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Die vorliegende Erfindung betrifft Sensoren im Allgemeinen. Im Besonderen betrifft diese Erfindung Sensoren zur Verwendung mit Fahrzeugbremssystemen.
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Sensoren werden häufig auf dem Gebiet der Pedalsteuerung zur Messung von Eigenschaften wie der Drehung verwendet. Diese Sensoren sind typischerweise an einem Drehpunkt innerhalb einer Pedalbaugruppe befestigt, um die Drehung des Pedals zu messen. Diese Sensoren nutzen zur Messung von Bewegung und Verlagerung den Hall-Effekt oder andere bekannte Prinzipien. Das Sensormodul umfasst separate Sensortypen wie Hall-Effekt- und/oder induktive Sensoren. Es ist nicht bekannt, innerhalb eines elektronischen Bremssystems einen Drehbewegungssensor zusammen mit einem Linearsensor zu kombinieren. Weiterhin ist es nicht bekannt, einen Drehbewegungssensor mit einem Linearsensor innerhalb derselben Vorrichtung zu kombinieren, um Teile, Gewicht und Herstellungskosten zu minimieren. Daher wäre es vorteilhaft eine Sensorbaugruppe zur Verfügung zu stellen, die diese in Verbindung mit einem elektronischen Bremssystem verwendeten Drehbewegungs- und Linearsensoren umfasst. Ferner wäre es vorteilhaft, sowohl Hall-Effekt- als auch induktive Sensoren vorzusehen, um von beiden die Vorteile für eine beste Systemleistung zu nutzen und um durch den Kunden vorgegebene Gehäuseauflagen umzusetzen.
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Es wird eine Sensorbaugruppe zur Verfügung gestellt, die einen Drehbewegungssensor zur Ausbildung einer Sensorbaugruppe in Kombination mit Linearsensoren aufweist. Die Sensoren sind zusammen montiert und mit einem Umspritzmaterial eingekapselt. Der Drehbewegungssensor (induktiv) der vorliegenden Erfindung ist zur Messung der Drehbewegung eines Gleichstrommotors in einem elektronischen Bremssystem verwendbar. Zwei unabhängige Linearsensoren (Hall-Effekt) sind zur Messung der Bremsverstärkerbewegung oder der linearen Distanz der Bremspedalbewegung in einem elektronischen Bremssystem ausgebildet. Ferner ist ein Weckschalter-Schaltkreis in einem der Linearsensoren integriert, um das System „aufzuwecken”, wenn der Fahrer das Pedal in dem elektronischen Bremssystem niederdrückt. Dieser Schalter wird typischerweise beim ersten Niederdrücken des Pedals aktiviert, wenn der Benutzer zuerst beginnt das Fahrzeug zu führen. Das Sensormodul umfasst separate Sensortypen wie Hall-Effekt oder induktive Sensoren. Die vorliegende Erfindung umfasst sowohl Hall-Effekt- als auch induktive Sensoren, um die Vorteile von beiden zur Erreichung einer besten Systemleistung zu nutzen.
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Eine Sensorbaugruppe für ein elektronisches Fahrzeugbremssystem umfasst ein Gehäuse, zumindest einen Linearsensor, wobei der zumindest eine Sensor innerhalb des Gehäuses enthalten ist, wobei der Linearsensor zu Messung der durch ein Bremspedal zurückgelegten linearen Distanz ausgebildet ist. Die Baugruppe umfasst weiterhin einen Drehbewegungssensor, wobei der Drehbewegungssensor im selben Gehäuse enthalten ist, und wobei der Drehbewegungssensor zur Messung einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors in dem elektronischen Bremssystem ausgebildet ist. Der Drehbewegungssensor und der zumindest eine Linearsensor stehen jeweils in Kommunikation mit einer Bremssteuerungseinheit. Das Gehäuse ist um sowohl den zumindest einen Linearsensor als auch den Drehbewegungssensor gespritzt. Der zumindest eine Linearsensor und der zumindest eine Drehbewegungssensor sind innerhalb des Gehäuses eingekapselt. Der zumindest eine Linearsensor ist ein Hall-Effekt-Sensor. Ein Weckschalter-Schaltkreis ist in zumindest einem der Linearsensoren integriert, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Bremspedal in dem elektronischen Bremssystem niederdrückt. Der Drehbewegungssensor ist ein induktiver Sensor.
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Eine Sensorbaugruppe für ein elektronisches Fahrzeugbremssystem weist zumindest einen Linearsensor auf, der durch ein Einkapselmaterial eingekapselt ist. Der Linearsensor ist zur Messung einer durch ein Bremspedal zurückgelegten linearen Distanz ausgebildet. Ein mit dem zumindest einem Linearsensor verbundener Drehbewegungssensor wird zur Verfügung gestellt, wobei der Drehbewegungssensor durch dasselbe Einkapselmaterial ebenfalls eingekapselt ist, und wobei der Drehbewegungssensor zur Messung einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors in dem elektronischen Bremssystem ausgebildet ist. Der Drehbewegungssensor und der zumindest eine Linearsensor stehen jeweils in Kommunikation mit einer Bremssteuerungseinheit. Der zumindest eine Linearsensor ist ein Hall-Effekt-Sensor, der ferner eine PCB umfasst. Ein Weckschalter-Schaltkreis ist in zumindest einem der Linearsensoren integriert, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Bremspedal in dem elektronischen Bremssystem niederdrückt. Der Drehbewegungssensor ist ein induktiver Sensor. Der Linearsensor umfasst zumindest einen zur Messung einer Bewegung einer mit einem Pedal verbundenen Druckstange verwendbaren Magneten. Die Magneten sind an einer PCB befestigt. Der Linearsensor ist mittels eines Magneten mit dem Bremspedal verbunden. Ein mit zumindest einem Linearsensor verbundener Weckschalter wird zur Verfügung gestellt, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt.
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Eine Sensorbaugruppe für ein elektronisches Fahrzeugbremssystem umfasst ein Gehäuse, zumindest einen mit dem Gehäuse verbundenen Linearsensor, wobei der zumindest eine Linearsensor durch ein Einkapselmaterial eingekapselt ist, wobei der Linearsensor zur Messung einer durch ein Bremspedal zurückgelegten linearen Distanz ausgebildet ist und einen ebenfalls mit dem Gehäuse verbundener Drehbewegungssensor, wobei der Drehbewegungssensor von dem zumindest einem Linearsensor beabstandet ist, wobei der Drehbewegungssensor durch ein separates Einkapselmaterial ebenfalls eingekapselt ist, wobei der Drehbewegungssensor zur Messung in einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors in einem elektronischen Bremssystem ausgebildet ist, und wobei der Drehbewegungssensor und der zumindest eine Linearsensor jeweils in Kommunikation mit einer Bremssteuerungseinheit stehen. Das Gehäuse ist sowohl um den zumindest einen Linearsensor als auch um den Drehbewegungssensor gespritzt. Der zumindest eine Linearsensor und der zumindest eine Drehbewegungssensor sind innerhalb eines Gehäuses eingekapselt. Der zumindest eine Linearsensor ist ein Hall-Effekt-Sensor. Ein Weckschalter-Schaltkreis ist in zumindest einem der Linearsensoren integriert, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Bremspedal in dem elektronischen Bremssystem niederdrückt. Der Drehbewegungssensor ist ein induktiver Sensor. Der Linearsensor weist zumindest einen zur Messung der Bewegung einer mit einem Pedal verbundenen Druckstange verwendbaren Magneten auf. Die Magneten sind an einer PCB befestigt. Der Linearsensor ist mittels eines Magneten mit dem Bremspedal verbunden. Ein mit dem zumindest einem Linearsensor verbundener Weckschalter wird zur Verfügung gestellt, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt.
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1 zeigt eine perspektivischer Ansicht der im Einkapselmaterial enthaltenen Sensoren gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Linearsensoren und Druckstangen;
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3 zeigt eine Seiten- und partielle Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Sensorbaugruppe;
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4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Sensorbaugruppe der ersten Ausführungsform;
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5 zeigt eine untere perspektivische Ansicht eines Teils der Sensorbaugruppe ohne Drehbewegungssensor;
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einkapselmaterial;
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht der PCB und der Magneten der Sensorbaugruppe mit die Bewegung der Druckstangen illustrierenden Richtungspfeilen;
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8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Umgebung der Sensorbaugruppe, wobei die Sensorbaugruppe mit einem Gleichstrommotor und einem Bremspedal verbunden ist;
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Sensorbaugruppe;
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10 zeigt eine alternative perspektivische Ansicht von einer zweiten Ausführungsform der Sensorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung mit Einkapselmaterial;
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11 zeigt eine alternative perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Sensorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Einkapselmaterial;
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12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Sensorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
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13 zeigt eine perspektivische Ansicht des Linearsensors der dritten Ausführungsform der Sensorbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
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14 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung des Linearsensors der dritten Ausführungsform der Sensorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
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15 zeigt eine perspektivische Ansicht des Drehbewegungssensors der dritten Ausführungsform der Sensorbaugruppe der vorliegenden Erfindung mit Einkapselmaterial;
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16 zeigt eine perspektivische Ansicht des Drehbewegungssensors der dritten Ausführungsform der Sensorbaugruppe der vorliegenden Erfindung; und
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17 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform unter Verwendung eines Paars Federn in Verbindung mit dem Linearsensor.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen mit Linearsensoren kombinierten Drehbewegungssensor zur Ausbildung einer Sensorbaugruppe zur Verfügung, um das Verpacken zu unterstützen (damit die Sensorbaugruppe alles zusammen enthält). Die Anordnung ermöglicht auch, dass die gesamte Sensorbaugruppe vollständig durch das Einkapselmaterial eingekapselt ist. Das Einkapselmaterial unterstützt den Schutz der Sensoren vor Beschädigungen, Staub, Wasser etc. und anderen Umweltfaktoren. Das Einkapselmaterial kann auch Geräusche reduzieren. Die vollständig mit dem Einkapselungsmaterial zusammengebaute Sensorbaugruppe stellt dem Kunden und/oder Hersteller ein montagefertiges Gehäuse zur Verfügung. Die Sensoren werden zusammen montiert und mit einem Umspritzmaterial eingekapselt. Der Drehbewegungssensor (induktiv) der vorliegenden Erfindung ist zur Messung einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors in einem elektronischen Bremssystem verwendbar. Zwei unabhängige lineare Sensoren (Hall-Effekt) sind zur Messung der Bremsverstärkerbewegung oder der linearen Distanz der Bremspedalbewegung in einem elektronischen Bremssystem verwendbar. Ein Weckschalter-Schaltkreis ist ferner in einem der Linearsensoren integriert, um das System ”aufzuwecken”, wenn der Fahrer das Pedal in dem elektronischen Bremssystem niederdrückt. Dieser Schalter wird typischerweise beim ersten Niederdrücken des Pedals aktiviert, wenn der Fahrer zuerst beginnt das Fahrzeug zu führen. Das Sensormodul umfasst separate Sensortypen wie Hall-Effekt- oder induktive Sensoren. Die vorliegende Erfindung umfasst sowohl Hall-Effekt- und/oder induktive Sensoren, um die Vorteile von beiden zur Erreichung einer besten Systemleistung zu nutzen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Einkapselmaterials 13, das auf der Sensorbaugruppe 12 zur Verfügung gestellt wird. Das Einkapselmaterial 13 wird um die Sensorbaugruppe 12, wie in 1 gezeigt, gespritzt. Das Einkapselmaterial 13 umfasst einen Drehabschnitt 14 und einen Linearabschnitt 16. Ein Steckerabschnitt 18 wird ferner zur Verfügung gestellt, um die Sensoren mit einer elektronischen Steuerungseinheit oder einem anderen Computer oder Prozessor zu verbinden. Die Sensorbaugruppe 12 umfasst einen Drehbewegungssensor 20. Der Drehbewegungssensor 20 wird innerhalb des Drehabschnitts 14 des Einkapselmaterials 13 eingekapselt zur Verfügung gestellt. Der Drehbewegungssensor 20 umfasst einen kreisrunden Abschnitt 40 mit einer Öffnung 22. Der Drehbewegungssensor 20 umfasst einen oberen ebenen Abschnitt 44, der zur Verbindung mit dem Linearsensor 24 ausgebildet ist. Eine Mehrzahl von Öffnungen werden zur Verfügung gestellt, die es ermöglichen, den Linearsensor mit dem Drehbewegungssensor an dem oberen ebenen Abschnitt 44 zu verbinden.
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Ein Anschlussblock 26 ist mit dem oberen Ende des Drehbewegungssensors 20 verbunden. Der Anschlussblock 26 ist ein 22-Anschlussstecker-Anschlussblock 30, der zum Verbinden mit der elektronischen Fahrzeugsteuerungseinheit verwendbar ist. Der Anschlussblock 26 ist mit dem Einkapselmaterial 13 am Anschlussblockabschnitt 18 des Einkapselmaterials eingekapselt. Die Anschlussstecker 30 sind zur Verbindung mit einem weiblichen Verbindungsabschnitt für eine direkte Verbindung mit der elektronischen Steuereinheit verwendbar (nicht gezeigt).
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Der Linearsensor 24 wird innerhalb des Linearabschnitts 16 des Einkapselmaterials 13 eingekapselt zur Verfügung gestellt. Der Linearsensor 24 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zum Drehbewegungssensor 20 und von diesem weg. Der Linearsensor 24 umfasst den Sensorabschnitt 54 mit dem Anschlusssteckerabschnitt 54. Der Anschlusssteckerabschnitt 54 ist verwendbar, um die Linearschaltkreise und die Weckschaltkreise des Drehbewegungssensors 20 und des Anschlussblocks 26 zu verbinden. Der Linearsensor und die PCB 52 umfassen ferner zwei Hall-Effekt-Chips 56 zur linearen Messung. Die PCB 52 umfasst ferner einen Weckschalter-Schaltkreis (nicht gezeigt). Die PCB 52 ist unterhalb der linearen Sensorbaugruppe 20 befestigt.
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2 zeigt die Baugruppe des Linearsensors 20. Der Linearsensor 20 umfasst Öffnungen 58 im Einkapselmaterial 13. Lineare Röhren 64 sind innerhalb der Öffnungen 58 zur Verfügung gestellt. Druckstangen 60 und Magnete 62 sind in den linearen Röhren 64 eingesetzt. Die linearen Röhren 64 und eine im wesentlichen ebene Abschirmung 66 sind, wie in 14 gezeigt, zu einem Kunststoffabschnitt 72 gespritzt. Die linearen Röhren 64 werden in den umspritzten Kunststoffabschnitt 72 eingepresst. Die PCB 52 ist unterhalb des umspritzten Kunststoffabschnitts 72 befestigt. Wenn die Druckstangen 60 und die Magnete 62 in die Linearröhren 64 rein und raus bewegt werden (beispielsweise bei Verbindung mit einem Bremspedal), wird die lineare Distanz des Bremspedalssystem gemessen, da sich die Magneten 62 und die Druckstangen 60 innerhalb der linearen Röhren 64 bewegen und durch die PCB 52 und die Hall-Effekt-Chips 64 erfasst werden. Diese Information wird durch den Anschlussblock 26 an die elektronische Steuerungseinheit zur Verarbeitung übermittelt.
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5 zeigt, wie der Linearsensor 24 mit dem Drehbewegungssensor 20 verbunden ist. Eine Verbindungsplatte 70 (kann Teil des umspritzten Abschnitts 72 sein) wird mit dem Linearsensor 24 an einer Position senkrecht zu den linearen Röhren 64 verbunden zur Verfügung gestellt. Die Verbindungsplatte 70 kann optional an den Linearsensor 24 geschweißt sein (oder mittels Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln befestigt sein). In der vorliegenden Ausführungsform ist der Linearsensor 24 an den Drehbewegungssensor 20 gelötet. Diese Verbindung ist in 16 gezeigt. In alternativen Ausführungsformen sind die Bauteile mittels Stecker oder durch Wärmekontaktnieten miteinander verbunden.
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6 zeigt die Sensorbaugruppe 12 vor der Einkapselung mit einem theoretischen Einkapselmaterial 25, das um die Baugruppe herum zur Verfügung gestellt ist. Das Einkapselmaterial kann auch über den Linearsensor und den Drehbewegungssensor separat zur Verfügung gestellt sein und an einem separaten Gehäuse befestigt sein. Nachdem die Sensorbaugruppe 12 miteinander verbunden ist, versiegelt ein Einkapselmaterial 13 alle elektronischen Komponenten vollständig miteinander. Das Einkapselmaterial um die Sensorbaugruppe 12 herum führt zu einer endgültigen Form, die einen Verbinder umfasst und zusätzlich die mehrfachen Sensoren verbindet und eine Versiegelung der elektronischen Komponenten zur Verfügung stellt. Die gesamte Sensorbaugruppe 12 wird eingekapselt und zu einer Form mit einem duroplastischen Material in einem Niederdruckformgebungsverfahren gegossen. Der Hauptverbinder oder Anschlussblockabschnitt 18 des Einkapselmaterials 13 wird mit einem Niederdruckformgebungsverfahren geformt. Das Einkapselmaterial 13 verhindert eine Beschädigung der Sensorbaugruppe 10 und schützt die Sensorbaugruppe 12 ferner vor Umweltbedingungen wie Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen.
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Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsformen ist in den 9 bis 11 gezeigt. Diese zweite Ausführungsform ist ähnlich zur ersten oben beschriebenen Ausbildung mit der Ausnahme, dass nur eine PCB benötigt wird. Wie in den 1 bis 8 gezeigt, werden zwei gedruckte Leiterplatten zur Verfügung gestellt. Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt nur eine gedruckte Leiterplatte (PCB) 195 zur Verfügung. Der Hall-Effekt-Chip 197 (in Verbindung mit dem Magneten 162, da der Magnet sich linear bewegt, um lineare Bewegung zu messen) und der induktive Sensor 197 (zur Messung einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors verwendbar) sind beide mit der PCB 195 verbunden. Diese zweite Ausführungsform stellt einen Drehbewegungssensor in Kombination mit Linearsensoren in einer Sensorbaugruppe zur Verfügung. Die Sensoren sind zusammen montiert und mit einem Umspritzmaterial eingekapselt. Der Drehbewegungssensor (induktiv) der vorliegenden Erfindung ist zur Messung einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors in einem elektronischen Bremssystem verwendbar. Zwei unabhängige Linearsensoren (Hall-Effekt) sind zur Messung der Bremsverstärkerbewegung oder der linearen Distanz der Bremspedalbewegung in einem elektronischen Bremssystem verwendbar. Ferner ist ein Weckschalter-Schaltkreis in einem der Linearsensoren integriert, um das System ”aufzuwecken”, wenn der Fahrer das Pedal in dem elektronischen Bremssystem niederdrückt. Dieser Schalter wird typischerweise beim ersten Niederdrücken des Pedals aktiviert, wenn der Fahrer zuerst beginnt, das Fahrzeug zu führen. Die vorliegende Erfindung umfasst sowohl Hall-Effekt- und induktive Sensoren, um die Vorteile von beiden zur Erreichung einer besten Systemleistung zu nutzen.
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9, 10 und 11 zeigen eine perspektivische Ansicht des Einkapselmaterials 13, das über eine Sensorbaugruppe zur Verfügung gestellt wird. Das Material wird ein Duroplast sein, der entweder polyester- oder epoxidbasiert ist. Die Vorteile sind, dass das gesamte Produkt einschließlich Verbinder und jedem Einsatz, einschließlich Röhren, in einem Schritt geformt werden kann, der das finale Produkt ergibt. Die gesamte Sensorbaugruppe wird ebenfalls komplett versiegelt und die Elektronik bedeckt.
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Das Einkapselmaterial 113, wie in den 9, 10 und 11 gezeigt, wird um die Sensorbaugruppe gespritzt. Das Einkapselmaterial 113 umfasst einen Drehabschnitt 120 und einen Linearabschnitt 114.
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Ein Anschlusssteckerabschnitt 118 ist ferner zur Verfügung gestellt, um die Sensoren mit einer elektronischen Steuerungseinheit oder anderem Computer oder Prozessor zu verbinden. Die Sensorbaugruppe umfasst einen Drehbewegungssensor 120. Der Drehbewegungssensor ist innerhalb des Drehabschnitts des Einkapselmaterials 113 eingekapselt zur Verfügung gestellt. Der Drehbewegungssensor 120 umfasst einen kreisförmigen Abschnitt mit einer Öffnung 122. Der Drehbewegungssensor 120 umfasst einen zur Verbindung mit dem Linearsensor 114 ausgebildeten Abschnitt. Eine Vielzahl von Öffnungen ist zur Verfügung gefüllt um zu ermöglichen, dass der Linearsensor mit dem Drehbewegungssensor an einem Abschnitt oder dem Abschnittsensor verbunden wird.
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Ein Anschlussblock 126 ist mit dem Drehbewegungssensor 120 verbunden. Der Anschlussblock 126 ist ein 22-Anschlussstecker-Anschlussblock 30, der zur Verbindung mit einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit verwendbar ist. Der Anschlussblock 126 ist an dem Anschlussblockabschnitt 118 des Einkapselmaterials mit einem Einkapselmaterial 113 eingekapselt. Die Anschlussstecker sind zur Verbindung mit einem weiblichen Verbindungsabschnitt zur direkten Verbindung mit der elektronischen Steuerungseinheit (nicht gezeigt) verwendbar.
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Der Linearsensor 114 ist innerhalb des Linearabschnitts 114 des Einkapselmaterials 113 zur Verfügung gestellt. Der Linearsensor 114 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zum Drehbewegungssensor 120 und von diesem weg. Der Linearsensor 114 umfasst den Sensorabschnitt mit dem Anschlusssteckerabschnitt. Der Anschlusssteckerabschnitt ist verwendbar, um den Linearschaltkreis und den Weckschaltkreis des Drehbewegungssensors 120 mit dem Anschlussblock 126 zu verbinden. Der Linearsensor und die PCB umfassen ferner zwei Hall-Effekt-Chips zur linearen Messung. Der PCB umfasst einen Weckschaltkreis (nicht gezeigt). Die PCB ist unterhalb der linearen Sensorbaugruppe 120 befestigt.
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Die 9, 10 und 11 zeigen den Zusammenbau des Linearsensors 120. Der Linearsensor 120 umfasst Öffnungen in dem Einkapselmaterial 113. Lineare Rohre sind innerhalb der Öffnungen zur Verfügung gestellt. Druckstangen 160 und Magnete sind innerhalb der linearen Röhre eingefügt zur Verfügung gestellt. Die linearen Röhren und eine im Wesentlichen ebene Abschirmung sind in einem Kunststoffabschnitt umspritzt, wie in 9, 10 und 11 gezeigt. Die linearen Röhren sind in den umspritzten Kunststoffabschnitt eingedrückt. Die PCB ist unterhalb der linearen Röhren und dem umspritzten Kunststoffabschnitt befestigt. Wenn die Druckstangen 160 und die Magnete in den linearen Röhren rein und raus bewegt werden (beispielsweise bei Verbindung mit einem Bremspedal), wird die lineare Distanz des Bremspedalsystems gemessen, da die Magnete 62 und die Druckstangen 160 sich innerhalb der linearen Röhren 64 bewegen und durch die PCB und die Hall-Effekt-Chips erfasst werden. Diese Information wird durch den Anschlussblock 216 an die elektronische Steuerungseinheit zur Verarbeitung übermittelt.
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11 zeigt die Sensorbaugruppe vor der Einkapselung. Nachdem die Sensorbaugruppe insgesamt verbunden ist, versiegelt ein Einkapselmaterial 113 vollständig alle elektronischen Komponenten zusammen. Das Einkapselmaterial um die Sensorbaugruppe 12 herum führt zu einer endgültigen Form, die einen Verbinder umfasst und zusätzlich die mehrfachen Sensoren verbindet und eine Versiegelung der elektronischen Komponenten zur Verfügung stellt. Die gesamte Sensorbaugruppe 12 wird eingekapselt und zu einer Form mit einem duroplastischen Material in einem Niederdruckformgebungsverfahren gegossen. Der Hauptverbinder oder Anschlussblockabschnitt des Einkapselmaterials 113 wird mit einem Niederdruckformgebungsverfahren geformt. Das Einkapselmaterial 113 verhindert eine Beschädigung der Sensorbaugruppe und schützt die Sensorbaugruppe ferner vor Umweltbedingungen wie Feuchtigkeit, Staub und anderen Verunreinigungen.
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Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den 12 bis 16 gezeigt. In der dritten Ausführungsform liegen die Drehbewegungs- und Linearsensoren separat in einem Drehbewegungssensormodul und in einem Linearsensormodul vor, um Verpackungsanforderungen zu erfüllen. Das Drehbewegungssensormodul ist in den 15 und 16 gezeigt. Das fertige Modul ist in 12 gezeigt und umfasst einen kreisförmigen Kunststoffringabschnitt zur Unterstützung der Spulen eines typischen Induktionssensors. Eine PCB-Platte ist an einen weiblichen Anschlusssteckerblockverbinder wärmekontaktgenietet. Der Anschlusssteckerblockverbinder ist mit dem Ring verbunden und erstreckt sich vom Ring in einem 90°-Winkel nach außen. Der Anschlussblock ist mit den Spulen durch Anschlussstecker verbunden. Ein Verbinderblock zur Verbindung mit der ECU 290 ist am anderen Ende der PCB befestigt. Das Gehäuse hat drei Durchgangsbohrungen 260, um das Gehäuse an der integrierten Bremssteuerung zu befestigen. Der gesamte Ring, Spule, Anschluss, PCB und Verbinderblock sind umspritzt mit Einkapselmaterial, um als einzelne Einheit, wie in 12 gezeigt, innerhalb des Gehäuses eingeschlossen zu sein. Wie oben beschrieben, misst der Drehbewegungssensor die Drehbewegung eines Gleichstrommotors, wobei ein Abschnitt desselben innerhalb der zentralen Öffnung des Gehäusemoduls rotiert. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Linearsensor 224 und der Drehbewegungssensor 220 voneinander getrennt und beabstandet, aber durch das Gehäuse miteinander verbunden. Sowohl der Linearsensor 224 als auch der Drehbewegungssensor 220 weisen jeweils eine um den jeweiligen Sensor herum geformte Einkapselmatrix 213 auf. In einer alternativen Ausführungsform können das gesamte Gehäuse und die Sensoren 220, 224 eine um diese herum geformte Einkapselmatrix aufweisen.
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Wie in den 13 und 14 gezeigt, umfasst ein Linearsensor 224 eine lineare Röhre 258, die einen umspritzten Magneten aufnimmt, der innerhalb der Röhre gleitet. Der umspritzte Magnet hat ein Ende mit einem Ball 260, der in einer an einer Druckstange geformten Schale aufgenommen ist. Die Druckstange ist wie zuvor mit dem Bremsverstärker verbunden. Ein Weckschaltkreis und ein zwei unabhängige Signale erzeugender ASIC sind an einer linearen PCB-Platte 266 befestigt. Die PCB-Platte 266 ist an einer Kunststoffstütze befestigt, die ein Paar Endabschnitte aufweist, die sich auswärts erstrecken, um die starre Röhre zu stützen. Die starre Röhre ist in die Kunststoffstütze gepresst, um eine einzelne Baugruppe auszubilden. Diese Baugruppe wird zusammen mit einem weiblichen Verbinder für die ECU in einer Gussform angeordnet und mit einem duroplastischen Einkapselmaterial umspritzt. Das Einkapselmaterial bildet ein Gehäuse mit zwei Ösen, die sich auswärts erstrecken, um Durchführungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufzunehmen, die die linearen Module an der integrierten Bremssteuerungseinheit sichern.
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Sowohl das Drehbewegungssensormodul als auch das Linearsensormodul sind elektrisch mit der integrierten Bremssteuerungseinheit über Verbinder verbunden und an der Einheit mittels Befestigungsmitteln befestigt. Die Module funktionieren wie zuvor, um vollständig eingeschlossene Sensoreinheiten zur Verfügung zu stellen. Die Sensoren, die gleichen wie oben beschriebenen, senden Signale zur Bremssteuerungseinheit.
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Linearsensoreinheiten, wie oben beschrieben, werden verwendet, um eine axiale Verlagerung einer Input-Stange zu erfassen. Die axiale Verlagerung kann zur Verarbeitung einer Rückholfunktion verwendet werden. Beispielsweise ist es bekannt, Linearsensoren in Bremspedalanwendungen zu verwenden. Die Input-Stange ist funktional mit dem Bremspedal verbunden und der Linearsensor misst die lineare Verlagerung der Input-Stange. Die lineare Verlagerung wird dann durch das Fahrzeug verarbeitet, um eine korrespondierende Bremsfunktion zu erstellen.
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Solche lineare Sensoranordnungen umfassen einen Sensor zur Fassung eines Objekts, einer Druckstange und einem zur Verbindung der Druckstange mit der Input-Stange ausgebildeten Federmitläufer. Die Input-Stange umfasst einen Schaft und einen radialen Flansch, der an einem proximalen Ende des Schafts angeordnet ist. Der Flansch umfasst eine Befestigungseinrichtung zur Aufnahme eines Endes des Federmitläufers. Das andere Ende des Federmitläufers ist an einem Ende der Druckstange befestigt. Das Objekt ist an einem Ende der Druckstange gegenüber dem Federmitläufer befestigt und die Verlagerung des Objekts wird durch den Sensor gemessen.
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Jedoch erhöht die Verwendung eines Federmitläufers die Verpackungsgröße der Linearsensorbaugruppe, erfordert, dass die Druckstange an einem spezifischen Ort des radialen Flansches befestigt wird und verursacht durch den Einsatz der Feder Geräusche. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine lineare Sensorbaugruppe vorzusehen, wobei die Verpackungsgröße reduziert ist, eine größere Toleranz bei der Befestigung der Druckstange an der Input-Stange zur Verfügung gestellt wird und Betriebsgeräusche reduziert werden.
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Die Linearsensorbaugruppen der vorliegenden Erfindung sind ausgebildet, um die lineare Verlagerung einer Input-Stange zu erfassen. Die lineare Baugruppe stellt eine festes Verhältnis zwischen der Input-Stange und einem Sensorobjekt zur Verfügung, wobei das feste Verhältnis zwischen dem Sensorzielobjekt und der Input-Stange ohne die Verwendung von konventionellen Federmitläufern zur Verfügung gestellt wird, um derart die Verpackungsdimensionen der Baugruppe und die mit dem Betrieb der Feder verbundenen Geräusche zu reduzieren und die Positionstoleranz zu erhöhen, so dass jede verfügbare Position der Input-Stange im Gegensatz zu einer fixen Position in Bezug auf traditionelle Federmitläufer verwendet werden kann.
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Zur Veranschaulichung ist der Linearsensor an einer Input-Stange einer Bremsbaugruppe befestigt gezeigt. Die Input-Stange umfasst einen an einem proximalen Ende der Input-Stange angeordneten radialen Flansch. Der radiale Flansch ist aus einem Material mit einem magnetischen Feld ausgebildet. Die lineare Sensorbaugruppe umfasst einen Sensor, ein Sensorobjekt und eine Druckstangenbaugruppe. Die Druckstangenbaugruppe umfasst eine Druckstange und ein zur Aufnahme einer Befestigung ausgebildetes Gehäuse. Vorzugsweise ist die Befestigung ein Magnet, um so magnetisch mit dem radialen Flansch der Input-Stange zu verbinden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung eines Magneten es ermöglicht, das distale Ende der Druckstange an jedem Ort des radialen Flansches, der innerhalb des bereitgestellten Verpackungsraums zur Verfügung steht, zu befestigen. Daher stellt die Sensorbaugruppe Spielraum für eine Verpackung zur Verfügung.
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Das Objekt ist an einem Ende der Druckstange gegenüber dem Gehäuse befestigt. Der Sensor ist ausgebildet, um die lineare Verlagerung des Objektes zu erfassen. Daher kann die lineare Verlagerung der Input-Stange durch den Sensor gemessen werden. Ferner eliminiert die Verwendung des Magneten die Notwendigkeit eines Federmitläufers und reduziert daher weiterhin die Verpackungsgröße der Sensorbaugruppe in Bezug auf den Stand der Technik. Ferner werden Geräusche durch Verwendung einer Feder eliminiert.
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Allgemein wird eine magnetische Befestigung 180 verwendet, um die Druckstange an einem Ende des Schafts zu halten. Das System verwendet magnetische Anziehungskräfte, um die Druckstange und das zugeordnete Sensorobjekt zu drücken und zu ziehen. Das Zielobjekt muss der Position des Flansches akkurat folgen, da die Bewegung durch die Druckstange übertragen wird. Der Schaft 190 umfasst ein Objekt 192 mit einer Oberfläche 194. Die Oberfläche 194 ist eisenhaltig, um so mit der magnetischen Befestigung 180, die mit der Druckstange 160 verbunden ist, zusammenzuwirken.
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Die magnetische Befestigung 180 begünstigt insbesondere die Verpackung, den Spielraum und die Geräusche im Vergleich zu dem herkömmlichen Federmitläuferkonzept. Die Verpackung der Sensorbaugruppe wird weitestgehend verbessert, da keine Federanordnung nötig ist, um das Sensorelement zurück in die ungedrückte Position zu drücken. Die Positionsspielraum betrifft eine Fügefläche eines Flansches und der Druckstange, da der Magnet im Gegensatz zu einer mechanischen Verbindung an jeder Stelle haften wird (dies ist das Gleiche wie bei einem einfachen Mitläufer und einer Feder für die Rückstellung).
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Geräusche werden weitestgehend reduziert, da keine Feder mit dazugehörenden Metallkontaktgeräuschen, die verursacht werden können, vorhanden ist. Der Magnet am Flansch-Interface weist während des Betriebs keine Relativbewegung auf und ist daher keine Quelle von Geräuschen.
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Nun wird auf 17 Bezug genommen. 17 zeigt eine Ausführungsform der in den 9, 10 und 11 gezeigten Ausführungsform. Anstelle der Nutzung einer Magnetverbindung verwendet das System zwei Federn 190, 192 in Reihe, um gegen den Magneten 162 zurückzudrücken, wenn der Magnet durch das Pedal gedrückt wird (wie durch den Richtungspfeil illustriert). In der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, können die Federn linear sein. Jedoch erlauben Verpackungsvorgaben nicht immer den Platz, den ein lineares Federsystem benötigt. Die Federn 190, 192, die in Reihe vorliegen, stellen eine vergleichbare Kompressionsdistanz zur Verfügung, während eine kleine Verpackungsgröße beibehalten wird. Ein Halter 194, der die beiden Federn auf Position hält, ist zur Verfügung gestellt. Der Halter 194 umfasst zumindest zwei Oberflächen 196, 198, auf welchen die Federn aufliegen und gegendrücken können. Wenn sich der Magnet 162 nach vorne bewegt, wird die Feder 190 zusammengedrückt, und der Halter überträgt einen Teil dieser Kraft auf die zweite Feder 192. Dies ergibt eine vergleichbare Kompressionsdistanz im Vergleich zu einer linearen Federanordnung. Die Baugruppe benötigt zumindest zwei Federn (mehr Federn können auch zur Verfügung gestellt werden) in Reihe, die mittels eines Ausgleichsfederhalters verbunden sind, ungefähr 20 mm Kompression pro Feder werden benötigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist 35 mm installierte Höhe und 15 mm komprimierte Höhe vorhanden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Federn aus Titan aufgrund von Verpackungsanforderungen. Andere Materialien, die erforscht wurden, erfüllten nicht die Zyklusanforderungen (1.6 M Zyklen). Das Federdesign kann zukünftig verfeinert werden, wenn das Lebenszeitzyklusmuster detaillierter ist. Der Magnet 162 kommuniziert mit der PCB und den Hall-Effekt-Sensoren/Chips, die im Gehäuse enthalten sind, wie oben zu den weiteren Ausführungsformen erörtert.
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In allen oben beschriebenen Ausführungsformen stehen die Sensoren in Kommunikation mit einer ECU oder anderen elektronischen Pedalsteuerungssystemen, um Informationen an das Pedalsystem zur Verfügung zu stellen. Da dies ein elektronisches System ist, ist es notwendig Informationen an das System zu übermitteln, um dem System zu sagen, wann es bremsen oder beschleunigen soll.
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Eine Sensorbaugruppe für ein elektronisches Fahrzeugpedalsystem umfasst zumindest einen Linearsensor, wobei der Linearsensor zum Messen einer durch ein Pedal zurückgelegten linearen Distanz ausgebildet ist, einen Drehbewegungssensor, wobei der Drehbewegungssensor mit dem zumindest einen Linearsensor verbunden ist, wobei der Drehbewegungssensor zur Messung einer Drehbewegung eines Gleichstrommotors in dem elektronischen Pedalsystem ausgebildet ist, ein Einkapselmaterial, das sowohl den zumindest einen Linearsensor und den Drehbewegungssensor bedeckt, wobei der Drehbewegungssensor und der zumindest eine Linearsensor jeweils in Kommunikation mit einer Pedalkontrolleinheit (ECU) stehen.
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In einer Ausführungsform ist der zumindest eine Linearsensor ein Hall-Effekt-Sensor, wobei der Linearsensor ferner eine gedruckte Leiterplatte umfasst, wobei ein Hall-Effekt-Chip, der zur Messung einer zurückgelegten linearen Distanz verwendbar ist, an der gedruckten Leiterplatte befestigt ist und in Kommunikation mit einem Magneten des Linearsensors steht. Ferner verwendet der Drehbewegungssensor dieselbe gedruckte Leiterplatte wie der Linearsensor, wobei die gedruckte Leiterplatte auch einen induktiven Sensor umfasst.
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Ein Weckschalter-Schaltkreis kann zumindest in einem der Linearsensoren integriert sein, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Pedal in dem elektronischen Pedalsystem niederdrückt.
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Der Linearsensor und der Drehbewegungssensor können eigene, getrennte gedruckte Leiterplatten aufweisen. In einer Ausführungsform ist der Drehbewegungssensor ein induktiver Sensor. In einer Ausführungsform ist der Linearsensor mittels eines Magneten mit dem Pedal verbunden.
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Ein Weckschalter, der mit dem zumindest einen Linearsensor verbunden ist, kann zur Verfügung gestellt sein, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt. Ein Paar von Federn kann in Serie zur Verfügung gestellt sein, um ein Zurückdrücken des Pedalsystems während des Niederdrückens des Pedals und der Bewegung des Magneten bereitzustellen.
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In einer anderen Ausführung umfasst die Sensorbaugruppe für ein elektronisches Fahrzeugpedalsystem ein Gehäuse (wie in 12 gezeigt, wobei zwei separate Sensoren mit dem Gesamtgehäuse verbunden sind), zumindest einen mit dem Gehäuse verbundenen Linearsensor, wobei der zumindest eine Linearsensor durch ein Einkapselmaterial eingekapselt ist, wobei der Linearsensor zur Messung der durch ein Pedal zurückgelegten linearen Distanz ausgebildet ist, einen ebenfalls mit dem Gehäuse verbundenen Drehbewegungssensor, wobei der Drehbewegungssensor von dem zumindest einen Linearsensor beabstandet ist, wobei der Drehbewegungssensor durch ein separates Einkapselmaterial ebenfalls eingekapselt ist, wobei der Drehbewegungssensor zur Messung der Drehbewegung eines Gleichstrommotors in einem elektronischen Pedalsystem ausgebildet ist, und wobei der Drehbewegungssensor und der zumindest eine Linearsensor jeweils in Kommunikation mit einer Pedalsteuerungseinheit (ECU) stehen.
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Das Gehäuse kann um sowohl den zumindest einen Linearsensor und den Drehbewegungssensor gespritzt sein. Der zumindest eine Linearsensor und der zumindest eine Drehbewegungssensor können innerhalb des Gehäuses eingekapselt sein. Der zumindest eine Linearsensor kann ein Hall-Effekt-Sensor sein. Ein Weckschalter-Schaltkreis kann in zumindest einem der Linearsensoren integriert sein, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Pedal in dem elektronischen Pedalsystem niederdrückt. Der Drehbewegungssensor ist ein induktiver Sensor. Der Linearsensor kann zumindest einen Magneten umfassen, der zur Messung einer Bewegung einer mit einem Pedal verbundenen Druckstange verwendbar ist. Die Magneten (oder Hall-Effekt-Chips) können an einer PCB befestigt sein. Die Linearsensoren können mittels eines Magneten mit dem Pedal verbunden sein. Ein Weckschalter kann mit dem zumindest einen Linearsensor verbunden sein, um das System aufzuwecken, wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die veranschaulichenden Beispiele und Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden. Die Ausführungsformen sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken. Methoden, Vorrichtungen, Zusammenstellungen und ähnliches hier Beschriebenes sind beispielhaft und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken. Änderungen und andere Verwendungen hierzu werden dem Fachmann eingängig sein. Der Schutzbereich der Erfindung ist definiert durch den Schutzbereich der angefügten Ansprüche.
