplatte und Kontakte zur Kontaktierung des Sensorelementes fixiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und dazugehöriger Figuren näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein.
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Dabei zeigen:
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1: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Betätigungszylinders,
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2: eine schematische Ansicht des Zylindergehäuses mit Bajonett-Ring,
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3: eine Aufsicht auf den am Zylindergehäuse befindlichen Bajonett-Ring,
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4: eine schematische Ansicht der Sensoranordnung,
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5: eine Explosionsdarstellung der Sensoranordnung,
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6: eine schematische Ansicht der Sensoranordnung,
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7: eine schematische Ansicht von Geberzylinder und Sensoranordnung in getrennter Form,
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8: eine schematische Ansicht des Geberzylinders, verbunden mit der Sensoranordnung,
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9: einen Querschnitt durch den Verbindungsbereich von Sensoranordnung und Zylindergehäuse nach dem Zusammenstecken und vor dem Verdrehen,
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10: einen Querschnitt durch den Verbindungsbereich von Sensoranordnung und Zylindergehäuse nach Zusammenstecken und Verdrehen.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Betätigungszylinders 1. Der Betätigungszylinder 1 enthält eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Gehäuse 3, in welchem ein Zylinderraum mit einem darin verlagerbar angeordneten Kolben angeordnet ist. Am Zylinderraum befindet sich ein Fluidanschluss 4. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange 5 zur Betätigung des Kolbens verbunden. Zur Positionsbestimmung ist außerhalb des Zylinderraums ein Sensorelement angeordnet. Dieses befindet sich innerhalb einer Sensoranordnung 2. Auf einer domartigen Aufnahme 6 am Zylinder ist ein Bajonett-Ring 9 angebracht, mit welchem ein korrespondierender Befestigungsbereich der Sensoranordnung 2 bajonettartig in Wirkverbindung bringbar ist. Die Aufnahme 6 kann mit dem Zylindergehäuse 3 formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sein. Bevorzugt ist sie mit dem Zylindergehäuse 3 verschweißt. Der Bajonett-Ring 9 kann mit der Aufnahme 6 ebenfalls formschlüssig oder stoffschlüssig verbunden sein. Ist die Sensoranordnung, wie in 1 dargestellt, am Zylinder befestigt, so wird die am Zylindergehäuse 3 befindliche Aufnahme 6 von einer zur Sensoranordnung zugehörigen Sensorabdeckung 7 abgedichtet verschlossen. Auf der der Aufnahme 6 abgewandten Seite der Sensorabdeckung 7 ist ein Steckerelement 8 zur Kontaktierung des Sensorelements angeordnet.
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In 2 ist eine schematische Ansicht des Zylindergehäuses 3 mit Bajonett-Ring 9 dargestellt. Ebenfalls sichtbar ist der Fluidanschluss 4. An der Innenwand des Bajonett-Ringes 9 sind stirnseitig Ausnehmungen 22 vorhanden, an welche sich Nuten 21 anschließen. Die Ausnehmungen dienen zur Aufnahme von an der Sensoranordnung befindlichen Flügeln beim Zusammenstecken der Sensoranordnung mit dem Zylindergehäuse. Beim anschließenden Verdrehen werden die Flügel in den Nuten 21 geführt. Am Boden der Aufnahme 6 sind zudem zwei gegenüberliegend angeordnete erste Neigungen 10 und zwei gegenüberliegend angeordnete erste Anschläge 11 vorhanden.
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3 zeigt eine Aufsicht auf den am Zylindergehäuse 3 befindlichen Bajonett-Ring 9. Erkennbar sind die an der Innenwand befindlichen Ausnehmungen 22. Weiterhin erkennbar sind die ersten Neigungen 10 und die ersten Anschläge 11. Die ersten Anschläge 11 korrespondieren beim Zusammenwirken mit der Sensoranordnung mit entsprechenden an der Sensoranordnung befindlichen zweiten Anschlägen und sorgen für ein Einrasten der Sensoranordnung, bzw. verhindern ein Zurückdrehen derselben. Am Bajonett-Ring 9 ist außerdem eine Ausbuchtung 12 vorhanden, welche beim Zusammensetzen von Zylindergehäuse 3 und Sensoranordnung mit einer entsprechenden Ausbuchtung an der Sensoranordnung korrespondieren muss, und somit die Handhabung erleichtert.
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4 zeigt eine schematische Ansicht der Sensoranordnung 2. An der Sensoranordnung 2 sind stirnseitig zwei gegenüberliegende Rastelemente 13 vorhanden, welche mindestens zwei, mit den ersten Neigungen der hier nicht dargestellten Aufnahme korrespondierenden zweiten Neigungen 14 und mindestens zwei, mit den ersten Anschlägen der Aufnahme korrespondierenden zweiten Anschläge 15 aufweisen. Zudem enthalten die Rastelemente jeweils ein Langloch 13.1, durch welches das jeweilige Rastelement 13 in axialer Richtung elastisch wird. Stirnseitig an der Sensoranordnung 2 vorhandene Erhebungen 16 erzeugen beim Zusammensetzen von Sensoranordnung 2 und Zylinder eine axiale Vorspannung, wodurch vorteilhafterweise ein axiales Verrutschen der Sensoranordnung 2 verhindert wird. Eine Aussparung 17 an der Außenwand der Sensoranordnung 2 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Dichtungsringes. Gegenüberliegend und radial nach außen weisend sind an der Sensoranordnung 2 zwei Flügel 23 vorhanden, welche beim Zusammensetzen von Zylindergehäuse und Sensoranordnung 2 in entsprechende Ausnehmungen am Bajonett-Ring eingreifen. Zum Zusammensetzen muss zudem die an der Sensorabdeckung 7 vorhandene Ausbuchtung 12 mit der entsprechenden Ausbuchtung am Bajonett-Ring korrespondieren. Auf der der Kontaktseite zur Anbringung an den Zylinder abgewandten Seite der Sensorabdeckung 7 ist ein Steckerelement 8 zur Kontaktierung des Sensorelements angeordnet.
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In 5 ist eine Explosionsdarstellung der Sensoranordnung 2 veranschaulicht. Neben den in 4 beschriebenen Elementen Sensorabdeckung 7, Steckerelement 8, Rastelemente 13, Aussparung 17 für die Dichtung und Flügel 23 sind zudem eine Dichtung 18 in Form eines O-Rings, sowie mehrere Kontakte 19 und eine Leiterplatte 20 zur Kontaktierung des Sensorelementes dargestellt. 6 zeigt die in 5 dargestellten Elemente der Sensoranordnung 2 in zusammengesetzter Form.
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In 7 ist eine schematische Ansicht von Geberzylinder und Sensoranordnung 2 in getrennter Form dargestellt. Mit dem Zylindergehäuse 3 ist eine domartige Aufnahme 6 form- oder stoffschlüssig verbunden, auf welcher ein Bajonett-Ring 9 angebracht oder befestigt ist. Innenseitig am Bajonett-Ring 9 befinden sich gegenüberliegend jeweils zwei Ausnehmungen 22 und sich an diese Ausnehmungen 22 anschließende Nuten 21. Zylinder und Sensoranordnung 2 sind in dieser Darstellung kurz vor dem Zusammensetzen dargestellt. Zum Zusammensetzen wird die Sensoranordnung 2 so ausgerichtet, dass ihre Längsachse L senkrecht zum Bajonett-Ring 9 ausgerichtet ist. Die an Bajonett-Ring 9 und Sensorabdeckung 7 befindlichen Ausbuchtungen 12 müssen zudem deckungsgleich übereinstimmen. In dieser Ausrichtung würden die an der Sensoranordnung 2 befindlichen, radial nach außen weisenden Flügel 23 beim Zusammensetzen in die Ausnehmungen 22 eingreifen. Bei einem anschließenden Verdrehen der Sensoranordnung 2 würden die Flügel 23 in den Nuten 21 geführt werden. Die Rastelemente 13 kämen mit den am Boden der Aufnahme 6 befindlichen, in dieser Ansicht nicht erkennbaren, Neigungen und Anschlägen in Kontakt und würden für ein Verrasten der Sensoranordnung 2 sorgen. Der an der Außenwand der Sensoranordnung befindliche Dichtring 18 dient zur Abdichtung des Systems. Ebenfalls erkennbar in 7 sind der Fluidanschluss 4 und das Steckerelement 8.
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8 zeigt eine schematische Ansicht des Geberzylinders, verbunden mit der Sensoranordnung 2. Die Sensoranordnung 2 wurde in axialer Richtung entlang ihrer Längsachse L auf den Bajonett-Ring 9 aufgesetzt, welcher sich an der Aufnahme 6 des Zylindergehäuses 3 befindet. Die beiden Ausbuchtungen 12 sind deckungsgleich übereinander angeordnet, ein Verdrehen der Sensoranordnung 2 ist noch nicht erfolgt. Die Sensorabdeckung 7 liegt auf dem Bajonett-Ring 9 auf. Auf der dem Bajonett-Ring abgewandten Seite der Sensorabdeckung schließt sich das Steckerelement 8 an, welches der Kontaktierung des Sensorelementes dient. Ebenfalls erkennbar ist der Fluidanschluss 4.
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In den 9 und 10 ist ein Querschnitt durch den Verbindungsbereich von Sensoranordnung und Zylindergehäuse dargestellt, wobei 9 den Querschnitt nach dem Zusammenstecken und vor dem Verdrehen zeigt, während 10 den Querschnitt nach Zusammenstecken und Verdrehen zeigt. In der in diesen beiden Figuren dargestellten Ausführungsform sind die Aufnahme 6 des Zylindergehäuses 3 und der Bajonett-Ring 9 einteilig ausgestaltet. Nach dem Zusammenstecken (9) liegt die Sensorabdeckung 7 auf dem Bajonett-Ring 9 auf, wobei die Ausbuchtungen 12 deckungsgleich übereinander liegen. Die Flügel 23 wurden in die jeweiligen Ausnehmungen 22 eingesetzt. Die am Rastelement 13 befindliche zweite Neigung 14 korrespondiert mit der am Boden der Aufnahme 6 befindlichen ersten Neigung 10. Der zum Rastelement 13 gehörende zweite Anschlag 15 steht noch nicht in Kontakt mit dem am Boden der Aufnahme 6 befindlichen ersten Anschlag 11. Das Langloch 13.1 sorgt beim anschließenden Verdrehen der Sensoranordnung für eine gewisse Elastizität des Rastelementes 13. Der Zustand nach dem Verdrehen der Sensoranordnung ist in 10 dargestellt. Die beiden Ausbuchtungen 12 liegen nun nicht mehr deckungsgleich übereinander. Beim Verdrehen wurden die Flügel 23 in den Nuten 21 und die zweiten Neigungen 14 entlang der ersten Neigungen 10 geführt. Das Langloch 13.1 sorgt dabei für eine gewisse Elastizität des Rastelementes 13 und ermöglicht damit das Entlanggleiten des Rastelementes am Boden der Aufnahme 6. Nach dem Verdrehen kommen der am Rastelement 13 befindliche erste Anschlag 15 und der am Boden der Ausnehmung befindliche zweite Anschlag 11 miteinander in Kontakt und verhindern somit ein zurückrutschen der Sensoranordnung. Zylindergehäuse und Sensoranordnung 2 sind nun formschlüssig miteinander verbunden und verrastet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungszylinder
- 2
- Sensoranordnung
- 3
- Gehäuse/Zylindergehäuse
- 4
- Fluidanschluss
- 5
- Kolbenstange
- 6
- Aufnahme
- 7
- Sensorabdeckung
- 8
- Steckerelement
- 9
- Bajonett-Ring
- 10
- erste Neigungen
- 11
- erste Anschläge
- 12
- Ausbuchtung
- 13
- Stirnseitiges Rastelement
- 13.1
- Langloch
- 14
- zweite Neigungen
- 15
- zweite Anschläge
- 16
- Erhebungen
- 17
- Aussparung für O-Ring-Dichtung
- 18
- O-Ring-Dichtung
- 19
- Kontakte
- 20
- Leiterplatte
- 21
- Nut
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Flügel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013201115 A1 [0005]
