CN111466160A - 用于确定机动车辆的轴的角度位置的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定机动车辆的轴的角度位置的电子设备（6），所述设备（6）包括印刷电路板和磁引导件（30），磁引导件包括用于紧固到印刷电路板上的至少两个紧固凸片（310），所述印刷电路板包括基础基板（100）和用于紧固所述磁引导件（30）的至少两个紧固区域（130），每个紧固区域设计成容纳磁引导件（30）的紧固凸片（310），所述紧固凸片（310）限定了紧固孔口。每个紧固区域（130）被限定在印刷电路板的基础基板（100）上，并且包括被紧固到所述基础基板（100）上的垫（132A）。每个紧固凸片（310）通过施加在其紧固孔口中的粘合剂（40）固连到相对应的紧固区域（130）的垫（132A）。

Description

用于确定机动车辆的轴的角度位置的电子设备

技术领域

本发明涉及位置传感器领域，并且更具体地涉及一种用于确定车辆的轴的角度位置的电子设备。

本发明特别适用于确定机动车辆的助力转向系统的轴的角度位置。

背景技术

已知，机动车辆包括助力转向系统，该助力转向系统用于倍增由驾驶员在方向盘上提供的力。因此，驾驶员能够通过提供有限的力来使车轮转向，特别是在车辆低速时。

液压助力转向系统是已知的，但是为了限制其成本和体积，它们越来越多地被电气系统代替。

已知的电动助力转向系统包括电动马达，其驱动轴的旋转以便控制车轮的枢转。已知确定该轴的角度位置，以便特别地确定车轮的位置。为此，将磁体放置在轴的一个端部处，并且将包含安装在印刷电路板上的传感器的电子设备放置在磁体的右侧，以便检测由磁体产生的磁场，并从而确定轴的角度位置。

为了使磁场不干扰安装在印刷电路板上的其他电子部件，已知的是在传感器周围安装磁引导件，以引导磁场。

已知，该引导件为钢制圆柱体的形式，并且使用焊接到形成在所述印刷电路板中的孔中的紧固凸片安装在印刷电路板上。

然而，以这种方式将引导件紧固至印刷电路板显示出缺陷，因为必须提供可能被证明为笨重的孔，从而对于复杂印刷电路板来说是显著的缺陷，其上的自由空间是受限制的。另外，产生这样的孔以及紧固引导件的凸片所必需的焊接操作可能被证明是耗时且昂贵的。最后，焊接操作可能导致电子电路上的温度显著升高，这可能会损坏它，因此显示出主要缺陷。

因此，需要一种能够至少部分地克服这些缺陷的解决方案。

发明内容

本发明旨在提出一种简单，可靠和有效的解决方案，用于将磁引导件紧固到印刷电路板上。

为此，本发明涉及一种用于确定机动车辆的轴的角度位置的电子设备，所述设备包括印刷电路板，安装在所述印刷电路板上并被设计用于测量由安装在所述轴上的磁体产生的磁场变化以确定所述轴的角度位置的磁传感器，以及包括用于紧固到印刷电路板上的至少两个紧固凸片的磁引导件，其安装在所述磁传感器周围以便引导所述磁场，所述印刷电路板包括在其上印刷电路的基础基板，施加在所述电路上的保护清漆，以及用于紧固所述磁引导件的至少两个紧固区域，每个紧固区域设计成容纳磁引导件的紧固凸片，所述紧固凸片包括限定紧固孔口的环形部分。该设备的特征在于，一方面，每个紧固区域被限定在印刷电路板的基础基板上，并且包括被紧固到所述基础基板上的垫，且另一方面，每个紧固凸片通过施加在其紧固孔口中的粘合剂固连到相对应的紧固区域的垫。

“基础基板”应理解为是指载体板，例如环氧载体板。并且“垫”应理解为是指安装在基础基板上以增加紧固凸片的粘合性紧固的粘合力的添加元件。

借助于根据本发明的设备，磁引导件能够容易地通过粘合紧固到印刷电路板。另外，借助于紧固区域，且特别是垫，这种粘合性结合的强度由于粘合剂对垫的粘合而是最佳的，并且明显大于粘合剂对基础基板的粘合。具体地，两种金属材料之间的粘合剂的有效性使得可以增加结合的强度。最后，以这种方式紧固磁引导件不需要任何焊接，从而可以避免保护清漆的加热以及由此产生的气体的释放，且气体的释放可能限制到印刷电路板上的粘合剂结合的有效性。

优选地，磁引导件包括至少三个紧固凸片，并且印刷电路板包括用于紧固所述紧固凸片的至少三个紧固区域，以便允许将磁引导件等静地（isostatique）安装在印刷电路板上。

优选地，紧固孔口的直径大于或等于2.5mm，以便允许粘合剂通过。

有利地，垫具有圆形横截面，以便优化与紧固孔口的配合，该紧固孔口的横截面也是圆形的。

根据本发明的第一实施例，垫的直径小于紧固孔口的内部直径，优选地小于1.5mm，使得粘合剂既粘合到垫又粘合到基础基板。

根据本发明的第二实施例，垫的直径大于或等于紧固孔口的内部直径，优选地大于或等于2.5mm，更优选地约为4mm，以便优化粘合剂和垫之间的接触表面。

优选地，垫由金属材料制成，以便优化粘合剂对所述垫的粘合。例如，垫可以由诸如松香的焊膏（其是金属粉末在称为钎焊剂的粘性液体中的悬浮液）制成。

更优选地，垫具有约120微米的高度，以便限定圆柱形表面，从而增加与粘合剂的接触表面。

优选地，所使用的粘合剂包括丙烯酸酯基，该丙烯酸酯基更易于聚合并且是特别柔韧的以更好地抵抗热冲击。

本发明还涉及一种用于机动车辆的助力转向系统，该助力转向系统包括至少一个驱动轴旋转的电动马达和如上所述的电子设备，该电子设备被设计成根据由轴所产生的磁场来确定所述轴的角度位置。

优选地，轴包括磁体，该磁体产生由磁传感器检测到的所述磁场。更优选地，轴包括面向磁传感器的一个端部，所述磁体安装在轴的所述端部上以便尽可能靠近磁传感器，且从而优化磁场的检测。

本发明还针对一种机动车辆，其包括至少两个前转向车轮和如上所述的助力转向系统，助力转向系统被设计成驱动所述车轮的运动。

附图说明

通过以下参考附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，所述描述以非限制性示例的方式提供，并且在附图中将相同的附图标记分配给相似的对象。

图1示意性地示出了根据本发明的机动车辆的一个实施例。

图2是图1的设备的一个实施例的示意性透视图。

图3是图2的设备的印刷电路板的示意性顶视图。

图4和图5示意性地示出了图3的印刷电路板的两个实施例。

具体实施方式

根据本发明的设备旨在安装在车辆，特别是机动车辆中，以便确定所述车辆的驱动轴的角度位置。

车辆1

在下面的示例中，将给出用于确定助力转向系统的轴的位置的设备的描述。然而，不用说的是，根据本发明的设备可以用于确定车辆的任何其他类型的驱动轴的位置。

在图1所示的示例中，机动车辆1包括底盘（未示出），该底盘通过四个车轮搁置在行车道上。两个前车轮表示为“转向车轮2”；换句话说，它们的旋转轴线能够移动，以允许车辆1在行车道上移动时改变方向。

转向车轮2由车辆1的方向盘3致动。为了限制驾驶员在方向盘3上施加的以使转向车轮2枢转的力，车辆1包括助力转向系统4。

这样的助力转向系统4包括马达（未示出），优选地为电动马达，用于辅助转向车轮2的枢转。更精确地，转向系统4的马达使得可以倍增由驾驶员在方向盘3上提供的以使转向车轮2枢转的力。

助力转向系统4包括轴5，该轴5由马达驱动围绕旋转轴线X旋转。通过轴5致动转向车轮2，转向车轮2的位置与该轴5的角度位置相关联。

因此，为了获知转向车轮2的位置，助力转向系统4包括与磁体7配合的用于确定轴5的角度位置的设备6。

更精确地，该磁体7安装在轴5的一个端部处，并产生由设备6检测到的磁场，使得所述设备6确定轴5的角度位置。

设备6

设备6是电子设备，其被配置为测量由磁体7产生的磁场，以便确定磁体7的角度位置，且从而确定助力转向系统4的轴5的角度位置。

如图1和图2所示，设备6包括印刷电路板10，设计成检测由磁体7产生的磁场的磁传感器20和设计成对该磁场进行引导的磁引导件30。根据本发明的一方面，参考图4和图5，设备6还包括成堆的粘合剂40，用于将磁引导件30紧固至印刷电路板10，如下文将要描述的。

印刷电路板10

参考图3，印刷电路板10包括基础基板100，印刷在所述基础基板100上的电路110和用于保护所述电路110的保护清漆120，该保护清漆120施加到基础基板100上以覆盖电路110。

基础基板100为例如由环氧树脂制成的板的形式，其上安装有电子部件。

电路110使得可以电连接这些各种电子部件，以便运行设备6。将注意的是，这些电子部件的数量，性质和配置的选择以及电路110的轨迹的选择以本身已知的方式留给本领域技术人员。

保护清漆120，也称为抗蚀剂掩模，被施加到电路110上并允许对电路110进行保护。

在该优选示例中，印刷电路板10包括用于紧固磁引导件30的三个紧固区域130，以便允许将磁引导件30等静地紧固到印刷电路板10上。不用说的是，在设备6的另一实施例中，印刷电路板10可包括更多或更少的紧固区域130。

有利地，在该示例中，基础基板100还包括两个防错孔口140，用于将磁引导件30安装在印刷电路板10上的单个位置中，以防止错误安装。不用说的是，在设备6的另一实施例中，印刷电路板10可包括多于或少于两个的防错孔口140或不具有任何防错孔口140。仍在该示例中，防错孔口140具有不同的形状，以便于将磁引导件30安装在其在印刷电路板10上的位置中。

磁传感器20

磁传感器20设计成检测由安装在轴5上的磁体7产生的磁场，其中我们期望确定该磁体的角度位置。

磁传感器20安装在印刷电路板10上并连接到电路110，使得由磁传感器20测量的数据能够被车辆1的电子单元（例如电子控制单元，也称为ECU）利用。为此目的，磁传感器20安装在基础基板100上并且电连接到电路110。由于这种磁传感器20是已知的，因此将不对其进行详细描述。

磁传感器20面向磁体7放置。如图1所示，印刷电路板10垂直于轴5的旋转轴X放置，并且磁传感器20放置在附近，优选与该旋转轴线X对齐，如图1所示。

磁引导件30

再次参考图2，磁引导件30包括圆柱形主体300，紧固凸片310和防错件320。

圆柱形主体300不是盲的，也就是说在其两个端部处是敞开的，并且使用紧固凸片310安装在印刷电路板10上。磁传感器20在所述主体300内部在其敞开的端部中的一者处安装在印刷电路板10上，而轴5的包括磁体7的端部穿过所述主体300的另一个端部延伸到主体300中，如图1所示。

因此，在安装在助力转向系统4上的位置中，磁体7面向磁传感器20放置，使得磁传感器20测量由磁体7产生的磁场。

此外，主体300使得可以在磁传感器20的方向上引导由磁体7产生的磁场。这尤其使得可以减少磁体7对其他电子部件的干扰。

为此，主体300由铁磁材料制成，以便引导主体300内部的磁场线。

每个紧固凸片310被设计为连接到印刷电路板10的紧固区域130。

在图2所示的示例中，其中印刷电路板10包括三个紧固区域130，磁引导件30包括三个紧固凸片310。

使用三个紧固凸片310紧固磁引导件30有利地允许进行等静安装。

紧固凸片310与主体300成一体，并且以从主体300的一个端部伸出的方式延伸，磁引导件30在该端部处安装在印刷电路板10上。紧固凸片310垂直于圆柱形主体延伸，以便在安装过程中基本平行于基板100延伸。如图2所示，紧固凸片310具有从主体300延伸到自由端部的细长形状。在该优选示例中，此外，紧固凸片310在其自由端部处限定孔口310A。这样的孔口310A具有大于或等于2.5mm的内部直径。紧固凸片310具有的厚度大于或等于1mm。换句话说，孔口310A在大于或等于1mm的长度上延伸。

当将磁引导件30安装在印刷电路板10上时，该孔口310A填充有粘合剂40，如后所述。

防错件320有利地使得可以在安装磁引导件30的操作过程中保证磁引导件30相对于印刷电路板10的正确定位。换句话说，每个紧固凸片310应该被安装在预定的紧固区域130上。

防错件320与主体300成一体，并且以从主体300的一个端部伸出的方式延伸，磁引导件30在该端部处安装在印刷电路板10上。换句话说，防错件320与紧固凸片310在主体300的相同的端部处延伸。防错件320平行于圆柱形主体300的轴线延伸，以便在安装期间延伸到防错孔口140中，参见图3。

每个防错件320被设计为安装在预定的防错孔口140中。为了保证这种安装，防错孔口140在基板100上的位置被设计为使得磁引导件30的仅一个位置是可能的。在图3所示的示例中，两个防错孔口140中的每一个都被放置在紧固区域130附近。没有防错孔口140被放置在第三紧固区域130附近，以便允许容易地确定磁引导件30在印刷电路板10上的安装位置。为了进一步改进这种防错机构，防错孔口140（以及以类似的方式，防错件320）具有不同的形状。因此，每个防错件320只能放置在一个防错孔140中。

粘合剂40

为了将磁引导件30紧固到印刷电路板10，将成堆的粘合剂40放置在由每个紧固凸片310限定的孔口310A中。然后，粘合剂40粘合到紧固凸片310以及紧固区域130，以便将它们彼此连接，如图4和图5所示。

紧固区域130

紧固区域130被限定在基础基板100上。这样的紧固区域130是基础基板100的未被保护清漆120覆盖的表面。换句话说，在紧固区域130中，基础基板100与周围的空气接触。紧固区域130的直径大于或等于由磁引导件30的紧固凸片310限定的孔口310A的内部直径。优选地，紧固区域130的直径大于或等于4mm。

根据本发明的一个方面，参考图4和图5，每个紧固区域130包括布置在基础基板100上的垫132A，132B。这样的垫132A，132B是固连到基础基板100上的添加部件，如下面将呈现的那样。垫132A，132B具有圆形横截面。

在该示例中，垫132A，132B由具有足够的孔隙率以允许粘合剂40粘合到垫132A，132B的金属材料制成。

紧固凸片310通过粘合被紧固到紧固区域130。

第一实施例：垫132A

根据图4所示的紧固区域130的第一实施例，垫132A的直径小于1.5毫米。换句话说，垫132A的直径小于紧固区域130的直径。因此，基础基板100的一部分既不被垫132A覆盖也不被紧固区域130中的保护清漆120覆盖。

粘合剂40因此既粘合到垫132A又粘合到未覆盖的基础基板100，以便允许优化磁引导件30与印刷电路板10的粘合性结合的强度。

垫132A具有小于0.15mm的高度E，优选地为120微米左右。垫132A的这种厚度因此使得可以限定垫132A的圆柱形表面（粘合剂40粘合到该圆柱形表面），从而增加了垫132A和粘合剂40之间的接触表面，以便允许进一步增加磁引导件30与垫132A的粘合性结合的强度。

第二实施例：垫132B

根据图5所示的紧固区域130的第二实施例，垫132B的直径大于或等于2.5mm，优选地为4mm左右。因此，这种垫132B覆盖没有被保护清漆120覆盖的基础基板100的整个表面。

因此，这种垫132B使得可以最大化垫132B与粘合剂40之间的接触表面，从而增加这种粘合性结合的机械强度。

根据本发明的一方面，垫132B被包含在基础基板100的厚度内。换句话说，垫132B不从基础基板100突出。

本发明的实施

现在将给出用于制造紧固区域130的方法的描述。

首先，将垫132A、132B放置在基础基板100上，放置在每个紧固区域130中。这种垫132A初始具有较大的厚度，优选地大于150微米。

然后，将基础基板100放置在炉子中，以加热垫132A，并使所述垫固连到基础基板100。为此，垫132A的一部分穿入基础基板100中。

在该固连步骤之后，垫132A的厚度小于其初始厚度。

在一个替代实施例中，由例如锡的材料制成的垫132B的厚度优选地小于10微米，其放置在基础基板100的镀锡铜表面上。

然后，在将保护清漆120施加到基础基板100上时，将掩模放置在每个紧固区域130上，使得基础基板100不被保护清漆120覆盖。

然后，可以将紧固凸片310放置在紧固区域130上，并且可以将粘合剂施加到每个紧固凸片310，以将所述紧固凸片310固连到垫132A和基础基板100（在第一实施例中）或者以将所述紧固凸片310仅固连到垫132B（在第二实施例中）。

Claims (10)

1.一种用于确定机动车辆（1）的轴（5）的角度位置的电子设备（6），所述设备（6）包括印刷电路板（10），安装在所述印刷电路板（10）上并被设计用于测量由安装在所述轴（5）上的磁体产生的磁场变化以确定所述轴（5）的角度位置的磁传感器（20），以及包括用于紧固到印刷电路板（10）上的至少两个紧固凸片（310）的磁引导件（30），其安装在所述磁传感器（20）周围以便引导所述磁场，所述印刷电路板（10）包括在其上印刷电路（110）的基础基板（100），施加到所述电路（110）上的保护清漆（120），以及用于紧固所述磁引导件（30）的至少两个紧固区域（130），每个紧固区域设计成容纳磁引导件（30）的紧固凸片（310），所述紧固凸片（310）包括限定紧固孔口（310A）的环形部分，所述设备（6）的特征在于，一方面，每个紧固区域（130）被限定在印刷电路板（10）的基础基板（100）上，并且包括被紧固到所述基础基板（100）上的垫（132A，132B），且另一方面，每个紧固凸片（310）通过施加在其紧固孔口（310A）中的粘合剂（40）固连到相对应的紧固区域（130）的垫（132A，132B）。

2.根据权利要求1所述的设备（6），其中，所述垫（132A，132B）具有圆形横截面。

3.根据权利要求2所述的设备（6），其中，所述垫（132A）的直径小于所述紧固孔（310A）的内部直径。

4.根据权利要求2所述的设备（6），其中，所述垫（132B）的直径大于或等于所述紧固孔（310A）的内部直径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备（6），其中，所述磁引导件（30）包括至少三个紧固凸片（320），并且所述印刷电路板（10）包括用于紧固所述紧固凸片（310）的至少三个紧固区域（130）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备（6），其中，所述垫（132A，132B）由金属材料制成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备（6），其中，所述垫（132A，132B）的高度约为120微米。

8.一种用于机动车辆（1）的助力转向系统（4），所述转向系统（4）包括至少一个驱动轴（5）旋转的电动马达和如权利要求1至9中任一项所述的电子设备（6），该电子设备被设计成根据由所述轴（5）产生的磁场来确定所述轴（5）的角度位置。

9.根据前一项权利要求所述的系统（4），所述轴（5）包括产生所述磁场的磁体（7）。

10.一种机动车辆（1），其包括至少两个前转向车轮（2）和如一项权利要求所述的助力转向系统（4），该系统被设计成驱动所述车轮（2）的运动。

Images