DE102014212059A1

DE102014212059A1 - Modularer Höhenstandssensor

Info

Publication number: DE102014212059A1
Application number: DE201410212059
Authority: DE
Inventors: Thomas Krohn; Stephan Risch; Ulrich Stählin
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2014-12-24

Abstract

Positionssensor, zur Erfassung eines Winkels und/oder eines Höhenstands in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Hebel (2), ein Gehäuse (1) sowie ein Sensorelement, welches die relative Position zwischen Hebel (2) und Gehäuse (1) erfasst, wobei der Positionssensor eine Positioniereinrichtung aufweist, welche die Positionierung des Hebels (2) bezüglich dessen Winkelstellung beeinflusst oder beeinflussen kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Positionssensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Es sind bereits Positionssensoren bekannt, welche beispielsweise als Höhenstandssensoren ausgebildet sind, wie unter anderem in der Druckschrift DE 10 2009 021 648 A1 offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Positionssensor vorzuschlagen, welcher zuverlässiger und/oder robuster ausgebildet ist und/oder sich in einem Fehlerfall zumindest teilweise in definierter Weise verhält.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Positionssensor gemäß Anspruch 1.
Vorzugsweise ist der Hebel bzw. Hebelarm am Gehäuse des Positionssensors drehbar gelagert.
Die Positioniereinrichtung weist vorzugsweise eine Rückstelleinrichtung auf.
Es ist bevorzugt, dass die Rückstelleinrichtung ein elastisches Mittel aufweist, insbesondere als Feder ausgebildet. Das elastische Mittel ist besonders bevorzugt als Schraubenfeder oder Torsionsfeder oder Spiralfeder ausgebildet. Alternativ vorzugsweise ist das elastische Mittel als elastisches Band, beispielsweise aus einem Elastomer ausgebildet.
Die Positioniereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Adaptereinrichtung, die an dem Gehäuse des Positionssensors befestigt ist und an oder auf welcher zumindest die Rückstelleinrichtung angeordnet ist.
Es ist zweckmäßig, dass die Rückstelleinrichtung ein Rückstellankerelement aufweist, das mit dem Gehäuse des Positionssensors direkt oder indirekt im Wesentlichen starr und/oder fest verbunden ist, wobei das elastische Mittel sowohl mit dem Rückstellankerelement als auch mit dem Hebel, insbesondere direkt oder indirekt, verbunden ist und insbesondere eine Kraft zwischen Rückstellankerelement und Hebel beaufschlagt. Das Rückstellankerelement ist besonders bevorzugt als Pin oder Zapfen oder Ausnehmung bzw. Loch ausgebildet, an welchem das elastische Mittel mit einer ersten Seite befestigt ist. Ganz besonders bevorzugt weist der Pin oder Zapfen eine umlaufende Nut auf, in welcher das elastische Mittel den Pin bzw. Zapfen zumindest teilweise umgreift.
Zweckmäßigerweise ist das elastische Mittel mit seiner zweiten bzw. anderen Seite an dem Hebel direkt oder indirekt befestigt. Insbesondere ist das elastische Mittel mit Hilfe eines Zapfens oder Pins oder einer Ausnehmung bzw. eines Lochs mit dem Hebel befestigt. Ganz besonders bevorzugt weist der Pin oder Zapfen des Hebels eine umlaufende Nut auf, in welcher das elastische Mittel den Pin bzw. Zapfen zumindest teilweise umgreift.
Es ist bevorzugt, dass die Positioniereinrichtung ein Anschlagelement aufweist, insbesondere zusätzlich zur Rückstelleinrichtung. Das Anschlagelement ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass der Hebel in einer definierten Winkelstellung an das Anschlagelement anschlägt und/oder durch das Anschlagelement in seiner Auslenkung hinsichtlich der Winkelstellung begrenzt wird. Das Anschlagelement ist dabei besonders bevorzugt als Nase oder Pin ausgebildet.
Es ist zweckmäßig, dass die Adaptereinrichtung eine Platte umfasst, welche an dem Gehäuse des Positionssensors an der Außenfläche, insbesondere dabei im Wesentlichen parallel zu dieser Außenfläche, befestigt ist, an welcher der Hebel gelagert ist.
Es ist bevorzugt, dass die Adaptereinrichtung ein Befestigungselement aufweist, mittels dessen der Positionssensor befestigbar ist, beispielsweise am Chassis eines Kraftfahrzeugs, wobei das Befestigungselement insbesondere eine Gewindebuchse aufweist.
Es ist zweckmäßig, dass das Befestigungselement neben seiner Funktion zur Befestigung des Positionssensors so ausgebildet ist, dass es die Adaptereinrichtung am Gehäuse an einer benachbarten Außenfläche des Positionssensors abstützt und/oder positioniert, benachbart bezüglich der Außenfläche, die an die Platte der Adaptereinrichtung grenzt und/oder dieser gegenüber angeordnet ist.
Der Positionssensor ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er mit seinem Gehäuse am Chassis eines Kraftfahrzeugs angeordnet bzw. mit diesem verbunden bzw. an diesem befestigt werden kann, insbesondere im Bereich der Stoßdämpferaufhängung eines Rades oder im Bereich des Kofferraums des Kraftfahrzeugs, wobei der Hebel bzw. Hebelarm mit einem Querlenker oder Stabilisator des Kraftfahrzeugs verbindbar bzw. befestigbar ist, um die relative Position zwischen Chassis und Fahrwerk in diesem Bereich zu erfassen. Alternativ vorzugsweise ist das Gehäuse des Positionssensors am Fahrwerk befestigbar bzw. mit einem Teil des Fahrwerks verbindbar, insbesondere an einem Querlenker oder Stabilisator. Der Hebel bzw. Hebelarm ist dabei mit dem Chassis verbindbar.
Es ist alternativ zweckmäßig, dass der Positionssensor so ausgebildet ist, dass er die Auslenkung eines Pedals bzw. den Pedalweg des Pedals erfassen kann und mit dem Pedal verbindbar ist.
Das Gehäuse umfasst vorzugsweise eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung und wenigstens ein Sensorelement, mit welchem die relative Winkelstellung des Hebels zu dem Gehäuse erfasst wird. Die Signalverarbeitungsschaltung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sie die Ausgangssignale des wenigstens einen Sensorelements auswertet und ein definiertes Sensorausgangssignal bereitstellt, welches eine Information über die relative Winkelstellung des Hebels zu dem Gehäuse aufweist. Insbesondere weist der Hebel einen Encoder auf, beispielsweise einen permanentmagnetischen Encoder, dessen Drehstellung von dem wenigstens einen Sensorelement, insbesondere als Hallelement ausgebildet, erfasst wird. Der Encoder ist dabei bevorzugt in oder an der Lagerung des Hebels im Gehäuse angeordnet.
Es ist bevorzugt, dass die Signalverarbeitungsschaltung so ausgebildet ist, dass das Ausgangssignal des Positionssensors in digitaler Form bereitstellt.
Die Positioniereinrichtung insbesondere so ausgebildet, dass sie die Positionierung des Hebels bezüglich dessen Winkelstellung beeinflusst und/oder begrenzt.
Die Adaptereinrichtung ist bevorzugt an wenigstens zwei Stellen mit dem Gehäuse verbunden, insbesondere mittels Schraub-/ oder Nietverbindung/en.
Die Adaptereinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie als vorgefertigtes, modulares Bauteil mit dem bereits vorgefertigten Gehäuse, insbesondere verbunden mit dem bereits montierten Hebel, verbindbar bzw. montierbar ist. Dazu weist die Adaptereinrichtung zweckmäßigerweise eine Aussparung für die Lagerung des Hebels auf.
Die Adaptereinrichtung, insbesondere deren Platte, ist bevorzugt aus Metall oder alternativ vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet, wobei die Platte mit dem Gehäuse verbindbar ist. Besonders bevorzugt weist die Adaptereinrichtung eine Abstützung auf, welche in einem definierten Winkel absteht und so ausgebildet ist, dass sie sich an eine Seite des Gehäuses mechanisch abstützt.
Es ist bevorzugt, dass die Platte der Adaptereinrichtung Ausnehmungen aufweist und/oder die Platte versteifende Kontouren, wie beispielsweise Sicken.
Der Hebel der Positioniereinrichtung umfasst bevorzugt zwei Finger bzw. ist vorzugsweise gabelförmig ausgebildet oder weist alternativ vorzugsweise einen Kugelkopf auf.
Es ist bevorzugt, dass die Platte der Adaptereinrichtung mit dem Gehäuse mittels mindestens einer, insbesondere zwei, Nietverbindungen und/oder Schraubverbindungen und/oder Klebeverbindungen und/oder Schweißverbindungen verbunden ist.
Dadurch, dass die Positioniereinrichtung zweckmäßigerweise eine Rückstelleinrichtung sowie ein Anschlagelement aufweist, ist die Positioniereinrichtung so ausgebildet, dass das elastische Mittel stets mit einer mechanischen Mindestspannung gespannt ist, insbesondere vor Einbau des Positionssensors in einem Kraftfahrzeug oder im Fall eines Defekts, bei welchem sich beispielsweise die Verbindung vom Hebel zum Kraftfahrzeug löst.
Die Positioniereinrichtung, insbesondere mit dem elastischen Mittel, ist bevorzugt so ausgebildet, dass der Hebel in einem Zustand, wenn das dem Lager entgegengesetzte Hebelende nicht oder aufgrund einer Fehlfunktion und/oder eines Defekts nichtmehr mit einem externen Mechanismus verbunden ist, dessen Position bzw. Winkellage mittels des Sensorelements erfasst wird, dann von dem elastischen Mittel in eine definierte Winkellage des Hebels zum Gehäuse gebracht wird. Insbesondere ist die Positioniereinrichtung so ausgebildet, dass sie dafür den Hebel durch das elastische Mittel gegen das Anschlagelement zieht, wodurch die definierte Winkellage baulich bzw. geometrisch definiert ist. Diese definierte Winkellage wird von dem Sensorelement erfasst und insbesondere durch die Signalverarbeitungsschaltung als Winkellage einer Fehlfunktion erkannt, wobei die Signalverarbeitungsschaltung so ausgebildet ist, dass sie im Ausgangssignal des Positionssensors in einem solchen Fall das Vorliegen einer solchen Fehlfunktion codiert bereitstellt.
Der Sensor ist vorzugsweise als Höhenstandssensor bzw. Winkelsensor für Kraftfahrzeuge ausgebildet und wird zweckmäßigerweise entsprechend verwendet. Auf diese Verwendung bezieht sich die Erfindung außerdem.
1 zeigt einen beispielhaften Sensor in einer schematischen Darstellung.
Dabei weist der beispielhafte Positionssensor eine Positioniereinrichtung auf, die eine Adaptereinrichtung 5 umfasst, welche am Gehäuse 1 des Positionssensors befestigt ist. Die Adaptereinrichtung 5 umfasst eine Platte 8, die im Wesentlichen parallel zur Außenseite des Gehäuses 1 angeordnet ist, an welcher das Gehäuse das Lager 9 des Hebels 2 aufweist. Für das Lager 9 weist die Platte 8 eine Aussparung 12 auf. Platte 8 der Adaptereinrichtung 5 ist an zwei Stellen durch eine Schraubverbindung 11 mit Gehäuse 1 verbunden bzw. an diesem befestigt.
Auf Adaptereinrichtung 5 ist Rückstelleinrichtung 3 ausgebildet und angeordnet, welches ein Rückstellankerelement 6, mit Platte 8 verbunden, sowie ein elastisches Mittel 4 aufweist, das auf der einen Seite mit Rückstellankerelement 6 und auf der anderen Seite mit einem an Hebel 2 angeordneten Zapfen 13 befestigt bzw. verbunden ist. Das elastische Mittel 4 ist beispielgemäß als Feder ausgebildet. Außerdem ist ein Anschlagelement 7 der Positioniereinrichtung beispielgemäß auf Platte 8 angeordnet, das beispielhaft als Pin 7 ausgebildet ist.
Feder 4 ist beispielgemäß mittels einer Nut 14 an dem als Zapfen ausgebildeten Rückstellankerelement 6 befestigt.
Adaptereinrichtung 5 weist darüber hinaus ein Befestigungselement 15 auf, das ein in der Figur nicht sichtbare Gewindebuchse 10 umfasst, mit welche der Positionssensor beispielsweise am Chassis eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Das Befestigungselement 15 ist außerdem so ausgebildet, dass es die Adaptereinrichtung am Gehäuse 1 positioniert und optional abstützt.
Hebel 2 ist beispielgemäß gabelförmig ausgebildet.
Die Positioniereinrichtung ist also beispielgemäß so ausgebildet, dass sie Hebel 2 durch das elastische Mittel bzw. die Feder 4 gegen das Anschlagelement 7 zieht, wodurch eine definierte Winkellage baulich bzw. geometrisch definiert ist, in dem Fall, dass Hebel 2 noch nicht oder fehlerhafterweise nicht mehr an einer externen Komponente, wie beispielsweise am Querlenker der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs, verbunden ist. Diese definierte Winkellage wird von dem nicht dargestellten Sensorelement des Positionssensors erfasst und durch die nicht dargestellte Signalverarbeitungsschaltung als Winkellage einer Fehlfunktion erkannt, wobei die Signalverarbeitungsschaltung so ausgebildet ist, dass sie im Ausgangssignal des Positionssensors in einem solchen Fall das Vorliegen einer solchen Fehlfunktion codiert bereitstellt.
Das Sensorelement sowie die Signalverarbeitungsschaltung sind beispielgemäß in Gehäuse 1 angeordnet.
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

DE 102009021648 A1 [0002]

Claims

Positionssensor, zur Erfassung eines Winkels und/oder eines Höhenstands in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Hebel (2), ein Gehäuse (1) sowie ein Sensorelement, welches die relative Position zwischen Hebel (2) und Gehäuse (1) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor eine Positioniereinrichtung aufweist, welche die Positionierung des Hebels (2) bezüglich dessen Winkelstellung beeinflusst oder beeinflussen kann.
Positionssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung eine Rückstelleinrichtung (3) aufweist.
Positionssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (3) ein elastisches Mittel (4) aufweist, insbesondere als Feder ausgebildet.
Positionssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung eine Adaptereinrichtung (5) umfasst, die an dem Gehäuse (1) des Positionssensors befestigt ist und an oder auf welcher zumindest die Rückstelleinrichtung (3) angeordnet ist.
Positionssensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (3) ein Rückstellankerelement (6) aufweist, das mit dem Gehäuse (1) des Positionssensors direkt oder indirekt im Wesentlichen starr und/oder fest verbunden ist, wobei das elastische Mittel (4) sowohl mit dem Rückstellankerelement (6) als auch mit dem Hebel (2), insbesondere direkt oder indirekt, verbunden ist und insbesondere eine Kraft zwischen Rückstellankerelement (6) und Hebel (2) beaufschlagt.
Positionssensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung ein Anschlagelement (7) aufweist, insbesondere zusätzlich zur Rückstelleinrichtung (3).
Positionssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (7) so ausgebildet ist, dass der Hebel (2) bei einer definierten Winkelstellung an das Anschlagelement (7) anschlägt und/oder durch das Anschlagelement (7) in seiner Auslenkung hinsichtlich der Winkelstellung begrenzt wird.
Positionssensor nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinrichtung (5) eine Platte (8) umfasst, welche an dem Gehäuse (1) des Positionssensors an der Außenfläche, insbesondere dabei im Wesentlichen parallel zu dieser Außenfläche, befestigt ist, an welcher der Hebel (2) gelagert ist.
Positionssensor nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinrichtung (5) ein Befestigungselement (15) aufweist, mittels dessen der Positionssensor befestigbar ist, wobei das Befestigungselement (15) insbesondere eine Gewindebuchse (10) aufweist.
Positionssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (15) neben seiner Funktion zur Befestigung des Positionssensors so ausgebildet ist, dass es die Adaptereinrichtung (5) am Gehäuse (1) an einer benachbarten Außenfläche des Positionssensors abstützt und/oder positioniert, benachbart bezüglich der Außenfläche, die an die Platte (8) der Adaptereinrichtung (5) grenzt und/oder dieser gegenüber angeordnet ist.