DE10045874A1 - Kraftfahrzeugsensorvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) zur Erfassung der Relativbewegung von relativ zueinander bewegbaren Teilen (3, 6) mit wenigstens einem Magneten (2), einem magnetisch leitfähigen Joch (3), welches magnetisch mit dem Magneten (2) verbunden ist, wenigstens einem magnetfeldabhängigen Sensorelement (4, 19, 20) und einem magnetisch leitfähigen Encoder (6), welcher einen magnetischen Fluß (M) durch das Sensorelement (4, 19, 20) in Abhängigkeit von der Position des Encoders (6) relativ zum Joch (3) verändert. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Encoder (6) und dem Joch (3) ein magnetisch nicht leitfähiges Führungsteil (9) für den Encoder (6) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugsensor­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der gattungsgemäßen Druckschrift DE 16 73 938 OS ist ei­ ne derartige Sensorvorrichtung bekant, mittels derer bei­ spielsweise der Druck in einem Saugrohr einer Brennkraftma­ schine, die Stellung einer Drosselklappe oder die Lageände­ rung einer Radachse eines Kraftfahrzeuges gemessen werden kann. Die Sensorvorrichtung weist dazu einen Magneten, ein mehrteiliges, magnetisch leitfähiges Joch, das mit dem Ma­ gneten verbunden ist, und ein magnetfeldabhängiges Sensore­ lement auf. Über einen magnetisch leitfähigen Encoder wird der magnetische Fluß durch das Sensorelement in Abhängigkeit von der Position des Encoders relativ zum Joch verändert und so beispielsweise eine Relativbewegung zwischen zwei Bautei­ len gemessen.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist die hohe Meßungenauig­ keit, die heutigen Anforderungen an Sensorvorrichtungen in Kraftfahrzeugen nicht mehr genügt. Der Encoder ist nämlich beim obigen Stand der Technik an einer Führungsstange befe­ stigt, die an einer vom Joch entfernten Stelle in einem La­ ger geführt ist. Dadurch kann es am Ort der Beeinflussung des magnetischen Flusses durch den Encoder zu einem Verkan­ ten bzw. zu einer unerwünschten Auslenkung radial zur Bewe­ gungsrichtung des Encoders kommen, die wiederum das Meßer­ gebnis und damit von diesem Meßergebnis abhängige Steuerun­ gen oder Regelungen negativ beeinflußt.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Meßgenauigkeit einer derartigen Sensorvorrichtung zu verbes­ sern. Gleichzeitig soll die Kraftfahrzeugsensorvorrichtung kleinbauend und vorzugsweise auch kostengünstig herzustellen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer gattungsgemäßen Kraftfahrzeugsensorvorrichtung zusätz­ lich zwischen dem Encoder und dem Joch ein magnetisch nicht leitfähiges Führungsteil für den Encoder vorgesehen ist. Hierdurch wird zum einen eine exakte Führung an der Stelle erreicht, wo der magnetisch leitfähige Encoder den magneti­ schen Fluß durch das Joch und damit durch das Sensorelement beeinflußt. Außerdem kann die für die Messung erforderliche Länge des Encoders dabei mit Vorteil ganz oder auch nur zum Teil für dessen Führung und somit zur Verbesserung der Meß­ genauigkeit genutzt werden. Dies führt wiederum zu einer besseren Steuerung bzw. Regelung der von diesen Meßwerten abhängigen Größen.

Neben der Führung des magnetisch leitfähigen Encoders ist es erfindungsgemäß ein wesentlicher Vorteil, daß das Führungs­ teil magnetisch nicht leitfähig ist. Somit wird der magneti­ sche Fluß durch das Joch bzw. das Sensorelement vom Füh­ rungsteil nicht beeinflußt, sondern lediglich vom Encoder.

Dies erlaubt eine vom Führungsteil unabhängige Ausgestaltun­ gen des magnetisch leitfähigen Encoders, insbesondere spezi­ elle, den magnetischen Fluß durch das Sensorelement beein­ flussende Konturen. Das Führungsteil kann dabei aus einem beliebigen magnetisch nicht leitfähigen Material hergestellt sein, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium.

Die vorliegende Erfindung betriff ausschließlich Kraftfahr­ zeugsensorvorrichtungen, wobei eine Vielzahl von Anwendungen in Kraftfahrzeugen in Frage kommt. Und zwar überall dort, wo eine Relativbewegung zweier relativ zueinander bewegbarer Teile gemessen wird. Die Bewegung kann dabei eine Drehbewe­ gung sein, vorzugsweise betrifft die Erfindung aber Linear­ bewegungungen. Beispielsweise eignet sich die Sensorvorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung inbesondere als Weg­ sensor für Bremsdruckgeber einer hydraulischen Bremsanlage. Aber auch ein Einsatz bei anderen fluidischen Antrieben oder Betätigungen in Kraftfahrzeugen ist denkbar. Ferner kann die Erfindung ebenso bei Stoßdämpfern oder Lenkungen eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ist der magnetisch leitfähige Encoder zumindest teilweise vom Joch umgriffen. Dadurch ist eine be­ sonders kompakte, kurzbauende und genau messende Sensorvor­ richtung möglich.

In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist das Füh­ rungsteil mit dem Sensorgehäuse verbunden und der magnetisch leitfähige Encoder im Führungsteil und damit innerhalb des Sensorgehäuses bewegbar angeordnet. Diese Form eignet sich besonders für Wegsensoren in einem Stoßdämpfer, beispiels­ weise bei aktiven Stoßdämpfern, oder bei anderen Fahrwerks­ regelungen. Vorzugsweise kann dabei das Führungsteil ein­ stückig mit dem Gehäuse des Sensors ausgebildet sein, was wiederum Bauraum spart und eine besonders gute Führung rela­ tiv zum Sensorgehäuse ermöglicht.

In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung ist jedoch das Führungsteil lösbar oder unlösbar mit dem Encoder verbunden und zusammen mit diesem bewegbar. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Führungsteil und damit auch der Encoder in Gehäuse des Sensors gelagert ist. Durch diese vorteilhafte Maßnahme kann wiederum Baulänge gespart werden, da eine anderweitige Lagerung entfallen kann.

Das Führungsteil weist bevorzugt eine Dichtfläche auf, die zusammen mit einem Dichtelement eine Dichtung bildet. Als Dichtelement kann dabei ein handelsübliches elastomeres Dichtelement vorgesehen sein, etwa eine Lippenringdichtung. Durch diese Maßnahme ist eine sehr kompakte Bauweise einer Baugruppe möglich, in die die erfindungsgemäße Sensorvor­ richtung eingesetzt ist. Die für die Dichtung erforderliche Länge, beispielweise eines Kolbens eines Bremsdruckgebers, kann zugleich in vorteilhafter Weise für die Wegmessung ge­ nutzt werden. Ebenfalls Bauraum sparend wirkt es sich aus, wenn das Dichtelement dabei direkt oder indirekt am Gehäuse des Sensors abgestützt ist, weil dadurch eine anderweitige Abstützung nicht mehr erforderlich sein kann.

Gemäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung verläuft die Hauptbewegungsrichtung des Encoders in etwa senkrecht zu einer vom Joch aufgespannten Fläche und/oder dem magnetischen Fluß. Hierdurch haben unerwünschte Bewegun­ gen in einer anderen als der Hauptbewegungsrichtung einen weniger starken Einfluß auf den magnetischen Fluß durch das Sensorelement.

Wenn zusätzlich noch das Gehäuse des Sensors radial zur Hauptbewegungsrichtung des Encoders bewegbar ist, können en­ gere Luftspalte zwischen dem magnetisch leitenden Encoder und dem Joch realisiert werden. Der radiale Freiheitsgrad des Sensorgehäuses kann außerdem bei radialen Auslenkungen des Encoders in Art einer schwimmenden Lagerung genutzt wer­ den. Dies ermöglicht eine genaue Messung der Relativbewegung auch bei größeren radialen Auslenkungen des Encoders.

Mit Vorteil kann auch das Joch derart ausgebildet sein, daß bei einer Auslenkung des Encoders radial zu seiner Hauptbe­ wegungsrichtung der magnetische Fluß durch das Sensorelement nahezu unbeeinflußt ist. Somit kann ein Spiel des Encoders im Führungsteil zugelassen werden, ohne daß es zu einer zu großen Verfälschung des Meßsignals kommt.

Vorzugsweise sind dabei ein erster Abstand bzw. Luftspalt vom Encoder zu einem ersten Teil des Jochs und ein zweiter Abstand bzw. Luftspalt von dem Encoder zu einem zweiten Teil des Jochs jeweils groß gegenüber einer möglichen radialen Auslenkung bzw. Querauslenkung des Encoders. Dadurch kann zusätzlich zu einer Querauslenkung des Encoders in Richtung des magnetischen Flusses, bei der eine Verringerung eines Luftspaltes auf der einen Seite mit einer Vergrößerung des Luftspaltes auf der entgegengesetzten Seite des Encoders in Art einer Reihenschaltung kompensiert wird, auch eine Quer­ auslenkung senkrecht zum magnetischen Fluß zugelassen wer­ den.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung weist der Encoder eine informationstra­ gende Kontur und/oder Oberfläche auf. Insbesondere ist da­ bei die Kontur bzw. Oberfläche in Hauptbewegungsrichtung des Encoders derart ausgebildet, daß ein Ausgangssignal des Sensorelementes in etwa proportional zur Relativbewegung in Hauptbewegungsrichtung ist. Der Encoder soll vorzugsweise also so gestaltet sein, daß die Sensorkennlinie, die bei­ spielsweise eine Spannung in Anhängigkeit vom Weg be­ schreibt, nahezu linear verläuft. Dies führt in vorteilhaf­ ter Weise zu einer Kompensation von nichtlinearen Effekten des Sensors bei sonst kontinuierlicher Veränderung des Luftspaltes zwischen Encoder und Joch. Dies ist eine beson­ ders kostengünstige Lösung der Linearisierung der Sensor­ kennlinie, die sonst nur mit einer nachgeschalteten elek­ tronischen Kennlinienkorrektur erfolgen könnte. Mit Vorteil wird bereits eine annähernd lineare Sensorkennlinie er­ reicht, wenn die Kontur des Encoders nahezu konisch ausge­ bildet ist. Erfindungsgemäß kann die Kontur des Encoders aber auch anders gestaltet sein.

Um eine Redundanz, d. h. ein weiteres Ausgangssignal eines Sensorelementes zu erhalten, mit dessen Hilfe das Ausgangs­ signal des ersten Sensorelementes überprüft werden kann bzw. das das erste Sensorsignal bei dessen Ausfall ersetzt, ist vorzugsweise in der Kraftfahrzeugsensorvorrichtung ein zusätzliches Sensorelement vorgesehen. Dies ist insbesondere bei sicherheitskritischen Systemen, wie beispielsweise Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, von Vorteil. Bei Ausfall eines Sensorelementes bleiben die Kraftfahrzeugsensorvor­ richtung und die geregelte Bremse somit funktionsfähig.

Insbesondere ist mit Vorteil in der erfindungsgemäßen Sen­ sorvorrichtung ein weiteres Sensorelement vorgesehen, das bei einer Bewegung des Encoders ein Einschaltsignal für die Kraftfahrzeugsensorvorrichtung oder andere Bauteile liefert. Dieses weitere Sensorelement kann mit einer geringen Strom­ aufnahme versehen sein und dient als Weckschalter bzw. Ini­ tialsignalgeber, beispielsweise um ein von einer Spannungs­ versorgung abgeschaltetes System "aufzuwecken", sobald sich der magnetische Fluß durch das weitere Sensorelement ändert. Beispielsweise kann auf diese Weise auch eine elektronische Kontrolleinheit ECU (Electronic Control Unit) einer elektro­ nisch geregelten Kraftfahrzeugbremse eingeschaltet werden.

Mit besonderem Vorteil ist das Führungsteil als Teil eines Betätigungskolbens eines hydraulischen Bremsdruckgebers aus­ gebildet. Durch den im Führungsteil und damit im Kolben vor­ gesehenen, magnetisch leitfähigen Encoder ist im Vergleich zu einer parallel dazu angeordneten, separaten Sensorvor­ richtung kein zusätzlicher Bauraum erforderlich. Außerdem kann eine vormontierte Einheit aus Kolben und Encoder ge­ schaffen werden.

Wenn gemäß einer bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Er­ findung das Gehäuse des Sensors im Gehäuse des Bremsdruckge­ bers integriert ist, so erhält man ebenfalls eine einfach zu handhabende, vormontierte Baugruppe, bei der die einzelnen Bauteile des Sensors besonders gut vor Korrosion geschützt sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Bremsdruckgeber mit einer oben beschriebenen Kraftfahr­ zeugsensorvorrichtung. Der Bremsdruckgeber ist insbesondere für den Einsatz in einer elektro-hydraulischen Bremse (EHB) des Typs "brake-by-wire" geeignet, bei der der Bremswunsch eines Fahrers sensiert und auch mittels Elektronik anstatt der bisher aussschließlich üblichen Hydraulik an die Rad­ bremsen eines Kraftfahrzeuges übertragen wird, wobei das Bremspedal über einen Gabelkopf und eine Kolbenstange mit Kugelkopf mit dem Encoder verbunden ist. Das derzeit übliche Pedalgefühl wird dabei mittels eines Simulators erzeugt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegen­ den Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung ei­ nes Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen hervor. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bremsdruckgeber mit Sen­ sorvorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Kraftfahrzeugsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt, wobei in Fig. 2 Einzelheiten aus Fig. 1 vergrößert darge­ stellt sind, und

Fig. 3 eine im Vergleich zu Fig. 2 nochmals vergrößerte Ansicht der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung im Längs- und Querschnitt.

Der in Fig. 1 als Beispiel für eine bevorzugte Einsatzmög­ lichkeit einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsensorvor­ richtung 1 dargestellte Bremsdruckgeber 18 umfaßt im we­ sentlichen einen mittels eines nicht gezeigten Betätigungs­ pedals betätigbaren, vorzugsweise zweikreisigen Druckerzeu­ ger bzw. Tandemhauptzylinder 23, der durch zwei Kolben 17, 24 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 25, 26 auf­ weist, die mit einem nicht gezeigten, drucklosen Druckmit­ telvorratsbehälter in Verbindung stehen. An den beiden Druckräumen (Primärdruckraum 25, Sekundärdruckraum 26) sind zugeordnete hydraulische Radbremsen (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeuges angeschlossen. Desweiteren sind in den Druckräumen 25, 26 eine erste sowie eine zweite Rückstell­ feder 27, 28 angeordnet, die die Kolben 17, 24 entgegen de­ ren Betätigungsrichtung vorspannen bzw. in der Ausgangspo­ sition halten.

Weiterhin ist ein Simulator 29 vorgesehen, der beim Absper­ ren der Druckräume 25, 26 die Pedalcharakteristik des Bremspedals bestimmt und dem Fahrer des Fahrzeuges ein ge­ wohntes, herrkömmliches Pedalgefühl vermittelt. Um beim Ab­ sperren der Druckräume 25, 26 eine Relativbewegung des er­ sten Kolbens 17 gegenüber einem Gehäuse 21 des Bremsdruck­ gebers 18 zu ermöglichen, die unter anderem ein Zusammen­ drücken der ersten Rückstellfeder 27 zur Folge hat, ist zwischen dem ersten Druckraum 25 und dem Druckmittelvor­ ratsbehälter eine hydraulische Verbindung vorgesehen, die im Falle einer Notbremsung unterbrochen bzw. abgesperrt werden kann. Die hydraulische Verbindung umfaßt eine vom ersten Druckraum 25 ausgehenden Bohrung 30 und geht vorzugsweise über einen Simulatorkolben 31 in einen Kanal 32, der mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist. Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß das Druckmit­ tel aus dem ersten Druckraum 25 bei abgesperrtem zweitem Druckraum 26 in den Druckmittelvorratsbehälter verschoben werden kann. Alternativ zu dieser vorgeschlagenen Lösung kann die Simulation des Pedalgefühls auch ohne separaten Simulator 29 erfolgen, wenn beispielsweise die erste Rück­ stellfeder 27 als Simulatorfeder ausgestaltet ist.

Ein wichtiger technischer Aspekt besteht bei derart betätig­ ten Bremsanlagen des Typs "brake-by-wire", und insbesondere bei elektro-hydraulischen Bremsen EHB, in der zuverlässigen Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn hierzu Signale von den Betätigungsweg erfassenden Sensorvorrichtungen ver­ wendet werden. Deswegen ist bevorzugt im Eintrittsbereich des Gehäuses 21 die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsensorvor­ richtung 1 vorgesehen, deren für die Signalerzeugung erfor­ derlicher Encoder 6 bevorzugt am Kolben 17 angeordnet ist, während ein die Sensorik aufnehmendes Gehäuse 16 der Sensor­ vorrichtung 1 erfindungsgemäß vorzugsweise im Gehäuse 21 des Bremsdruckgebers 18 integriert ist. So sind die einzelnen Bauteile der Sensorvorrichtung 1 besonders gut vor Korrosion oder anderen deren Funktionsfähigkeit möglicherweise beein­ trächtigenden Einflüssen geschützt.

Der Bremsvorgang bzw. die Übertragung des Fahrerwunsches vom Bremspedal zu den Radbremsen eines Fahrzeuges erfolgt bei abgesperrten Druckräumen 25, 26 insbesondere auch auf elektronischem Wege. Der Verzögerungswunsch des Fahrers eines Kraftfahrzeuges wird mittels der erfindungsgemäßen Sen­ sorvorrichtung 1 sensiert und über elektrische Leitungen 36 an eine elektronische Kontrolleinheit ECU (Electronic Con­ trol Unit) weitergeleitet, in der die Signale der Sensor­ vorrichtung 1 erfaßt und ausgewertet werden. Der eingentli­ che Bremsvorgang, d. h. die Betätigung der Radbremsen, kann dann durch die ECU gesteuert bzw. geregelt auch hydraulisch erfolgen.

Für die zu sensierende Relativbewegung zwischen dem Encoder 6 und der Sensorik wird die Auslenkung eines nicht gezeig­ ten Bremspedals über einen Gabelkopf 33 und eine Kolben­ stange 34 auf den Kolben 17 übertragen. Die Kolbenstange 34 weist vorzugsweise einen Kugelkopf 35 auf, der im Kolben 17 beweglich gelagert ist. Der Betätigungskolben 17 umfaßt ge­ mäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung auch ein Führungsteil 9 für den Encoder 6. Insbesondere durch den vorzugsweise im Führungsteil 9 und damit im Kol­ ben 17 vorgesehenen Encoder 6 ist im Vergleich zu einer al­ ternativen Ausführungsform mit einer parallel dazu angeord­ neten, separaten Sensorvorrichtung kein zusätzlicher Bau­ raum erforderlich.

Das Führungsteil 9 weist bevorzugt eine Dichtfläche 22 auf, die zusammen mit einem Dichtelement 10 eine Dichtung bildet. Als Dichtelement 10 kann dabei ein handelsübliches elastome­ res Dichtelement 10 vorgesehen sein, etwa eine Lippenring­ dichtung, es ist aber auch der Einsatz anderer Dichtelemente möglich. Durch diese Maßnahme ist eine sehr kompakte Bauwei­ se des Bremsdruckgebers 18 oder anderer Kraftfahrzeugteile möglich, in die die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Die für die Dichtung erforderliche Länge, beispielweise des Betätigungskolbens 17, kann zu­ gleich in vorteilhafter Weise für die Messung des Relativbe­ wegung genutzt werden. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung wirkt es sich Bauraum sparend aus, wenn das Dicht­ element 10 direkt (nicht gezeigt) oder indirekt am Gehäuse 16 für die Sensorik bzw. des Sensors abgestützt ist, weil dadurch eine anderweitige Abstützung nicht mehr erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Bremsdruckgeber 18 beschränkt, sondern es kommt eine Vielzahl von Anwendungen in Kraftfahrzeugen in Frage. Und zwar überall dort, wo eine Relativbewegung zweier relativ zueinander bewegbarer Teile gemessen werden kann. Die Bewegung kann dabei auch eine Drehbewegung sein, vorzugsweise betrifft die Erfindung aber die Sensierung von Linearbewegungungen. Beispielsweise eig­ net sich die Sensorvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Er­ findung inbesondere als Wegsensor für Bremsdruckgeber 18 ei­ ner elektro-hydraulischen Bremsanlage. Aber auch ein Einsatz bei anderen fluidischen Antrieben oder Betätigungen in Kraftfahrzeugen ist denkbar. Ferner kann die Erfindung eben­ so bei Stoßdämpfern oder Lenkungen eines Kraftfahrzeuges verwendet werden.

Fig. 2 zeigt die Kraftfahrzeugsensorvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nochmals in vergrößerter Ansicht, wobei zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen auf die obigen Ausführungen vollinhaltlich bezug genommen wird. Mittels der Sensorvorrichtung 1 wird die Relativbewegung zwischen einem feststehenden Bauteil 3, 16 und einem relativ dazu beweglichen Bauteil oder Encoder 6 sensiert, wobei die Hautptbewegungsrichtung des Encoders 6 mit dem Bezugs­ zeichen 7 bezeichnet ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung ist der Encoder 6 zumindest teilweise von einem Joch 3 umgriffen, wobei das Joch 3 bevorzugt im Sensorgehäuse 16 vorgesehen ist. In Kombination mit dem er­ findungsgemäß zwischen dem Encoder 6 und dem Joch 3 angeord­ neten Führungsteil 9 ist eine besonders kompakte, kurzbauen­ de und genau messende Kraftfahrzeugsensorvorrichtung 1 mög­ lich. Die für die Messung erforderliche Länge des Encoders 6 kann dabei mit Vorteil ganz oder auch nur zum Teil für des­ sen Führung genutzt werden. Der Aufbau und die Funktionswei­ se des Jochs 3 wird weiter unten in Zusammenhang mit der Be­ schreibung zu Fig. 3 noch näher erläutert.

In einer möglichen (nicht dargestellten) Weiterbildung der Erfindung ist das Führungsteil 9 mit dem Sensorgehäuse 16 verbunden und der Encoder 6 im Führungsteil 9 und damit in­ nerhalb des Sensorgehäuses 16 bewegbar angeordnet. Diese Form eignet sich besonders für Wegsensoren in einem Stoß­ dämpfer, beispielsweise bei aktiven Stoßdämpfern, oder bei anderen Regelungen eines Kraftfahrzeugfahrwerks. Beispiels­ weise kann dabei das Führungsteil 9 einstückig mit dem Ge­ häuse 16 des Sensors ausgebildet sein, was wiederum Bauraum spart und eine besonders gute Führung relativ zum Sensorge­ häuse 16 ermöglicht.

In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung ist jedoch das Führungsteil 9 lösbar oder unlösbar mit dem Encoder 6 verbunden und zusammen mit diesem bewegbar. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Führungsteil 9 und da­ mit auch der Encoder 6 in Gehäuse 16 des Sensors gelagert ist. Durch diese vorteilhafte Maßnahme kann wiederum Baulän­ ge gespart werden, da eine anderweitige Lagerung entfallen kann.

Die Funktionsweise und der innere Aufbau der erfindungsge­ mäßen Kraftfahrzeugsensorvorrichtung 1 werden aus Fig. 3 näher ersichtlich. Dabei stellt die rechte Seite von Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung von Teilen der Fig. 2 dar. Auf der linken Seite von Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Sen­ sorvorrichtung 1 im Querschnitt gezeigt. Auf die bereits oben in Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 gemachten Ausführun­ gen wird inhaltlich bezug genommen.

Die Kraftfahrzeugsensorvorrichtung 1 weist einen Magneten 2, ein bevorzugt mehrteilig ausgebildetes, magnetisch leit­ fähiges Joch 3, das magnetisch mit dem Magneten 2 verbunden ist, und zumindest ein magnetfeldabhängiges Sensorelement 4, 19, 20 auf. Über den magnetisch leitfähigen Encoder 6 wird der magnetische Fluß M durch das Sensorelement 4, 19, 20 in Abhängigkeit von der Position des Encoders 6 relativ zum Joch 3 verändert und so eine Relativbewegung zwischen dem Joch 3 und dem Encoder 6 gemessen. Der magnetische Fluß M durch das Sensorelement 4, 19, 20 ist dabei relativ groß, wenn der Encoder 6 einen großen Abstand zum Joch 3 auf­ weist. Ist dieser Abstand geringer, so geht der magnetische Fluß M eher auch über den magnetisch leitfähigen Encoder 6, so daß der Fluß M an den Stellen zwischen Teilen 12, 13 des Jochs 3, wo ein Sensorelement 4, 19, 20 angeordnet ist, abgeschwächt ist.

Gemäß dem Kern der Erfindung ist zwischen dem Encoder 6 und dem Joch 3 das magnetisch nicht leitfähige Führungsteil 9 für den Encoder 6 vorgesehen. Hierdurch wird erfindungsgemäß eine exakte Führung an der Stelle erreicht, wo der magne­ tisch leitfähige Encoder 6 den magnetischen Fluß M durch das Joch 3 und damit durch das Sensorelement 4, 19, 20 beein­ flußt. Dies führt zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit der Sensorvorrichtung 1 und damit zu einer besseren Steuerung bzw. Regelung der von diesen Meßwerten abhängigen Größen.

Neben der Führung des magnetisch leitfähigen Encoders 6 ist es erfindungsgemäß ein wesentlicher Vorteil, daß das Füh­ rungsteil 9 magnetisch nicht leitfähig ist. Somit wird der magnetische Fluß M durch das Joch 3 bzw. das Sensorelement 4, 19, 20 vom Führungsteil 9 nicht beeinflußt, sondern le­ diglich vom Encoder 6. Dies erlaubt eine vom Führungsteil 9 unabhängige Ausgestaltungen des magnetisch leitfähigen En­ coders 9, insbesondere spezielle, den magnetischen Fluß M durch das Sensorelement 4, 19, 20 in besonderer Weise beein­ flussende Konturen. Das Führungsteil 9 kann dabei aus einem beliebigen magnetisch nicht leitfähigen Material hergestellt sein, beispielsweise aus Kunststoff oder Aluminium. Das Joch 3 und der Encoder 6 sind aus einem magnetisch leitfähigen Material gefertigt, beispielsweise aus Eisen.

Gemäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung verläuft die Hauptbewegungsrichtung 7 des Encoders 6 in etwa senkrecht zu einer vom Joch 3 aufgespannten Fläche bzw. dem magnetischen Fluß M. Hierdurch haben unerwünschte Bewegungen in einer anderen als der Hauptbewegungsrichtung 7 einen we­ niger starken Einfluß auf den magnetischen Fluß M durch das Sensorelement 4, 19, 20.

Wenn zusätzlich noch das Gehäuse 16 des Sensors 2, 3, 4, 12, 13, 19, 20 radial zur Hauptbewegungsrichtung 7 des Encoders 6 bewegbar ist, so können engere Luftspalte 14, 15 zwischen dem magnetisch leitfähigen Encoder 6 und dem Joch 3 reali­ siert werden. Der radiale Freiheitsgrad des Sensorgehäuses 16 kann außerdem bei unerwünschten radialen Auslenkungen des Encoders 6 in Art einer schwimmenden Lagerung genutzt wer­ den. Dies ermöglicht eine genaue Messung der Relativbewegung auch bei größeren radialen Auslenkungen des Encoders 6.

Mit Vorteil kann auch das Joch 3 derart ausgebildet sein, daß bei einer Auslenkung des Encoders 6 radial zu seiner Hauptbewegungsrichtung 7 der magnetische Fluß M durch das Sensorelement 4, 19, 20 nahezu unbeeinflußt ist. Somit kann ein Spiel des Encoders 6 im Führungsteil 9 zugelassen wer­ den, ohne daß es zu einer zu großen Verfälschung des Meßsig­ nals kommt.

Vorzugsweise sind dabei ein erster Abstand bzw. Luftspalt 14 vom Encoder 6 zu einem ersten Teil 12 des Jochs 3 und ein zweiter Abstand bzw. Luftspalt 15 von dem Encoder 6 zu einem zweiten Teil 13 des Jochs 3 jeweils groß gegenüber einer möglichen radialen Auslenkung bzw. Querauslenkung des En­ coders 6. Dadurch kann zusätzlich zu einer Querauslenkung des Encoders 6 in Richtung des magnetischen Flusses M, bei der eine Verringerung eines Luftspaltes auf der einen Seite mit einer Vergrößerung des Luftspaltes auf der entgegengesetzten Seite des Encoders 6 in Art einer Reihenschaltung kompensiert wird, auch eine Querauslenkung senkrecht zum magnetischen Fluß M zugelassen werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung weist der Encoder 6 eine information­ stragende Kontur 5 bzw. Oberfläche 8 auf. Insbesondere ist dabei die Kontur 5 und/oder Oberfläche 8 in Hauptbewegungs­ richtung 7 des Encoders 6 derart ausgebildet, daß ein Aus­ gangssignal des Sensorelementes 4, 19, 20 in etwa propor­ tional zur Relativbewegung in Hauptbewegungsrichtung 7 ist. Der Encoder 6 soll dabei vorzugsweise so gestaltet sein, daß eine Sensorkennlinie, die beispielsweise eine elektri­ sche Spannung in Anhängigkeit vom Weg beschreibt, nahezu linear verläuft. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer Kompensation von nichtlinearen Effekten der Sensorvorrich­ tung 1 bei sonst kontinuierlicher Veränderung des Luftspal­ tes 14, 15 zwischen Encoder 6 und Joch 3. Dies ist eine be­ sonders kostengünstige Lösung der Linearisierung der Sen­ sorkennlinie, die sonst nur mit einer nachgeschalteten elektronischen Kennlinienkorrektur beispielsweise innerhalb der ECU erfolgen könnte. Mit Vorteil wird bereits eine an­ nähernd lineare Sensorkennlinie erreicht, wenn die Kontur 5 des Encoders 6 nahezu konisch ausgebildet ist. Erfindungs­ gemäß kann die Kontur 5 des Encoders 6 aber auch anders ge­ staltet sein.

Um eine Redundanz, d. h. ein weiteres Ausgangssignal eines Sensorelementes 19 zu erhalten, mit dessen Hilfe das Aus­ gangssignal des ersten Sensorelementes 4 überprüft werden kann bzw. um das Signal des Sensorelementes 4 bei dessen Ausfall zu ersetzen, ist vorzugsweise in der Kraftfahr­ zeugsensorvorrichtung 1 ein zusätzliches Sensorelement 19 vorgesehen. Dies ist insbesondere bei sicherheitskritischen Systemen, wie beispielsweise Bremsanlagen von Kraftfahrzeu­ gen, von Vorteil. Bei Ausfall eines Sensorelementes 4 blei­ ben die Kraftfahrzeugsensorvorrichtung 1 und die geregelte Bremse somit funktionsfähig.

Insbesondere ist mit Vorteil in der erfindungsgemäßen Sen­ sorvorrichtung 1 neben den Elementen 4, 19 ein weiteres Sen­ sorelement 20 vorgesehen, das bei einer Bewegung des En­ coders 6 ein Einschaltsignal für die Kraftfahrzeugsensorvor­ richtung 6 oder andere Bauteile liefert. Dieses weitere Sen­ sorelement 20 kann mit einer geringen Stromaufnahme versehen sein und dient als Weckschalter bzw. Initialsignalgeber, beispielsweise um ein von einer Spannungsversorgung abge­ schaltetes System "aufzuwecken", sobald sich der magnetische Fluß M durch das weitere Sensorelement 20 ändert. Beispiels­ weise kann auf diese Weise auch eine elektronische Kontrol­ leinheit ECU (Electronic Control Unit) einer elektronisch geregelten Kraftfahrzeugbremse eingeschaltet werden.

Claims (20)

1. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) zur Erfassung der Relativbewegung von relativ zueinander bewegbaren Tei­ len (3, 6) mit wenigstens einem Magneten (2), einem magnetisch leitfähigen Joch (3), welches magnetisch mit dem Magneten (2) verbunden ist, wenigstens einem magnetfeldabhängigen Sensorelement (4, 19, 20) und ei­ nem magnetisch leitfähigen Encoder (6), welcher einen magnetischen Fluß (M) durch das Sensorelement (4, 19, 20) in Abhängigkeit von der Position des Encoders (6) relativ zum Joch (3) verändert, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Encoder (6) und dem Joch (3) ein magnetisch nicht leitfähiges Führungsteil (9) für den Encoder (6) vorgesehen ist.

2. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Encoder (6) zumindest teilweise vom Joch (3) umgriffen ist.

3. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) mit einem Gehäuse (16) des Sensors (2, 3, 4, 12, 13, 19, 20) verbunden und der Encoder (6) im Führungs­ teil (9) bewegbar ist.

4. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) einstückig mit dem Gehäuse (16) des Sensors (2, 3, 4, 12, 13, 19, 20) ausgebildet ist.

5. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) mit dem Encoder (6) verbunden und mit diesem be­ wegbar ist.

6. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) in dem Gehäuse (16) des Sensors (2, 3, 4, 12, 13, 19, 20) gelagert ist.

7. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) eine Dichtfläche (22) aufweist, die mit einem vorzugsweise elastomeren Dichtelement (10) eine Dichtung (10, 22) bildet.

8. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (10) di­ rekt oder indirekt am Gehäuse (16) des Sensors (2, 3, 4, 12, 13, 19, 20) abgestützt ist.

9. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbewe­ gungsrichtung (7) des Encoders (6) in etwa senkrecht zu einer vom Joch (3) aufgespannten Fläche und/oder dem magnetischen Fluß (M) durch das Sensorelement (4, 19, 20) verläuft.

10. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) des Sensors (2, 3, 4, 12, 13, 19, 20) radial zur Hauptbewegungsrich­ tung (7) des Encoders (6) bewegbar ist.

11. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (3) der­ art ausgebildet ist, daß bei einer Auslenkung (11) des Encoders (6) radial zu seiner Hauptbewegungsrichtung (7) der magnetische Fluß (M) durch das Sensorelement (4, 19, 20) nahezu unbeeinflußt ist.

12. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Abstand (14) vom Encoder (6) zu einem ersten Teil (12) des Jochs (3) und ein zweiter Abstand (15) vom Encoder (6) zu einem zweiten Teil (13) des Jochs (3) jeweils groß ge­ genüber einer radialen Auslenkung (11) des Encoders (6) sind.

13. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Encoder (6) eine informationstragende Kontur (5) und/oder Oberfläche (8) aufweist.

14. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (5) bzw. Ober­ fläche (8) in Hauptbewegungsrichtung (7) des Encoders (6) derart ausgebildet ist, daß ein Ausgangssignal des Sensorelementes (4, 19) in etwa proportional zur Rela­ tivbewegung in Hauptbewegungsrichtung (7) ist.

15. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (5) des En­ coders (6) nahezu konisch ausgebildet ist.

16. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich zum Sensorelement (4) ein weiteres Sensorele­ ment (19) vorgesehen ist, welches eine Redundanz des Ausgangssignales ermöglicht.

17. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorelement (20) vorgesehen ist, das bei einer Bewe­ gung des Encoders (6) ein Einschaltsignal (Weckfunk­ tion) liefert.

18. Kraftfahrzeugsensorvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (9) Teil eines Betätigungskolbens (17) eines hydraulischen Bremsdruckgebers (18) ist.

19. Kraftfahrzeugsensorvorrichtungs (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) des Sensors (2, 3, 4, 12, 13, 19, 20) im Gehäuse (21) des Bremsdruckgebers (18) integriert ist.

20. Bremsdruckgeber (18) mit einer Kraftfahrzeugsensorvor­ richtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.