DE102009010132A1

DE102009010132A1 - Hydraulikzylinder mit Informationsgeber

Info

Publication number: DE102009010132A1
Application number: DE102009010132A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Stuffer; Markus Dietrich
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-09-17
Also published as: DE202009019022U1; CN104088846A; CN101532521A; CN104088846B; CN101532521B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit Informationsgeber für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem. Der Informationsgeber besteht aus einem am axial im Hydraulikzylinder bewegbaren Kolben angebrachten Informationselement. Zu dessen einfacher Positionierung zum Hydraulikzylinder, bei der gleichzeitig Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden und die auch im Betriebszustand beibehalten werden soll, wird das Informationselement mittels einer entsprechend ausgebildeten Arretierung im hohlzylindrisch ausgebildeten Gehäuse des Kolbens fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit Informationsgeber für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremsbetätigungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Zur Sensierung der axialen Stellung eines Kolbens bezüglich seines Gehäuses, eines Hydraulikzylinders, am Beispiel einer hydraulischen Kupplungsbetätigung werden im Stand der Technik geeignete mechanische, elektrische oder magnetische Einrichtungen vorgeschlagen., wie beispielsweise in der US 4,705,151 oder DE 41 20 643 A1 . Die DE 199 15 832 A1 offenbart einen Geberzylinder, der einen längsverschieblich in einem Gehäuse angeordneten Kolben aufweist. Dieser Kolben weist eine Ringnut auf, die zur Aufnahme eines als Ringmagneten ausgebildeten Informationselementes dient. Auf dem Gehäuse des Geberzylinders sitzt ein Gehäuseteil, in dem zwei Hallschalter, sowie eine zugehörige Auswerteelektronik sowie ein Anschlusskontaktteil angeordnet sind. Mittels der Hallschalter wird durch die Wand des Geberzylindergehäuses hindurch die Stellung des Ringmagneten und damit die Stellung des Kolbens erfasst, worauf das entsprechende Schaltsignal durch die Auswerteelektronik aufbereitet und sodann über das Anschlusskontaktteil zur weiteren Verarbeitung nach außen abgegeben wird.
Mittels dieser beschriebenen Lösung werden nur jeweils die Endstellungen des Kolbens erfasst. Zwischenstellungen oder der Weg des Kolbens selbst können nicht erfasst werden. Aus fertigungstechnischen Gründen wird oft auf die Ringnut zur Fixierung des Magneten verzichtet. Somit wird der relativ flache kreisringförmige Magnet parallel zur Frontfläche des Kolbens in diesen eingesetzt bzw. fixiert. Durch das Verhältnis von der Dicke des Magneten zum Durchmesser des Kolbens besteht die Gefahr, dass einerseits bei der Montage des Magneten dieser auf dem Kolben verkippt bzw. sich auf diesem verklemmt. Andererseits bietet diese Lösung die Gefahr, dass die bei der Montage hergestellte Positionierung des Magneten im Betriebszustand des Geberzylinders nicht beibehalten wird. Wird der Magnet gleich bei der Herstellung des Kolbens z. B. durch Spritzgießen mit integriert, so muss dieser in der Spritzgussform exakt positioniert werden, was durch das magnetische Verhalten auch zu Problemen führen kann. Eine Abhilfe wäre, einen Körper in der Spritzgussform zu integrierten, der erst nachträglich magnetisiert wird. Die hat jedoch den Nachteil, dass der so zusammengesetzte Kolben einem zusätzlichen Prozessschritt, nämlich einer Magnetisierung, unterzogen werden müsste.
Weiterhin ist aus dem Fachartikel „Berührungslose, verschleißfreie Wegsensoren in Kupplungs- und Bremssystemen" in der ATZ 12/2002, Jahrgang 104, Seiten 1076 bis 1081 eine Sensorvorrichtung insbesondere für Kupplungszylinder bekannt, die einen am Zylindergehäuse angeordneten magnetflussempfindlichen Sensor in Form eines Hallsensors aufweist, welcher mit einem am Kolben angeordneten magnetischen Signalelement in Form eines stabförmigen Permanentmagneten zusammenwirkt, um die axiale Relativstellung des Permanentmagneten zum Hallsensor und somit dies des Kolbens zum Zylindergehäuse zu erfassen. Mit Hilfe dieser Lösung ist es möglich, jede beliebige Stellung des Kolbens gegenüber des Zylindergehäuses oder den Weg des Kolbens zu erfassen. Die Länge des hierfür eingesetzten Stabmagneten ist dabei so gewählt, dass damit der gesamte zu erfassende Bereich von axialen Relativstellungen des Kolbens zum Zylindergehäuse abgedeckt wird. Problematisch ist jedoch hierbei die Befestigung des Stabmagneten im Kolben ohne dessen radialen Bauraum zu vergrößern.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Hydraulikzylinder mit einem Informationsgeber zu schaffen, wobei der aus einem Informationselement bestehende Informationsgeber am axial bewegbaren Kolben im Hydraulikzylinder auf einfache Weise befestigbar ist, über diese Befestigung Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden und die Positionierung des Informationselementes zum Hydraulikzylinder auch im Betriebszustand beibehalten wird.
Diese Aufgabe wird mit einem Hydraulikzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei ist im Gehäuse des Hydraulikzylinders ein axial verschiebbarer Kolben angeordnet. Dieser Kolben entspricht grundsätzlich einer üblichen Bauform als Hohlzylinder. Allerdings weist er zusätzlich zur Aufnahme eines Informationselementes, das vorzugsweise ein Informationsgeber ist, Aufnahmemöglichkeiten auf, die als Positioniervorrichtung in diesem angeordnet sind. Auf diese Weise wird das Informationselement in den mindestens 5 Freiheitsgraden fixiert.
Da es sich um einen Kolben aus Kunststoff handelt, wird für diese Positionierung die Positioniervorrichtung in vorteilhafter Weises aus einer zusätzlich in das Gehäuse des Kolbens über dessen Gesamtlänge eingezogenen Wand gebildet, die einer Teilgehäusewand des Kolbens entspricht, wodurch eine Aussparung mit einem Querschnitt entsteht, der dem Querschnitt des Informationselementes angepasst ist. In dieser Aussparung kann das Informationselement lösbar oder unlösbar fixiert werden. Diese Wand wird dabei gleich beim Herstellungsprozess des Kolbens mit vorgesehen, so dass kein zusätzlicher Montageprozess erfor derlich ist. Ebenso gut kann allerdings die die Positioniervorrichtung aus einer in die Wand des Kolbens eingebrachten, als Sackloch ausgebildeten, Aussparung ausgebildet sein.
Außer aus einer Wand kann die Positioniervorrichtung auch aus mindestens zwei spiegelbildlich sich gegenüber stehenden und zueinander beabstandeten Fixierelementen gebildet werden, wobei jedes Fixierelement mit mindestens einer nasenartigen Erhebung versehen ist, die sich über dessen Gesamtlänge erstreckt. Allerdings könnte ebenso gut die erwähnte Wand als Fixierelement ausgeführt werden, in dem diese an einer Stelle nicht geschlossen ist. Der Kolben Diese Fixierelemente weisen mindestens an einem ihrer Enden eine Einführschräge auf, die beispielsweise durch thermische Umformung erzeugt werden kann, was das Einführen des Informationselements in die gebildete Aussparung erheblich erleichtert. Eine weitere Montageerleichterung wird durch die Elastizität der Fixierelemente gewährleistet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Boden des Kolbens im Bereich der Aussparung mit einem deformierbaren Anschlag versehen ist und das offene Ende des Kolbens mit einem Abschlusselement verschließbar ist. Dieses Abschlusselement weist im Bereich der Aussparung mindestens eine in Richtung Kolbenboden gerichtete, ebenfalls deformierbare Erhebung, so dass das Informationselement zusätzlich in axialer Richtung elastisch eingeklemmt wird.
Die Außenfläche des Abschlusselements weist eine Aussparung auf, die zur Aufnahme des Kopfes einer Kolbenstange dient. Damit diese Kolbenstange verdrehsicher in nur einer Position montierbar ist, ist der Kolben an diesem Ende mit einer Verdrehsicherung versehen, die in das Abschlusselement eingreift. Dazu ist in der Außenfläche des Abschlusselementes im Bereich der Aufnahme für den Kugelkopf eine Markierung in Form einer Aussparung eingebracht ist. Zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen Hydraulikzylinder und Kolbenstange ist es vorteilhaft, dass die Außenfläche des Abschlusselementes in einem definierten Winkel zur Aussparung mit einer in der Gehäusewand des Kolbens angebrachten Nase versehen ist.
Dabei ist es zur Erzielung einer geringen Reibung im Angriffspunkt der Kolbenstangenkopf und Abschlusselement vorteilhaft, dass die Aussparung zur Aufnahme des Kolbenstangenkopfes in der Außenfläche des Abschlusselementes in einem definierten Winkel zur Nase eine Abflachung mit einer definierten Krümmung aufweist.
Allerdings ist es vorteilhaft, dass der Boden des Kolbens im Bereich der Aussparung mit einer Halterung versehen ist, sodass das Informationselement im Bereich des Kolbenbodens in radialer Richtung fixiert ist.
Zusätzlich wird es auch im Abschlusselement aufgenommen wofür dieses im Bereich der Aussparung mit einer Halterung versehen ist, die einen als Andrückfläche ausgewiesenen Bereich in der Seitenfläche des Abschlusselementes umhüllt.
Für die Positionierung am Kolben ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen dem Anschlag bzw. der Halterung im Kolbenboden und der Erhebung am Abschlusselement an die Länge des Informationselementes angepasst ist.
Zur Einsparung von Material wird das Informationselement in zwei Teilelement unterteilt, die in einem zwischen Kolbenboden und Abschlusselementboden, in der Fluchtlinie beider Halterungen angeordnetem, Verbindungsstück aufgenommen werden.
Zur Erleichterung der Montage ist es vorteilhaft, dass die Positioniervorrichtung aus einer Cliphalterung gebildet wird, die vom Kolbenboden, dem Informationselement und der kolbenseitigen Seitenfläche des Abschlusselements begrenzt wird.
Diese die Cliphalterung wird aus mindestens zwei miteinander verbundenen elastisch federnden Schenkeln gebildet, deren Enden spiegelbildlich ausgebildet sind und in jeweils an der Kolbeninnenwand sich abstützenden bogenförmigen Flächen auslaufen. Während sich die Enden der bogenförmigen Flächen zur Gewährleistung einer definierten Winkelposition des Informationselementes innerhalb des Kolbens an den Seitenflächen der im Kolben vorgesehenen Nase abstützen, dient das entsprechend ausgebildete Ende eines dritten Schenkels der Cliphalterung zur Aufnahme des Informationselementes.
Ist das Informationselement ringförmig ausgebildet, sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Innenraum des Kolbens mit einer sich an den Wänden abstützenden Klemmhalterung versehen ist, die aus mindestens zwei vorgeformten, zentrisch miteinander verbundenen, elastisch federnden Flügeln gebildet wird. In vorteilhafter Weise ist die Klemmhalterung mit einem zentrischen Ansatz zur Aufnahme eines ringförmigen Informationselementes versehen.
Anstelle von deformierbaren Anschlägen, die beidseitig in axialer Richtung auf das Informationselement wirken, ist in diesem Falle zwischen der kolbenseitigen Seitenfläche des Abschlusselementes und der Innenfläche des Kolbens ein elastisches Zwischenelement angeordnet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht bei einem länglichen Informationselement vor, dass die in den Innenraum des Kolbens reichende Mantelfläche des Abschlusselementes in einem Bereich als Klemmhalterung ausgeführt ist.
Das in die Positioniervorrichtung eingebrachte Informationselement kann in vorteilhafter Weise aus einem Magneten bzw. einem magnetisierbaren Körper bestehen. Ebenfalls kann dieser ein bedämpfender Körper sein oder eine reflektierende Fläche aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Hydraulikzylinders mit einem in diesem angeordneten hohlzylindrisch ausgeführten Kolben ohne Kolbenstange mit einem in den Kolben eingesetztem Informationselement und einem außerhalb des Zylindergehäuses angeordneten Empfänger,
2 bis 6 in der rechten Darstellung den Kolben mit Informationselement des Geberzylinders aus 1 als Einzelteil mit der Draufsicht auf die offene Kolbenseite, wobei die linke Darstellung den Kolben im Schnitt zeigt
7 bis 9 in der rechten Darstellung den Kolben des Geberzylinders aus 1 als Einzelteil mit der Draufsicht auf die mittels eines Abschlusselements verschlossene offene Kolbenseite, wobei die linke Darstellung den Kolben im Schnitt zeigt,
10 und 11 in der rechten Darstellung einen Schnitt A-A durch den Kolben des Geberzylinders aus 1, wobei die linke Darstellung den Kolben im Schnitt zeigt,
12 in der rechten Darstellung den Kolben des Geberzylinders aus 1, in der das Informationselement von der druckbeaufschlagten Kolbenseite eingeführt ist als Einzelteil mit Schnitt A-A durch den Kolben, wobei die linke Darstellung den Kolben im Schnitt zeigt.
Bei der Beschreibung werden für gleiche Bauteile die Bezugszeichen an den Figuren beibehalten.
1 zeigt einen Hydraulikzylinder, wie er in einer hydraulischen Strecke zur Kupplungs- oder Bremsbetätigung eingesetzt wird. Aus der linken Darstellung der 1 ist erkennbar, dass dieser aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 1 besteht, in dem, ein ebenfalls als Hohlzylinder ausgeführter Kolben 2 axial beweglich angeordnet ist. Bei dieser und den folgenden Figuren wurde der Einfachheit halber auf die Darstellung der mit dieser in Wirkverbindung stehenden Kolbenstange verzichtet. Sowohl das Gehäuse 1 als auch der Kolben 2 sind hierbei vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt.
Der Kolben 2 mit Informationselement 3 kann im Hydraulikzylinder vorzugsweise so angeordnet werden, dass sich das Informationselement 3 möglichst nahe an einem Empfänger 5 befindet. Diese Position befindet sich in vorteilhafter Weise relativ zum Gehäuse 1 des Hydraulikzylinders gesehen seitlich, da die Ober- und Unterseite i. d. R. durch Fluidzu- und Abflüsse bereits belegt sind und die Montage des Empfängers 5 an dieser Stelle erschwert würde.
In 2 ist der Kolben 2 als Einzelteil dargestellt. Aus der linken Darstellung ist ersichtlich, dass das den Hohlzylinder bildende Gehäuse des Kolbens 2 eine bestimmte Wandstärke besitzt und auf einer Seite von einem Boden verschlossen wird. Die andere Seite des Hohlzylinders bzw. Kolbengehäuses ist jedoch offen. In der rechten Darstellung der 2 ist erkennbar, dass das Kolbengehäuse in einem Bereich 2' durch Einziehen einer Wand, die sich über seine Gesamtlänge erstreckt, beispielsweise bei der Herstellung des Kolbens 2 beim Spritzgießprozess, mit einer eine Aussparung 4 bildenden Aufnahmemöglichkeit versehen ist. Die Form des Querschnittes der Aussparung 4 ist dabei an die Form des darin aufzunehmenden Informationselements 3 angepasst, dessen Querschnitt in diesem Fall kreisförmig ist. Aller dings kann auch ein anderer Querschnitt für das Informationselement 3, wie beispielsweise eine Ellipse oder ein Rechteck gewählt werden. In vorteilhafter Weise ist jedoch dieser Querschnitt über die Länge des Informationselementes 3 rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei zur Erleichterung der Montage die Kanten des Informationselementes 3 zu den Seitenflächen hin gerundet oder angefasst sein können. Das in die Aussparung 4 eingebrachte Informationselement 3, das wie beispielsweise durch Kleben lagepositioniert ist, füllt dabei nahezu die gesamte Länge des Kolbens 2 aus. Bei dem Informationselement 3 handelt es sich entweder um einen Magneten oder einen entsprechend magnetisierten Körper bzw. einen Körper, der ein von außen einwirkendes elektrisches oder magnetisches Feld beeinflusst. Dies geschieht beispielsweise durch eine Erhöhung der Flussdichte oder der Gesamtinduktivität. Es kann sich aber auch um einen Körper handeln, der eine Reflexionsfläche für vom Informationsgeber ausgesandte Wellen bildet. Die Anbringung des Informationsgebers am Gehäuse des Hydraulikzylinders kann wahlweise in radialer- oder axialer Richtung erfolgen.
Die Schnittdarstellung des Kolbens 2 gemäß 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der als Aufnahme ausgebildeten Aussparung 4, wodurch das Informationselement 3 im Kolben 2 verdrehsicher arretiert wird. Dazu wird in den Kolben eine eine Aussparung 4 bildende Wand mit über die Gesamtlänge des Kolbens 2 eingezogen bzw. bei der Herstellung des Kolbens 2 mit eingegossen, deren über die Gesamtlänge gleich bleibende Dicke durch jeweils gegenüberliegende mindestens eine sich ebenfalls über die Gesamtlänge des Kolbens 2 erstreckende nasenartige Erhebung unterbrochen wird. Im Querschnitt bzw. aus der rechten Darstellung wird ersichtlich dass diese nasenartigen Erhebungen als Fixierelemente 2a fungieren. Das Informationselement 3 wird durch diese Fixierelemente 2a an der Wand 2' eingeklemmt und damit sowohl radial als auch axial fixiert. Da die Fixierelemente 2a in das aus Kunststoff bestehende Gehäuse des Kolbens 2 eingegossen sind, jedoch von diesem weg stehen, wird ihre elastisch federnde Materialeigenschaft zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen genutzt. So können die Fixierelemente 2a sowohl aus dieser 3 als auch den nachfolgenden 4 bis 6 elastisch oder plastisch verformt werden. Die Fixierelemente 2a in 3 für die Aufnahme des Informationselementes 3 werden plastisch deformiert, während dem die Fixierelemente 2b bis 2d in den 4 bis 6 elastisch deformiert werden.
Die Fixierelemente 2a bis 2d der 3 bis 6 sind vorzugsweise so gestaltet, dass Hinterschneidungen vermieden werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das innere Spritzgusswerkzeug nach dem Spritzgießen ungehindert längs aus dem hohlzylindrischen Kolben 2 herausgezogen werden kann.
Zur Erleichterung der Montage können die Fixierelemente im Bereich des offenen Endes des Kolbens 2 eine Einführschräge aufweisen. Durch die Fixierelemente wird gleichzeitig eine Federwirkung in radialer Richtung erzielt. Dies wird insbesondere aus 4 ersichtlich. Die Einführschräge am Ende der Fixierelemente 2b wird nach dem Spritzgießen beispielsweise durch thermische Umformung erzeugt. Die Fixierelemente 2a bis 2d weisen durch ihre Materialeigenschaften über ihre Länge ein gleich bleibendes Federverhalten in dem Bereich auf, in dem sie nicht mit der im Bild links dargestellten kreisförmigen Gehäusewand des Kolbens 2 verbunden sind,
Im Unterschied zu den beschriebenen 1 bis 6, in denen das Informationselement 3 fast über die gesamte Länge des Kolbens 2 von Fixierelementen 2a bis 2d aufgenommen an wird, zeigen die 7 bis 11 Lösungen auf, bei denen das Informationselement 3 mittels eines den endseitig offenen Hohlraum des Kolbens 2 verschließenden Abschlusselementes 6 zusätzlich sowohl radial als auch axial fixiert wird. Dieses Abschlusselement 6 besteht mindestens aus einem Teil und dient gleichzeitig zur Aufnahme einer Kolbenstange. Dazu ist es beispielsweise mit einer abschnittsweise kugelförmigen Pfanne versehen. Dabei wird über dieses Abschlusselement 6 sichergestellt, dass der Kolben 2 mit dem Informationselement 3 eine definierte Position relativ zur Kolbenstange einnimmt. Daher ist der Kolben 2 im Bereich seines offenen Endes so gestaltet, dass das Abschlusselement 6 zur Aufnahme der Kolbenstange verdrehsicher in nur einer Position montiert werden kann. Der Kolben 2 kann außerdem jeweils endseitig mit einem oder mehreren Referenzelementen versehen sein, wodurch ein eindeutiger Bezug zur rotatorischen Positionierung der Positionierelemente bzw. des Informationselementes 3 hergestellt werden kann. Diese Referenzelemente können beispielsweise Nippel, Bohrungen oder ein fehlendes oder verbreitertes Segment an der offenen Kolbenseite sein.
Aus der Schnittdarstellung des Kolbens 2 in 7 ist ersichtlich, dass das Abschlusselement 6 mit einer Erhebung 6a versehen ist, die mit der Aussparung 4 des Kolbens 2 korrespondiert. Weiterhin weist der Boden des Gehäuses des Kolbens 2 im Bereich der Aussparung 4 einen Anschlag 7 auf. Beim Einschieben des Informationselementes 3 in die Aussparung 4 des Kolbens 2 schlägt dieses an den Anschlag 7 an. Durch das Aufsetzen des Abschlusselementes 6 wird das Informationselement 3 zwischen dem Anschlag 7 und der Erhebung 6a des Abschlusselementes 6 axial verspannt, so dass es sowohl in radialer als auch in axialer Richtung fixiert ist. Bei diesem Vorgang wird der Anschlag 7 deformiert. Das offene Ende des Kolbens 2 wird beispielsweise mit dem Abschlusselement 6 verklebt oder verschweißt. Aus der rechten Darstellung der 7 ist erkennbar, dass zur lagegenauen Fixierung des Informationsele mentes 3 zum Zylindergehäuse 1 bzw. zur winkelgenauen Aufnahme der Kugel der Kolbenstange im Abschlusselement 6 dieses mit einer Aussparung 8 versehen ist. Durch eine zusätzliche Markierung in Form einer in die Gehäusewand des Kolbens 2 eingebrachten Nase 9 wird die Detektion der Winkellage von Kolbenstange zu Kolben 2 von außen bei der Montage erleichtert.
In 8 ist eine weitere Ausgestaltung des Grundprinzips von 7 dargestellt. Hierbei besteht das Informationselement 3 aus zwei Teilstücken 3a und 3b, deren jeweils eines ihrer Enden endseitig von einem Verbindungsstück 10 aufgenommen wird, das aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht. Alternativ können die Teilstücke 3a und 3b auch durch ein magnetisch leitendes Material verbunden werden, das vorzugsweise bis zur äußeren Fläche der Teilstücke 3a, 3b reicht und diese entweder seitlich sicher umschließt oder kontaktiert. Die Magnetwirkung entspricht dann in etwa der eines einzelnen Informationselementes 3 mit einer entsprechenden Gesamtlänge. Durch die Teilung des Informationselementes 3 in zwei Teilstücke 3a und 3b wird Material für dieses eingespart. Bei dieser Variante wird die Aussparung 4 zur Aufnahme des Informationselementes 3 aus den vorangegangenen Figuren durch zwei Aufnahmen bzw. Halterungen 11 und 12 ersetzt. Die Halterung 11 ist dabei im Boden des Kolbens 2 vorgesehen, mittels der das andere Ende des Teilstückes 3a radial und axial fixiert wird. Dieses Ende des Teilstückes 3a liegt dabei plan auf dem Boden des Kolbens 2 auf. Das andere Ende des Teilstückes 3b wird in der Halterung 12 aufgenommen, mit der, wie in 7, das Abschlusselement 6 versehen ist. Diese Halterung 12 ist so ausgebildet ist, dass beim Aufsetzen des Abschlusselementes 6 das Teilstück 3b in axialer Richtung an das Verbindungsstück 10 angepresst wird. Der Einpressvorgang beginnt dabei vorteilhafter Weise erst nachdem sich das Teilstück 3a infolge einer entsprechend großen Einstecktiefe kippsicher in der Halterung 11 befindet. Ein in Richtung Teilstück 3b von der Andrückfläche 13 abstehender als Anschlag 14 wirkender Zapfen wird bei diesem Vorgang deformiert. Je nach Größe der Deformation wird dadurch analog zu 7 ein Ausgleich axialer Längenunterschiede ermöglicht. Aus der Draufsicht von 8 ist wiederum die in den Kolben 2 eingebrachte Nase 9 zur Detektion der Winkellage der Kolbenstange zum Kolben 2 ersichtlich. Zum lagegerechten Einbau der Kolbenstange ist außerdem die in das Abschlusselement 6 eingeformte Kugelpfanne zur Aufnahme der Kolbenstangenkugel mit einer Abflachung 20 versehen, die mindestens in einer Ebene, die parallel zur Frontseite verläuft und durch die Kugelmitte führt, eine Abflachung aufweist.
Bei den nachfolgenden 9 bis 11 wird das Informationselement 3 mittels einer Clip- bzw. Klemmhalterung 15, 16, 18 im Kolben 2 fixiert, wobei unter Cliphalterung eine Halterung verstanden wird, die durch Verschnappen oder Verrasten der Halteelmente am Informationselement 3 charakterisiert ist, so dass das Informationselement 3 ein definierte Lage, insbesondere Winkelposition zu einem Bezugspunkt einnimmt. Dem gegenüber ist unter einer Klemmhalterung eine Halterung zu verstehen, die auf der Ausnutzung der Flächenreibung basiert, so dass keine definierte Winkelposition zu einem Bezugspunkt erreicht wird. Die Cliphalterung 15 ist insbesondere aus der Ansicht A-A in 9 ersichtlich. Sie stößt an das Abschlusselement 6 an und besteht ebenfalls aus Kunststoff. Sie ist dünnwandig aus drei in einem zentralen Bereich miteinander verbundenen elastisch federnden Schenkeln hergestellt, so dass eine große Federwirkung erzielt werden kann, die bei der Montage von Nutzen ist. Dabei sind zwei Schenkel dieser Cliphalterung 15 spiegelbildlich ausgebildet und laufen an ihren Enden in jeweils an der Kolbeninnenwand sich abstützenden bogenförmigen Flächen aus. Allerdings kann anstelle einer bogenförmigen Fläche auch eine Fläche mit einem Profil gewählt werden, die sich jedoch über dieses Profil an der Kolbeninnenwand abstützt. In diesem Ausführungsbeispiel liegen somit diese zwei Federschenkel mit ihren bogenförmigen Flächen am Gehäuse des Kolbens 2 an. Ihre Enden schließen die bereits in den 7 und 8 erwähnte Nase 9 ein bzw. stützen sich an dieser ab, so dass sie hierbei jeweils als Anschlag für einen Schenkel fungiert. Der dritte Schenkel der Cliphalterung 15 teilt sich endseitig in zwei Halbschalen auf. In diesen Halbschalen wird das Informationselement 3 aufgenommen und somit fixiert. Dabei berührt es außer der Endkanten und der Bodenfläche der Halbschalen des Schenkels noch den Teilbereich der Gehäusewand 2'. Wie aus der mittleren Darstellung der 9 ersichtlich ist, wird über die im Abschlusselement 6 angebrachte Nase 9 wiederum die winkelgenaue Aufnahme der Kolbenstange und damit auch die exakte Lage des Informationselementes 3 zum Zylindergehäuse 1 sichergestellt. Das Informationselement 3 wird in der Cliphalterung 15 vor dem Einführen so positioniert, dass es relativ weit in Einschubrichtung aus der Cliphalterung 15 herausragt. Wird dann das Abschlusselement 6 im Kolben 2 positioniert, stößt dabei dessen Frontfläche an die Cliphalterung 15 an noch bevor das Abschlusselement 6 seine Endposition erreicht hat. Beim weiteren Bewegen des Abschlusselements 6 in die Endposition wird die Cliphalterung 15 in Einschubrichtung verschoben, während das Informationselement 3 bereits am Kolbenboden ansteht. Das Informationselement 3 kann sich dabei in der kraftschlüssigen Cliphalterung 15 verschieben. Dadurch ist sichergestellt, dass alle fertigungsbedingten Axialtoleranzen der Komponenten ausgeglichen sind und das Informationselement 3 sicher am Kolbenboden positioniert und axial verklemmt ist. Die endgültige Position des Informationselements 3 wird somit dadurch erreicht, dass durch das Aufsetzen des Abschlusselements 6 die Cliphalterung 15 in Einführrichtung und relativ zu dem den Kolbenboden berührenden Informationselement 3 bewegt wird.
Werden relativ flache, kreisringförmige Informationselemente 3 im Kolben 2 eingesetzt, so wird dieses, wie in 10 dargestellt, in diesem aufgenommen und axial verklemmt. Hierzu wir ein aus mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Flügeln bestehendes und profiliertes Element aus einem elastischen Material als Klemmhalterung 16 eingesetzt, das in Verformungsrichtung vorgeformt ist, sowie einerseits Durchmesserbereich aufweist, an denen das Informationselement 3 kraftschlüssig aufgenommen wird und andererseits mit Bereichen versehen ist, die auf den Innendurchmesser des Kolbens 2 abgestimmt sind. Das Informationselement 3 kann dabei entweder an einer seiner Stirnflächen oder an beiden aufgenommen werden. Dazu wird das Informationselemente 3 im Boden des Kolbens 2 eingelegt und mittels einer Klemmhalterung 16 zwischen diesem und dem Abschlusselement 6 verklemmt. Die axiale Fixierung findet entweder über die Klemmung im Kolben 2 oder beispielsweise über ein elastisches Zwischenelement 17 zwischen Klemmhalterung 16 und dem Abschlusselement 6 statt. Dieses Zwischenelement 17 kann beispielsweise aus Gummi bestehen oder aus einer Feder bestehen. Durch dieses Zwischenelement 17 werden gleichzeitig Fertigungstoleranzen in axialer Richtung ausgeglichen. Beim Aufsetzen des Abschlusselementes 6 auf das offene Ende des Kolbens 2 wird das Zwischenelement 17 zusammengepresst.
In 11 ist eine weitere Variante einer lagegerechten Aufnahme für ein stabförmiges Informationselement 3 dargestellt. Diese Aufnahme besteht, wie insbesondere aus der Ansicht A-A hervorgeht, aus einer Klemmhalterung 18, die beim Herstellungsprozess des Abschlusselementes 6 an dessen in den Kolbeninnenraum hineinragender Mantelfläche an diese in einem Bereich angegossen und damit in das Abschlusselement 6 integriert ist. Die Klemmhalterung 18 wird wiederum aus zwei Halbschalen gebildet, die aufgrund der federnden Eigenschaften des Materials das Informationselement 3 einklemmen, nachdem es durch Aufbiegen der Halbschalen in diesen aufgenommen ist. Die Klemmhalterung 18 füllt vorzugsweise nicht den gesamten Innenraum des Kolbens 2 aus. Das Informationselement 3 wird dabei außerhalb des Kolbens 2 im Abschlusselement 6 vormontiert. Damit wird die spätere Endposition des Informationselements 3 festgelegt.
Eine weitere Möglichkeit ein stabförmiges Informationselement 3 im Kolben 2 aufzunehmen wird in 12 aufgezeigt. In diesem Falle stellt die rechte Darstellung den Schnitt A-A durch den Kolben 2 dar. Aus der auf der linken Seite ersichtlichen Schnittdarstellung des Kolbens 2 geht hervor, dass die Wandstärke dessen Gehäuses so ausgebildet ist, dass eine Aussparung 4 zur Aufnahme des Informationselementes 3 gebildet wird, die die Fixierelemente 2a bis 2d aufnehmen kann. Dabei ist außerdem in die zur Aussparung 4 weisende Wand eine Nut 19 eingebracht, so dass beim Montagevorgang die sich in der Aussparung 4 befindende Luft entweichen kann. Das Informationselement 3 kann hierbei ebenfalls in die Aussparung 4 eingeklebt werden. Ebenso gut kann allerdings auch wie in den 3 bis 6 die die Aussparung 4 bildende Wand in Fixierelemente unterteilt werden, worin, wie bereit beschrieben, das Informationselement 3 lagefixiert aufgenommen wird.

1: Gehäuse Hydraulikzylinder
2: Kolben
2': Gehäusewand
2a: Fixierelement
2b: Fixierelement
2c: Fixierelement
2d: Fixierelement
3: Informationselement
3a: Teil des Informationselements
3b: Teil des Informationselements
4: Aussparung
5: Empfänger
6: Abschlusselement
6a: Erhebung
7: Anschlag
8: Aussparung
9: Nase
10: Verbindungsstück
11: Halterung
12: Halterung
13: Andrückfläche
14: Anschlag
15: Cliphalterung
16: Klemmhalterung
17: Zwischenelement
18: Klemmhalterung
19: Nut
20: Abflachung

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

- US 4705151 [0002]
- DE 4120643 A1 [0002]
- DE 19915832 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Berührungslose, verschleißfreie Wegsensoren in Kupplungs- und Bremssystemen” in der ATZ 12/2002, Jahrgang 104, Seiten 1076 bis 1081 [0004]

Claims

Hydraulikzylinder mit Informationsgeber, wobei der Informationsgeber aus einem Informationselement (3) besteht und an einem axial im Gehäuse (1) des Hydraulikzylinders verschiebbaren Kolben (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) mittels einer Positioniervorrichtung im hohlzylindrisch ausgebildeten Gehäuse des Kolbens (2) fixiert wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung aus einer zusätzlich in das Gehäuse des Kolbens (2) über dessen Gesamtlänge eingezogenen Wand gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch diese Wand und einer Gehäusewand 2', die einer Teilgehäusewand des Kolbens (2) entspricht, eine Aussparung (4) entsteht, deren Querschnitt dem Querschnitt des Informationselementes (3) angepasst ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) in der Aussparung (4) unlösbar fixiert ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) in der Aussparung (4) lösbar fixiert ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung aus mindestens zwei, spiegelbildlich sich gegenüberstehenden Fixierelementen (2a bis 2d) gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fixierelement (2a) mit mindestens einer nasenartigen Erhebung versehen ist, die sich über dessen Gesamtlänge erstreckt.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Fixierelemente (2b) mindestens an einem Ende eine Einführschräge aufweist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Kolbens (2) im Bereich der Aussparung (4) mit einem deformierbaren Anschlag (7) versehen ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Ende des Kolbens (2) mit einem Abschlusselement (6) verschließbar ist, dessen Außenfläche eine Aussparung zur Aufnahme des Kopfes einer Kolbenstange aufweist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (6) im Bereich der Aussparung (4) mindestens eine in Richtung Kolbenboden gerichtete Erhebung (6a) aufweist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (6) eine Aussparung (13) aufweist, die mit einem deformierbaren Anschlag (14) versehen ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Kolbens (2) im Bereich der Aussparung (4) mit einer Halterung (11) versehen ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Anschlag (7, 14) und Erhebung (6a) bzw. Halterung (11) an die Länge des Informationselementes (3) angepasst ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (6) im Bereich der Aussparung (4) eine Halterung (12) aufweist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 10 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (12) einen als Andrückfläche (13) ausgewiesenen Bereich in der Seitenfläche des Abschlusselementes (6) umhüllt.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Fluchtlinie der Halterungen (11 und 13) liegendes Verbindungsstück (10) im Innenraum des Kolbens (2) angeordnet ist und die Informationselemente (3a, 3b) aufnimmt.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außenfläche des Abschlusselementes (6) im Bereich der Aufnahme für den Kugelkopf eine Markierung in Form einer Aussparung (8) eingebracht ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 10 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Abschlusselementes (6) in einem definierten Winkel zur Aussparung (8) mit einer in der Gehäusewand des Kolbens (2) angebrachten Nase (9) versehen ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 10 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung zur Aufnahme des Kopfes einer Kolbenstange in der Außenfläche des Abschlusselementes (6) in einem definierten Winkel zur Nase (9) eine Abflachung mit einer definierten Krümmung aufweist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung aus einer Cliphalterung (15) gebildet wird, die vom Kolbenboden, dem Informationselement (3) und der kolbenseitigen Seitenfläche des Abschlusselements (6) begrenzt wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Cliphalterung (15) aus mindestens zwei miteinander verbundenen elastisch federnden Schenkeln gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden zweier Schenkel der Cliphalterung (15) spiegelbildlich ausgebildet sind und in jeweils an der Kolbeninnenwand sich abstützenden bogenförmigen Flächen auslaufen.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 19 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Enden der bogenförmigen Flächen an den Seitenflächen der Nase (9) des Kolbens (2) abstützen.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende eines dritten Schenkels der Cliphalterung (15) als Aufnahme für das Informationselement (3) ausgebildet ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Kolbens (2) mit einer sich an den Wänden abstützenden Klemmhalterung (16) versehen ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass diese Klemmhalterung (16) aus mindestens zwei vorgeformten, zentrisch miteinander verbundenen, elastisch federnden Flügeln gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmhalterung (16) mit einem zentrischen Ansatz zur Aufnahme eines ringförmigen Informationselementes (3) versehen ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der kolbenseitigen Seitenfläche des Abschlusselementes (6) und der Innenfläche des Kolbens (2) ein elastisches Zwischenelement (17) angeordnet ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Innenraum des Kolbens (2) reichende Mantelfläche des Abschlusselementes (6) in einem Bereich als Klemmhalterung (18) ausgeführt ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung aus einer in die Wand des Kolbens (2) eingebrachten, als Sackloch ausgebildeten, Aussparung (4) gebildet wird.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) aus einem Magneten besteht.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) ein magnetisierbarer Körper ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) ein bedämpfender Körper ist.
Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationselement (3) eine reflektierende Fläche aufweist.