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Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Messen eines Winkels und eine Verwendung der Steueranordnung.
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Derzeitige „brake-by-wire“-Bremssysteme umfassen meist eine Hydraulikeinheit (HCU) zur Regelung und Verteilung der Bremsflüssigkeit, einen Aktuator, der den benötigten Bremsdruck erzeugt und von einem elektrischen Motor angetrieben wird, sowie eine elektronische Steuereinheit (ECU) . Diese Teile sind oftmals zusammen montiert. Die resultierende Steueranordnung ist derart aufgebaut, dass die HCU nicht nur die Funktion der hydraulischen Regelung und Leitung übernimmt, sondern auch als Montageblock der restlichen, genannten Teile dient. In montiertem Zustand ist die Motoreinheit auf einer Seite der Hydraulikeinheit und die Elektronikeinheit auf der gegenüberliegenden Seite der Hydraulikeinheit angebracht. Der Aktuator ist durch die HCU gesteckt.
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Zur Ansteuerung des Motors und somit zur direkten Bremsdruckerzeugung ist es notwendig, die Stellung des Motors sehr genau zu messen. Daher wird der Motor mit einem Sensor in Verbindung gebracht, der die Motorposition misst und diese Daten an die ECU weiterleitet. Bisher wird die Drehung des Motors mittels einer aufwendigen, mechanischen Lösung über ein Getriebe und eine Welle samt Lager und Aufnehmern durch die HCU auf die ECU-Seite transferiert. Auf der ECU-Seite ist dann ein Magnet (Winkelgeber) auf der Welle montiert, der sich vor der ECU und dem darauf angebrachten Winkelsensorelement (Winkelnehmer) dreht.
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Der Teil des Sensors, der die Umdrehungen bzw. die Position des Motors sensiert, muss mit den sich drehenden Teilen des Motors in Verbindung (in unmittelbare Nähe) gebracht werden. Gleichzeitig müssen die vom Sensor bereitgestellten Motorpositionsdaten der ECU zugeführt werden. Der Magnet (Winkelgeber), ist auf der vom Motor und von einem Sensorgetriebe angetriebenen Welle angebracht und somit konstruktiv an der HCU befestigt. Das Sensorelement (Winkelnehmer) hingegen ist auf einer Leiterplatte der ECU befestigt (z.B. gelötet). Für die Präzision der Positionierung von Winkelgeber und -nehmer im Winkelsensorsystem ist daher die Präzision der Positionierung von HCU zu ECU entscheidend. An diese Präzision werden hohe Anforderungen gestellt, um die Funktion des Gesamtproduktes zu gewährleisten. Gleichzeitig ist aber gerade die Verkettung aller Toleranzen zwischen Winkelgeber und -nehmer (bzw. HCU zu ECU) sehr lang und es ergeben sich hohe resultierende Toleranzen.
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Die Montage dieser Anordnung in der Produktfertigung ist sehr aufwendig, da sie präzise durchzuführen ist. Insgesamt entstehen hohe Kosten durch die Voraussetzung von präzisen mechanischen Teilen sowie ein hoher Aufwand in der Fertigung.
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Der Winkelnehmer muss zudem gegen magnetische Störfelder abgeschirmt werden. Diese Schirmungsmaßnahmen nehmen einen erheblichen Anteil des Bauraums ein, der auf der Leiterplatte der ECU stark limitiert ist. Somit erhöht sich der Platzbedarf auf der Leiterplatte für den Winkelnehmer enorm, wodurch die Fläche der Leiterplatte erhöht werden muss. Außerdem sind zusätzliche Schirmbleche nötig, deren Montage auf der ECU-Leiterplatte zusätzlichen Aufwand generieren.
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Bisher ist zudem auf der ECU-Leiterplatte ein Pedalwegsensor verbaut, der auch auf einem magnetischen Prinzip beruht. Außerdem sind ECU-seitig viele elektromagnetische Spulen vorgesehen.
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Diese vielen magnetischen Systeme stören sich potentiell alle gegenseitig. Der Aufwand in der Entwicklung, diese gegenseitigen Einflüsse möglichst zu verringern, ist sehr hoch.
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In derzeitigen bekannten Umsetzungen ist es notwendig, den Winkelnehmer (Sensor) und den Motor nach dem Zusammenbau der Steueranordnung aufeinander abzustimmen (sog. „Motoralignment“). Das bedeutet, dass der Motor gedreht und mit dem vom Sensor ausgegebenen Signal verglichen werden muss. Leider ist es aber im verbauten Zustand der Steueranordnung nicht möglich, den Motor endlos lange über mehrere Umdrehungen hinweg zu drehen, was die Präzision dieser Abstimmung erhöhen und somit den Betrieb des Gesamtproduktes verbessern würde. Dies liegt an dem endlichen Weg des Aktuators und der Tatsache, dass das Winkelsensorsystem erst mit der Montage der ECU komplettiert ist. Dadurch, dass die Motorabstimmung also erst mit dem endgültigen Zusammenbau erfolgen kann, ist die Abstimmung relativ ungenau und erfordert gleichzeitig einen hohen Aufwand in der Produktion.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, die bekannten Steueranordnungen bezüglich der Winkelmessung zu verbessern und die o.g. Nachteile zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung betrifft dabei eine Steueranordnung mit einer Hydraulikeinheit, einer Elektronikeinheit, einer Motoreinheit und einer Winkelmesseinrichtung. Die Winkelmesseinrichtung weist einen Winkelgeber und ein Winkelnehmermodul mit einem Winkelnehmer auf. Der Winkelnehmer ist in dem Winkelnehmermodul angeordnet und das Winkelnehmermodul ist in oder an der Hydraulikeinheit angeordnet. Bevorzugt ist das Winkelnehmermodul in der Hydraulikeinheit angeordnet und steht insbesondere nicht oder nur zu einem geringen Teil über die Außenseiten der Hydraulikeinheit hinaus. Besonders bevorzugt weist die Hydraulikeinheit eine durchgehende Ausnehmung, z.B. in Form einer Bohrung, auf und das Winkelnehmermodul ist in der Ausnehmung angeordnet.
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Bevorzugt ist die Hydraulikeinheit an einer ersten Seite mit der Elektronikeinheit verbunden und an einer zweiten Seite mit der Motoreinheit verbunden. Die Motoreinheit umfasst bevorzugt einen Motor mit einem Rotor und einem Stator.
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Es ist somit die Grundidee der Erfindung, die Schnittstelle zwischen HCU (Hydraulikeinheit) und ECU (Elektronikeinheit) aus dem Winkelsensorsystem - umfassend den Winkelgeber und das Winkelnehmermodul - herauszunehmen. Das bedeutet, dass sowohl der Winkelgeber aber auch der Winkelnehmer konstruktiv (mechanisch) ein Teil der HCU sind. Im Stand der Technik war der Winkelnehmer Teil der ECU und der Winkelgeber Teil der HCU. Somit ist das Winkelsensorsystem gemäß der Erfindung von der ECU bzgl. der Positionierung von Winkelgeber und Winkelnehmer unabhängig.
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Durch das Ersetzen der mechanischen Komponenten (Welle, Lager und Aufnehmer) werden aufwendige und teure mechanische Teile eingespart. Das beschriebene Winkelnehmermodul kann wesentlich günstiger gefertigt werden. Die Anforderungen hinsichtlich Präzision sind zudem wesentlich geringer, da das Winkelnehmermodul nicht in Abhängigkeit der Motordrehung bewegt werden muss - insbesondere nicht mit so hohen Drehzahlen wie bei der Bewegung einer Welle. Aus den gleichen Gründen ist auch die Montage des Winkelnehmermoduls mit sehr geringem Aufwand möglich. Auf der ECU-Leiterplatte müssen zudem kein Winkelnehmer (Sensorelement) und zusätzliche Schirmungsmaßnahmen mehr aufgebracht werden, was Leiterplattenplatz und eine Reduktion der Montageschritte während der Leiterplattenfertigung einspart.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Winkelnehmermodul eine oder mehrere Kontaktierungsflächen auf. Die Kontaktierungsflächen sind bevorzugt mit der Elektronikeinheit über Verbindungsmittel elektrisch verbunden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Verbindungsmittel als Federkontakte ausgebildet. Die Kontaktierungsflächen sind somit über Federkontakte mit der Elektronikeinheit elektrisch verbunden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Winkelnehmermodul ein Gehäuse. Das Gehäuse ist bevorzugt derart ausgebildet, dass es mindestens eine Montageausformung aufweist. Das Winkelnehmermodul weist bevorzugt neben der mindestens einen Montageausformung einen Grundkörper auf. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung steht die Montageausformung seitlich von der Längsachse des Grundkörpers des Winkelnehmermoduls ab. Die Montageausformung ist dabei entweder als Ausformung des Gehäuses selbst oder als zusätzliches Bauteil am Gehäuse ausgebildet. Die mindestens eine Montageausformung vereinfacht die Montage des Winkelnehmermoduls in der Hydraulikeinheit und verhindert ein Verdrehen des Winkelnehmermoduls nach der Montage.
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Insbesondere sind die Montageausformungen als seitliche Arme und als umlaufende Plattform ausgebildet, welche an der Längsseite des Winkelnehmermoduls derart positioniert ist bzw. sind, dass beim Schieben des Winkelnehmermoduls in die Ausnehmung der Hydraulikeinheit das Winkelnehmermodul automatisch in die richtige Position gelangt. Die seitlichen Arme bzw. die Plattform verhindert bevorzugt durch ihre spezifische Position ein Weiterschieben des Winkelnehmermoduls durch die Ausnehmung, so dass eine korrekte Positionierung des Winkelnehmermoduls in der Ausnehmung erfolgt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Winkelnehmermodul mindestens eine Leitung, welche den Winkelnehmer mit der mindestens einen Kontaktierungsfläche elektrisch verbindet. Das Winkelnehmermodul ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass der Winkelnehmer im zusammengebauten Zustand der Steueranordnung im Bereich der zweiten Seite der Hydraulikeinheit angeordnet ist und die Kontaktierungsflächen im Bereich der ersten Seite der Hydraulikeinheit angeordnet sind. Bei Betrachtung der Längsachse des Winkelnehmermoduls sind somit die Kontaktierungsflächen und der Winkelnehmer an gegenüberliegenden Seiten des Winkelnehmermoduls und der HCU positioniert. Dadurch kann der Winkelnehmer auf der Seite der Motoreinheit mit dem Winkelgeber zusammenwirken. Auf der Seite der Elektronikeinheit sind die gewonnenen Signale über die Leitungen und die Kontaktierungsflächen an die Elektronikeinheit übertragbar.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Winkelgeber als magnetfelderzeugendes Element (Magnet) und der Winkelnehmer als magnetfeldsensierendes Element ausgebildet. Da die magnetfeldabhängigen Komponenten (Winkelgeber) des Winkelsensorsystems (Winkelgeber und Winkelnehmer) nicht an der ECU-Seite (ersten Seite) der HCU sondern auf der Motor-Seite (zweite Seite) der HCU angeordnet sind, wird eine Störung des Pedalwegsensors oder von den Ventilspulen verringert.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Steueranordnung ein mit der Motoreinheit verbundenes Zahnrad (sekundäres Zahnrad) auf. Bevorzugt ist der Winkelnehmer derart ausgebildet und angeordnet, dass er mit dem sekundären Zahnrad zusammenwirkt. Insbesondere bevorzugt ist der Winkelgeber mit dem sekundären Zahnrad mechanisch verbunden, so dass sich bei einer Bewegung des sekundären Zahnrads auch der Winkelgeber entsprechend bewegt. Das sekundäre Zahnrad ist bevorzugt über ein weiteres Zahnrad (primäres Zahnrad) mit dem Rotor der Motoreinheit verbunden, so dass sich die Bewegung des Rotors über das Sensorgetriebe (umfassend das primäre und das sekundäre Zahnrad) auf den Winkelgeber überträgt. Der Winkelnehmer, der bevorzugt in unmittelbarer Nähe zum Winkelgeber angeordnet ist, misst dann den Winkel des Rotors.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Winkelgeber hülsenartig ausgebildet. Bevorzugt ist das sekundäre Zahnrad entweder in der Ausnehmung an der zweiten Seite der Hydraulikeinheit angeordnet oder außerhalb der Hydraulikeinheit an der zweiten Seite. Der Winkelgeber ist insbesondere innerhalb des sekundären Zahnrads angeordnet und kann von einer zusätzlichen - insbesondere ferromagnetischen - Metallhülse umgeben sein. Die Metallhülse hat den Vorteil, dass sie den Winkelgeber gegen externe magnetische Störfelder abschirmt. Zudem verstärkt sich mit der Hülse vorteilhaft die Feldstärke des Winkelgebers.
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Eine Ausbildung des Winkelsensorsystems mit einem magnetfeldsensierenden Winkelnehmer und einem magnetfelderzeugenden Winkelgeber in Form einer Hülse verbessert die Steueranordnung hinsichtlich der Verringerung von magnetischen Störungen nach außen durch den Winkelgeber (Störung anderer Komponenten) sowie eine Störunterdrückung nach innen (Schirmung Winkelsensorsystem) durch externe, magnetische Störfelder. Es verringern sich also gegenseitige, magnetische Störungen der einzelnen Komponenten erheblich, so dass Verfälschungen des Messergebnisses verringert bzw. minimiert werden. Durch die Wahl eines hülsenartigen Winkelgebers sind zudem zusätzliche Schirmungskomponenten wie Bleche etc. nicht notwendig.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Winkelnehmermodul in der durch die hülsenartige Ausbildung des Winkelgebers existierenden Ausnehmung des Winkelgebers positioniert. Das Winkelnehmermodul ist bevorzugt länglich - insbesondere zylindrisch oder fingerartig - ausgebildet und weist bevorzugt die bereits beschriebenen Montageausformungen auf. Das Ende des Winkelnehmermoduls, in welchem der Winkelnehmer angeordnet ist, wird derart positioniert, dass es sich in der Hülse (Winkelgeber) befindet. Der Winkelgeber dreht sich entsprechend der Bewegung des Rotors, so dass der Winkelnehmer diese Bewegung, insbesondere den Winkel, messen kann.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Winkelgeber als Magnet ausgebildet. Der Winkelgeber verändert das ihn umgebene bzw. - bei einem hülsenförmigen Winkelgeber das der Hülse innewohnende bzw. inhärente - Magnetfeld mit seiner Bewegung, so dass der entsprechende Winkelnehmer diese Änderung messen kann. Der Winkelnehmer ist bevorzugt als Sensor, insbesondere als magnetfeldsensitiver Sensor, ausgebildet. Unter den Begriff „Winkelnehmer“ fällt im Rahmen der Offenbarung auch, dass es sich um einen Sensor oder mehrere Sensoren handeln kann. Alternativ zu einem magnetfeldsensitiven Sensor ist der Winkelnehmer als induktiver Sensor ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Winkelnehmer als magnetoresistiver Sensor oder als Hallsensor ausgebildet. Insbesondere kann der Sensor auch auf einer Mischform aus magnetoresistivem Sensor und Hallsensor beruhen. Alternativ wird die Mischform aus einem induktiven Sensor mit entweder einem magnetoresistiven Sensor oder einem Hallsensor gebildet.
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Der Hülsenmagnet (Winkelgeber) im sekundären Zahnrad sowie das Winkelnehmermodul (mit dem Winkelnehmer) sind insbesondere bevorzugt mechanisch konstruktiv mit der HCU verbunden. Die Toleranzkette zwischen den beiden Teilen ist daher sehr gering und es ergibt sich eine hohe Präzision der Positionierung. Dadurch können Anforderungen an die Komponenten gesenkt (Kostenersparnis) oder höhere Genauigkeiten der Messung realisiert werden.
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Alternativ zu dem oben beschriebenen Winkelnehmermodul umfasst das Winkelnehmermodul eine Leiterplatte, auf der der Winkelnehmer angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte auf einen Metallrahmen laminiert, welcher zum Einpressen in der HCU dient. Die Leiterplatte kann als Einheit mit dem Pedalwegsensor verbunden und eingebaut werden. Der Winkelnehmer ist insbesondere bevorzugt mittels eines Sockels auf der Leiterplatte angeordnet.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Messen eines Winkels mittels der bisher beschriebenen Steueranordnung. Es werden u.a. folgende Schritte durchgeführt:
- - Übertragen der Bewegung des Rotors auf das primäre und anschließend auf das sekundäre Zahnrad,
- - Übertragen der Bewegung des sekundären Zahnrads auf den Winkelgeber,
- - Messen der Änderung des Magnetfelds durch die Bewegung des Winkelgebers von dem Winkelnehmer,
- - Übertragen des gemessenen Signals über die Leitungen an die mindestens eine Kontaktierungsfläche,
- - Übertragen des Signals von der Kontaktierungsfläche über die Verbindungsmittel, insbesondere Federkontakte, an die Elektronikeinheit,
- - Berechnen der Winkeländerung in der Elektronikeinheit mittels z.B. einer Recheneinheit wie einem Mikroprozessor.
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Das Verfahren bei der Montage der Steueranordnung umfasst u.a. bevorzugt folgende Schritte:
- - Führen des Winkelnehmermoduls durch bzw. in die Ausnehmung der Hydraulikeinheit bis zu dem Punkt, an dem die Montageausformungen eine der Seiten der Hydraulikeinheit berühren,
- - Kalibrieren von Winkelnehmer und Winkelgeber aufeinander mittels eines Prüfstands, wobei die Steueranordnung nicht komplett montiert ist.
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Das Führen bzw. Einstecken des Winkelnehmermoduls in die Ausnehmung der HCU kann sowohl ausgehend von der ersten Seite der Hydraulikeinheit als auch ausgehend von der zweiten Seite der Hydraulikeinheit erfolgen.
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Es ist möglich, das Getriebe samt Hülsenmagnet (integriert in dem sekundären Zahnrad) und den Motor bereits so weit vorzufertigen, dass mit einem prüfstandsseitigen Sensorelement die Stellung von Motor zu Magneten bereits abgestimmt werden kann.
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Es ist weiterhin möglich, bei der Montage des Motors und des Getriebes (primäres und sekundäres Zahnrad) mit der HCU auch das finale Winkelnehmermodul bereits an der zweiten Seite der Hydraulikeinheit zu montieren. Damit wird eine präzise Abstimmung von Motor und Magnet (Winkelgeber) ermöglicht. Gleichzeitig kann die Baugruppe aus Motor und Magnet bereits frühzeitig in der Fertigungskette überprüft und fehlerhafte Teile vom weiteren Produktionslauf ausgeschlossen werden. Der Ausschuss an Teilen wird somit verringert. Der Magnet ist zudem früh in der Fertigungskette gegen ferromagnetische Fremdkörper geschützt, da er zwischen Hydraulikeinheit und bereits montiertem Motor unzugänglich ist.
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Durch die Erfindung ist ein Tausch der ECU (Reparatur in einer Werkstatt) nach dem finalen Zusammenbau der Steueranordnung sehr einfach möglich, da der Winkelsensor nicht mehr Teil der ECU ist, und somit nicht getauscht wird. Ein erneutes Motoralignment nach dem ECU Tausch ist daher nicht notwendig. Außerdem bleibt bei der Demontage der ECU der Magnet (Winkelgeber) geschützt verbaut zwischen HCU und Motor und kann so nicht beschädigt oder verschmutzt werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung der Steueranordnung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Bremssystem für ein Fahrzeug oder in einem Fahrzeug.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich auch aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren.
In schematischer Darstellung zeigen beispielhaft:
- 1 einen Teil einer Steueranordnung gemäß dem Stand der Technik in Schnittdarstellung,
- 2 einen Teil einer Steueranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schnittdarstellung,
- 3 einen Teil einer Steueranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schnittdarstellung,
- 4 einen Teil einer Steueranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schnittdarstellung,
- 5 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Winkelnehmermodul aus 2.
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1 zeigt einen Teil einer Steueranordnung 1' gemäß dem Stand der Technik. Die Steueranordnung 1' umfasst eine HCU (Hydraulikeinheit) 10', einen Motor bzw. Motoreinheit 11' und eine ECU (Elektronikeinheit) 12', wobei die ECU hier symbolisch als Leiterplatte gezeigt ist. Die Anordnung 1' weist einen Winkelgeber (Magnet) 21' auf, der in der Nähe eines Winkelnehmers (Sensor) 31' angeordnet ist. Dabei sind Winkelgeber 21' und Winkelnehmer 31' von einem Schirmblech 53 umgeben, um Störungen zu vermeiden. Der Winkelnehmer 31' ist an der Leiterplatte 12' der ECU befestigt. Der Winkelgeber 21' ist an einer Welle 50' montiert, wobei die Welle 50' durch die HCU 10' gesteckt ist und der Winkelgeber 21' als Kopfstück an der Welle 50' auf der ECU-zugewandten Seite der HCU 10' angeordnet ist. Die Welle 50' ist in einem Lager 51' gehalten. Am gegenüberliegenden Ende der Welle 50' befindet sich ein Aufnehmer 52', welcher mit einem Zahnrad 24' verbunden ist.
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Die Motorposition wird vom Motor 11' über das Zahnrad 24' und die Welle 50' an den Winkelgeber 21' übertragen. Der Winkelnehmer 31' misst die Position und gibt die Daten an eine Recheneinheit in der ECU 12' weiter. Insgesamt stellt dies eine aufwendige, mechanische Lösung dar, bei der zusätzliche Schirmungsmaßnahmen, wie über das Schirmblech 53, vorgesehen sein müssen.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Steueranordnung 1 gemäß der Erfindung. Die Steueranordnung 1 weist eine Hydraulikeinheit 10, eine Motoreinheit bzw. einen Motor 11 und eine Elektronikeinheit 12 auf. In einer Ausnehmung 62 der Hydraulikeinheit 10 ist ein Winkelnehmermodul 22 angeordnet, welches vorzugsweise eine zylindrische oder fingerartige Form aufweist. Das Winkelnehmermodul 22 weist ein Gehäuse auf, von dessen Grundkörper ausgehend Montageausformungen 33 ausgebildet sind. Diese dienen zur Vereinfachung der Montage. Beim Schieben des Winkelnehmermoduls 22 in die Ausnehmung der Hydraulikeinheit 10 wird durch die Montageausformungen 33 auf einfache Weise eine genaue Positionierung in der Ausnehmung 62 erreicht. Der untere Teil des Winkelnehmermoduls 22 (zweite Seite der Hydraulikeinheit 10 an der Motoreinheit 11) ragt in einen hülsenartig ausgestalteten Winkelgeber 21 hinein. Dieser ist von einem Zahnrad 24 und Lagern 51 umgeben. Am oberen Ende des Winkelnehmermoduls 22 (erste Seite der Hydraulikeinheit 10 an der Elektronikeinheit 12) sind ein oder mehrere Kontaktierungsflächen 32 angeordnet, welche über Federkontakte 34 mit der Leiterplatte 12 der ECU verbunden sind.
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Das Winkelnehmermodul 22 schließt in diesem Beispiel an der ersten Seite der HCU 10 mit dessen Außenkante ab. An der zweiten Seite der HCU 10 ist der Verbund aus Magnet 21, Lagern 51 und Zahnrad 24 innerhalb der HCU 10 verortet und schließt auch hier mit der entsprechenden Außenkante ab. Das Winkelnehmermodul 22 ragt nicht bis zur Außenkante in den Magnet 21 hinein. Für die Montage wird zunächst das Winkelnehmermodul 22 auf einfache Weise von der zweiten Seite der HCU 10 in die Ausnehmung 62 eingesteckt, wobei die Montageausformungen für eine korrekte Positionierung sorgen. Anschließend werden der Magnet 21, das Zahnrad 24 und das Lager 51 eingesetzt.
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Die gesamte Messeinrichtung zum Messen des Motorwinkels ist somit - im Gegensatz zum Stand der Technik - in der Hydraulikeinheit 10 angeordnet. Damit werden Platz in der ECU 12 sowie Aufwand und Kosten bei der Montage eingespart. Zudem ist keine präzise Ausrichtung zwischen ECU 12 und HCU 10 mehr notwendig.
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3 zeigt eine erste alternative Ausbildung der Steueranordnung zu der Ausbildung in 2. Abweichend zu der Darstellung in 2 schließt das Winkelnehmermodul 22 nun nicht mehr mit der Außenkante der HCU 10 ab, sondern ragt durch seine Montageausformungen 33 über die Außenseite der HCU 10 hinaus. Die Montage erfolgt somit von der Seite der ECU 12 (erste Seite der HCU 10), indem das Winkelnehmermodul 22 in die Ausnehmung 62 eingeschoben wird.
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An bzw. in diesen Montageausformungen 33 sind hierbei die Kontaktierungsflächen 32 angeordnet, welche über die Federkontakte 34 mit der Leiterplatte 12 der ECU verbunden sind. Zudem sind in diesem Beispiel Leitungen 36 gezeigt, welche den eigentlichen Winkelnehmer 31 an der zweiten Seite der HCU 10 mit den Kontaktierungsflächen 32 elektrisch verbinden. Die Leitungen 36 und der Winkelnehmer 31 sind ebenfalls für das Ausführungsbeispiel in 2 vorgesehen und dort lediglich nicht dargestellt. Der Winkelnehmer 31 kann als ein oder mehrere magnetische Sensoren - vorzugsweise magnetoresistive Sensoren oder einer Mischung aus magnetoresistiven und Hall-Sensoren ausgebildet sein. Zusätzlich ist ein primäres Zahnrad 66 dargestellt, welches an der Motoreinheit 11 platziert bzw. mit dem Rotor des Motors verbunden ist. Ferner ist der Winkelgeber (Magnet) 21 von einer Metallhülse 60 umgeben. Der Winkelnehmer 31, das Zahnrad 24 und die Metallhülse 60 liegen in diesem Beispiel außerhalb der HCU 10.
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4 zeigt eine weitere Alternative zu den dargestellten Ausführungsformen in 2 und 3, wobei Details teilweise nur schematisch angedeutet sind (z.B. die Leitungen 36) . Hier ist ein weiteres Beispiel gezeigt, bei der eine Montage von der zweiten Seite der HCU 10 (Motorseite) erfolgt. Das Winkelnehmermodul 22 ragt dabei sowohl an der ersten Seite der HCU 10 als auch an der zweiten Seite der HCU 10 aus der HCU 10 heraus.
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5 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Winkelnehmermodul 22 nach 2 mit einem Gehäuse 35. Dargestellt sind der Grundkörper 68 des Winkelnehmermoduls 22 und die Montageausformungen 33, die vom Grundkörper 68 abgehen bzw. aus dem Grundkörper 68 herausragen. Am unteren Ende ist ein Winkelnehmer 31 angeordnet, welcher über Leitungen 36 mit Kontaktierungsflächen 32 elektrisch verbunden ist. Ausgehend von dem Winkelnehmer 31 (z.B. ausgebildet als ein oder mehrere magnetische Sensorelemente) kann somit eine Datenübertragung über die Leitungen 36 und die Kontaktierungsflächen 32 an die ECU 12 stattfinden.
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Weitere Informationen zur Erfindung:
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Im Gegensatz zu der bisherigen Lösung wird ein Winkelnehmermodul anstatt der Welle in der HCU montiert. Dieses Winkelnehmermodul umfasst ein fingerartiges Gehäuse oder Körper, ein oder mehrere Sensorelemente (Winkelnehmer), mehrere elektrische Leitungen zur Signalübertragung, Passformen (Montageausformungen) zur Montage und Ausrichtung und Kontaktierungsflächen zur elektrischen Kontaktierung.
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Auf der HCU Seite ragt das Winkelnehmermodul in einen hülsenartig geformten Magneten (Winkelgeber) hinein, der ein integraler Bestandteil eines angetriebenen Zahnrads einer Getriebestufe ist. Diese Getriebestufe wird wie in der bisherigen Lösung vom Motor angetrieben.
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Auf der ECU-Seite ragt das Winkelnehmermodul nicht oder nur kaum aus der Oberfläche der HCU heraus. Durch Kontaktflächen auf der Oberseite des Winkelnehmermoduls (der ECU zugewandt) wird das Winkelnehmermodul durch Federkontakte mit der ECU elektrisch verbunden.
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Die Montage des Winkelnehmermoduls kann sowohl von der Motorseite als auch von der ECU-Seite her in die HCU erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1'
- Steueranordnung
- 10, 10'
- Hydraulikeinheit (HCU)
- 11, 11'
- Motor bzw. Motoreinheit
- 12, 12'
- Elektronikeinheit (ECU) bzw. ECU-Leiterplatte
- 21, 21'
- Winkelgeber (Magnet)
- 22
- Winkelnehmermodul
- 24, 24'
- sekundäres Zahnrad
- 31, 31'
- Winkelnehmer (Sensor)
- 32
- Kontaktierungsflächen
- 33
- Montageausformungen
- 34
- Federkontakte
- 35
- Gehäuse des Winkelnehmermoduls
- 36
- Leitungen (elektr.) zur Datenübertragung
- 50'
- Welle
- 51, 51'
- Lager
- 52'
- Aufnehmer
- 53'
- Schirmbleche
- 60
- Metallhülse
- 62
- Ausnehmung bzw. Bohrung in der HCU
- 66
- primäres Zahnrad
- 68
- Grundkörper des Winkelnehmermoduls
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 201210213216 A1 [0010]
- DE 102013202350 A1 [0010]
