JP2015507174A - 共通のハウジング内に変位センサと圧力センサを備えるセンサモジュール - Google Patents

Abstract

センサモジュールがハウジングを備え、前記ハウジング内には第１の変位センサと第１の圧力センサが配置される。前記センサモジュールは、第２の変位センサと第２の圧力センサを有することができる。前記モジュールは、自動車のカップリング、例えば、トラックのデュアルカップリングを監視するために設けられている。

Description

本発明は、請求項１に記載のセンサモジュールに関する。

センサモジュールの様々な構成が先行技術により知られている。センサモジュールを使用して自動車のカップリング、特にトラックのカップリングを監視することが知られている。先行技術では、カップリングの動きは変位センサによって監視される。この場合の変位センサは、例えば、永久磁石線形非接触変位センサ（ＰＬＣＤセンサ）又はホールセンサである。

更に、先行技術により、デュアルカップリングを備える自動車を提供することが知られている。かかるデュアルカップリングも、先行技術では、１個以上の変位センサを有するセンサモジュールによって監視される。

本発明の目的は改良したセンサモジュールを提供することである。この目的は、請求項１の特徴を有するセンサモジュールによって達成される。従属請求項では好適な発展形態を示す。

本発明に係るセンサモジュールは、第１の変位センサ及び第１の圧力センサが配置されているハウジングを備える。従って、前記センサモジュールは、空間的位置と圧力の両方を検出することができ、この目的のために複数のセンサモジュールを必要とすることがないので有利である。

前記センサモジュールの好適な実施形態では、前記第１の変位センサは永久磁石線形非接触変位センサである。従って、前記変位センサは、非接触的に動作し、前記変位センサと前記変位センサによって監視される測定対象との間に機械的相互作用が必要とされないので有利である。従って、前記変位センサは実質的に摩耗しないので、長期の耐用年数と高い信頼度が保証されるので有利である。

前記変位センサは、軟磁性コアを有するコイルと評価回路とを有することが好ましい。従って、前記変位センサは、不利な環境条件下での測定にも適しているので有利である。

前記センサモジュールの好適な実施形態では、前記センサモジュールが前記ハウジングの外側に配置された第１の圧力アダプタを有し、前記第１の圧力アダプタによって、前記第１の圧力センサが、圧力による作用を受けることができる。従って、容器内の圧力を測定するために、前記センサモジュールが前記第１の圧力アダプタを介してこの容器に空気を伝導するように接続されることができるので有利である。

前記センサモジュールの発展形態では、前記センサモジュールが、第２の変位センサ、第２の圧力センサ、及び第２の圧力アダプタを有する。従って、前記センサモジュールは、２つの別個の位置と２つの圧力を監視するのに適しているので有利である。

前記センサモジュールの一発展形態では、前記センサモジュールが、前記ハウジング内へ配線されたケーブルを有し、前記ハウジング上には前記ケーブルのテンションリリーフ部材が成形されている。前記センサモジュールは、前記ケーブルを介して制御デバイス又は他の評価ユニットに接続することができるので有利である。前記テンションリリーフ部材は、前記センサモジュールが前記ケーブルに作用する力によって損傷することを防止するので有利である。

前記センサモジュールの好適な実施形態では、前記ハウジングがケーブルアダプタを有し、前記ケーブルアダプタによって前記ケーブルが前記ハウジング内へと案内される。前記ケーブルの位置が前記ケーブルアダプタによって固定されるので有利である。更に、前記ケーブルのテンションリリーフ部材は、特に簡単な方法で前記ケーブルアダプタ上に成形されることができる。

前記センサモジュールの前記ハウジングは、フレーム、ベースプレート、及びカバープレートを備えることが好ましい。従って、前記センサモジュールの前記ハウジングは、容易に組み立てることができるので有利である。

前記第１の圧力アダプタは前記ベースプレート上に配置されることが好ましい。

前記センサモジュールのある実施形態では、前記フレームと前記ベースプレートは一体的に構成される。これにより、前記センサモジュールの製造に必要な部品点数が減少され、前記センサモジュールのコスト効果の高い製造が可能になるので有利である。

前記センサモジュールの一発展形態では、前記ベースプレートは、カバーによって閉塞することができる凹部を有する。従って、前記ケーブルは、テンションリリーフ部材の成形時に前記凹部から固定することができるので有利である。その後、凹部は前記カバーにより閉塞することができるので有利である。

前記センサモジュールの別の実施形態では、前記フレームと前記ベースプレートが分離可能なように構成されている。従って、前記テンションリリーフ部材を製造するために前記センサモジュールの前記ケーブルを前記フレームに対して固定することができるので有利である。前記フレームは、その後、前記ベースプレートと前記カバープレートに接続されることができる。

前記センサモジュールの一実施形態では、前記センサモジュールが自動車のカップリングを監視するために設けられる。前記センサモジュールは、前記変位センサを使用して位置を検知することと、前記圧力センサを使用して圧力を検知することが同時にできるので有利である。前記位置は、例えば、前記カップリングの位置でもよい。前記圧力は、例えば、前記カップリングを制御するための空気圧アクチュエータの圧力でもよい。この場合、前記局所的位置と前記圧力を測定することによって、前記カップリングの監視時に冗長化が達成されるので有利である。

本発明は、以下の図面を参照して以下により詳細に説明される。
第１の実施形態に係るセンサモジュールを上方から見た図である。 前記センサモジュールを上方から見た他の図である。 前記センサモジュールを下から見た図である。 カバープレートによって閉塞された前記センサモジュールの図である。 前記センサモジュールのケーブルアダプタの詳細図である。 前記ケーブルアダプタの他の図である。 前記ケーブルアダプタとケーブルの断面図である。 前記センサモジュールのベースプレートの開口の図である。 前記ベースプレートの前記開口のカバーの図である。 第２の実施形態に係るセンサモジュールのハウジングの分解図である。 前記第２の実施形態の前記センサモジュールの前記ハウジングのフレームを示す。

図１は、第１の実施形態に係るセンサモジュール１００の斜視図である。図２は、センサモジュール１００を他の視点から見た他の図である。センサモジュール１００は、２個の変位センサを使用して２位置を測定するため、及び２個の圧力センサを使用して２圧力を測定するために設けられる。センサモジュール１００は、例えば、自動車のカップリングを監視するために使用されてもよい。センサモジュール１００は、特にトラックのデュアルカップリングを監視するのに適している。

センサモジュール１００は、図１及び図２において開放状態で示されているハウジング２００を有する。ハウジング２００は、ベースプレート２３０、フレーム２２０、及び図１及び図２には示されていないが図４に見ることができるカバープレート２１０を備える。ハウジング２００は、電気絶縁材料、例えばプラスチック材料からなることが好ましい。

カバープレート２１０及びベースプレート２３０は、各々、略平面状に構成され、ハウジング２００の２つの相互に平行な壁を形成する。フレーム２２０は、略中空筒形状であり、カバープレート２１０とベースプレート２３０を互いに接続するハウジング２００の側壁を形成する。第１の実施形態に係るセンサモジュール１００では、ハウジング２００のベースプレート２３０とフレーム２２０が一体的に構成される。従って、フレーム２２０とベースプレート２３０は、共通のコンポーネントを形成し、互いに分離することができない。

センサモジュール１００のハウジング２００の内側には第１の変位センサ３００及び第２の変位センサ３５０が配置される。図示の実施形態では、第１の変位センサ３００及び第２の変位センサ３５０は永久磁石線形非接触変位センサ（ＰＬＣＤセンサ）である。しかし、第１の変位センサ３００や第２の変位センサ３５０は異なる種類の変位センサ、例えば、ホールセンサであってもよい。

永久磁石線形非接触変位センサ（ＰＬＣＤセンサ）として構成された第１の変位センサ３００は、第１の測定コイル３１０を備える。第１の測定コイル３１０は、一次コイルによって全長に亘って包囲された、端部に２つの評価コイルを有する細長い軟磁性コアを有する。従って、第１の変位センサ３００の第１の測定コイル３１０は、先行技術に対応する。ＰＬＣＤ変位センサとして構成された第２の変位センサ３５０は、第１の測定コイル３１０に対応する第２の測定コイル３６０を有する。第１の測定コイル３１０と第２の測定コイル３６０は、図示のように、互いに平行に配向されてよい。しかしながら、第１の測定コイル３１０と第２の測定コイル３６０は、互いに異なる向きに配向されてもよい。

第１の変位センサ３００は更に第１の印刷回路基板３２０を備え、第１の印刷回路基板３２０上には第１の集積スイッチング回路３２５の形態の評価回路が配置される。第１の集積スイッチング回路３２５は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として構成されてもよい。それに対応して、第２の変位センサ３５０は第２の印刷回路基板３７０を有し、第２の印刷回路基板３７０上には第２の集積スイッチング回路３７５としての評価回路が配置される。第２の集積スイッチング回路３７５も特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として構成されてもよい。第１の変位センサ３００の第１の印刷回路基板３２０と第２の変位センサ３５０の第２の印刷回路基板３７０は、中間接続部３３０によって互いに電気的に接続されている。中間接続部３３０を介して、第１の印刷回路基板３２０と第２の印刷回路基板３７０との間で電気信号が伝送されることができる。

センサモジュール１００の他の実施形態では、第１の変位センサ３００と第２の変位センサ３５０は１つの共有印刷回路基板のみを有する。共通印刷回路基板は、両変位センサ３００，３５０用に別々の評価回路を有してもよいし、又は共通の評価回路を有してもよい。

センサモジュール１００のハウジング２００内には更に第１の圧力センサ４００と第２の圧力センサ４５０が配置される。図２及び図３では、センサモジュール１００のハウジング２００のベースプレート２３０が、第１の圧力アダプタ４１０と第２の圧力アダプタ４６０を有することが分かる。圧力アダプタ４１０，４６０は、ベースプレート２３０上に垂直に配置される。第１の圧力アダプタ４１０と第１の圧力センサ４００との間には流体伝導接続部がある。第２の圧力アダプタ４６０と第２の圧力センサ４５０との間にも流体伝導接続部がある。第１の圧力アダプタ４１０と第２の圧力アダプタ４６０はハウジング２００のベースプレート２３０上以外の場所に配置されることもできる。

第１の圧力アダプタ４１０を介して、第１の圧力センサ４００が、圧力による作用を受けることができる。第１の圧力センサ４００は、第１の圧力センサ４００に供給されるこの圧力を定量化するように構成されている。例えば、第１の圧力センサ４００は、第１の圧力アダプタ４１０を介して容器に接続され、この容器内の圧力を測定するために空気を伝導するようにしてもよい。この容器は、例えば、空気圧アクチュエータでもよい。第２の圧力アダプタ４６０を介して、第２の圧力センサ４５０が、第２の圧力による作用を受けることができる。第２の圧力センサ４５０は、第２の圧力アダプタ４６０を介して第２の圧力センサ４５０に供給される第２の圧力を定量化するように構成される。第１の圧力センサ４００と第２の圧力センサ４５０は、先行技術に従って構成される。

第１の圧力センサ４００は、第１の電気接続部４２０によって第２の印刷回路基板３７０に接続される。第２の圧力センサ４５０も、第２の電気接続部４７０によって第２の印刷回路基板３７０に接続される。第２の印刷回路基板３７０上には、圧力センサ４００，４５０によって供給された信号を評価するための１個以上の評価回路が存在する。

センサモジュール１００のハウジング２００は、ハウジング２００のフレーム２２０に嵌合するケーブルアダプタ２４０を有する。このケーブルアダプタは略中空円筒状に構成される。フレーム２２０とケーブルアダプタ２４０は、一体的に構成されることが好ましい。

ケーブルアダプタ２４０を通って、ハウジング２００の外側から内側へケーブル２５０が案内される。ケーブル２５０は、例えば、センサモジュール１００を電子伝送制御システム（伝送制御ユニット、ＴＣＵ）に接続するために使用されてもよい。ケーブル２５０は、ケーブル接続部２６０の領域において第２の印刷回路基板３７０に導電的に接続された複数の撚り線２５５を有する。

図３は、センサモジュール１００のハウジング２００を下から見た図である。図３ではハウジング２００のベースプレート２３０を見ることができる。ハウジング２００のベースプレート２３０が、ケーブルアダプタ２４０が配置されたフレーム２２０の領域に隣接し、ベースプレート２３０の領域に配置された凹部２３５を有することが分かる。その結果、ハウジング２００の内側に延出するケーブル２５０の一部、ケーブル２５０の撚り線２５５、及びケーブル接続部２６０には凹部２３５から接触可能である。

図３では、ベースプレート２３０の凹部２３５はカバー２３６によって閉塞されている。カバー２３６は、図示の例では半透明に作製されている。しかし、カバー２３６は、不透明に作製されることもできる。

更に、図３では、ハウジング２００のベースプレート２３０が複数の固定孔を有していることが分かり、これらの固定孔を使用してセンサモジュール１００のハウジング２００がキャリアデバイスに固定されることができる。

図４は、センサモジュール１００の他の図である。図４では、センサモジュール１００のハウジング２００がカバープレート２１０によって閉塞されている。カバープレート２１０は、ハウジング２００のフレーム２２０に対して、螺子接続、接着剤接合による接続、溶接接続、又はその他の接続によって接続されてもよい。この接続は、ハウジング２００のカバープレート２１０とフレーム２２０との間が気密且つ液密になるように構成されることが好ましい。ベースプレート２３０の凹部２３５を閉塞するカバー２３６とベースプレート２３０との間の接続も気密且つ液密に構成されることが好ましい。

図５及び図６は、ケーブルアダプタ２４０を有するセンサモジュール１００のハウジング２００の領域の詳細図である。図５では、第２の圧力センサ４５０は明瞭化のために取り除かれている。ケーブル２５０が、ケーブルアダプタ２４０によってハウジング２００の内側に案内されている。ケーブル２５０の撚り線２５５が、ケーブル接続部２６０の領域の第２の印刷回路基板３７０に接続されている。ケーブル２５０が引っ張られると、ケーブル接続部２６０の損傷を招く恐れがある。これを防止するために、ケーブルアダプタ２４０の領域にケーブル２５０のためのテンションリリーフ部材を設けることが望ましい。かかるテンションリリーフ部材は、例えば、射出成形によって製造されてもよい。

図７は、図６に引かれた切断線に沿うケーブルアダプタ２４０とケーブルアダプタ２４０に挿通されたケーブル２５０の断面図である。射出成形によってケーブルアダプタ２４０上にケーブル２５０のためのテンションリリーフ部材を注入するために、ケーブルアダプタ２４０内に配置されたケーブル２５０を、第１の固定点２４１、第２の固定点２４２、第３の固定点２４３、及び第４の固定点２４４で固定する必要がある。第１の固定点２４１及び第４の固定点２４４は、ハウジング２００の内側に位置する。第２の固定点２４２及び第３の固定点２４３は、ハウジング２００の外側に位置する。第１の固定点２４１及び第２の固定点２４２は、ケーブル２５０のハウジング２００のカバープレート２１０に対向する側に位置する。第３の固定点２４３及び第４の固定点２４４は、ケーブル２５０のハウジング２００のベースプレート２３０に対向する側に位置する。射出成形作業中にケーブル２５０が４つの固定点２４１，２４２，２４３，２４４に固定されていないと、ケーブル２５０が射出成形作業中に移動し、それによって射出成形材がケーブル２５０のカバー内に入り込み、ケーブル２５０又はセンサモジュール１００の他の部分の損傷を招く恐れがある。

図７では、ケーブル２５０の撚り線２５５と第２の印刷回路基板３７０との間のケーブル接続部２６０は、ケーブル２５０の撚り線２５５に固定された雌コネクタ２６５によって生成される。しかしながら、雌コネクタ２６５は省略することもできる。その場合、ケーブル２５０の撚り線２５５は、ケーブル接続部２６０の領域において印刷回路基板３７０に直接半田付けされてもよい。

図８は、センサモジュール１００のハウジング２００のケーブルアダプタ２４０を備える領域の他の詳細図である。図８では、ハウジング２００のベースプレート２３０が、ケーブル２５０の第４の固定点２４４に接触可能にするために設けられた凹部２３５を有することが分かる。ベースプレート２３０の凹部２３５が開放している場合、即ち、カバー２３６に閉塞されていない場合、ケーブル２５０は、４つの全ての固定点２４１，２４２，２４３，２４４に対して適切な工具によって固定され、その後、ケーブルアダプタ２４０の領域においてケーブル２５０のためのテンションリリーフ部材を射出成形することができる。ケーブル２５０を固定点２４１，２４２，２４３，２４４にて固定するので、射出成形作業中にケーブル２５０が移動しないことが保証される。その後、ベースプレート２３０の凹部２３５はカバー２３６によって閉塞することができる。これは図９に示されている。

図１０は、第２の実施形態に係るセンサモジュール１１００のハウジング１２００の分解図である。第２の実施形態に係るセンサモジュール１１００のハウジング１２００は、第１の実施形態のセンサモジュール１００のハウジング２００とは異なる。しかしながら、それ以外の点では、センサモジュール１１００は、第１の実施形態に係るセンサモジュール１００に対応している。特にセンサモジュール１１００では、第１の実施形態に係るセンサモジュール１００のハウジング２００内に配置されたコンポーネントと同じコンポーネントが、ハウジング１２００内に配置されている。

ハウジング１２００は、カバープレート１２１０、フレーム１２２０、及びベースプレート１２３０を備える。ハウジング１２００のカバープレート１２１０は、ハウジング２００のカバープレート２１０に対応する。ハウジング１２００のフレーム１２２０は、ハウジング２２０のフレーム２２０に対応する。ハウジング１２００のベースプレート１２３０は、ハウジング２００のベースプレート２３０に対応する。しかしながら、ハウジング１２００のフレーム１２２０とベースプレート１２３０は、別々のコンポーネントとして構成されている。従って、フレーム１２２０とベースプレート１２３０は、一体的に構成されていない。しかしながら、フレーム１２２０とベースプレート１２３０は、互いに対して接続されてもよい。フレーム１２２０とベースプレート１２３０は、気密且つ液密に互いに対して接続されることが好ましい。

図１１は、第２の実施形態のセンサモジュール１１００のハウジング１２００のフレーム１２２０の詳細図である。フレーム１２２０は中空円筒状のケーブルアダプタ２４０を有し、ケーブルアダプタ２４０によってケーブル２５０がハウジング１２００の外側から内側に案内される。ケーブル２５０は、同様に、ケーブル接続部２６０の領域においてセンサモジュール１１００の印刷回路基板に接続するために設けられた複数の撚り線２５５を有する。図１１に示す実施形態では、ケーブル２５０の撚り線２５５は、センサモジュール１１００の印刷回路基板に接続されるように雌コネクタ２６５に接続される。雌コネクタ２６５は、印刷回路基板の適切なプラグコネクタに嵌合されることができる。

ケーブル２５０とセンサモジュール１１００の残りのコンポーネントを損傷から保護するため、ケーブルアダプタ２４０とケーブルアダプタ２４０の領域内のケーブル２５０上にテンションリリーフ部材を成形する必要がある。このため、この場合も同様に、ケーブル２５０を第１の固定点２４１、第２の固定点２４２、第３の固定点２４３、及び第４の固定点２４４に固定する必要がある。第２の実施形態のセンサモジュール１１００では、４つの全ての固定点２４１，２４２，２４３，２４４は、ハウジング１２００のフレーム１２２０がハウジング１２００のカバープレート１２１０とベースプレート１２３０に接続されていない限り、容易に接触可能であるため有利である。

従って、第２の実施形態のセンサモジュール１１００を製造するためには、まず、ケーブル２５０が、フレーム１２２０のケーブルアダプタ２４０に案内されることが好ましい。次に、ケーブル２５０が、固定点２４１，２４２，２４３，２４４にて固定される。ケーブル２５０の固定状態において、例えば射出成形によって、ケーブルアダプタ２４０及びケーブル２５０上にテンションリリーフ部材を成形することができる。その後、フレーム１２２０が、ベースプレート１２３０とカバープレート１２１０に接続される。

Claims (13)

1. ハウジング（２００，１２００）を有し、
   前記ハウジング（２００，１２００）内に第１の変位センサ（３００）及び第１の圧力センサ（４００）が配置されたセンサモジュール（１００，１１００）。
2. 前記第１の変位センサ（３００）が永久磁石線形非接触変位センサである請求項１に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
3. 前記変位センサ（３００）が軟磁性コアを有するコイル（３１０）と評価回路（３２５）を備える請求項１又は２に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
4. 前記ハウジング（２００，１２００）の外側に配置された第１の圧力アダプタ（４１０）を有し、前記第１の圧力センサ（４００）が前記第１の圧力アダプタ（４１０）によって圧力による作用を受けることができる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
5. 前記センサモジュール（１００，１１００）は、第２の変位センサ（３５０）、第２の圧力センサ（４５０）、及び第２の圧力アダプタ（４６０）を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
6. 前記センサモジュール（１００，１１００）は、前記ハウジング（２００，１２００）内につながるケーブル（２５０）を有し、
   前記ケーブル（２５０）のためのテンションリリーフ部材が、前記ハウジング（２００，１２００）上に成形される請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
7. 前記ハウジング（２００，１２００）はケーブルアダプタ（２４０）を有し、
   前記ケーブル（２５０）は、前記ケーブルアダプタ（２４０）を通って前記ハウジング（２００，１２００）内に案内される請求項６に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
8. 前記ハウジング（２００，１２００）は、フレーム（２２０，１２２０）、ベースプレート（２３０，１２３０）、及びカバープレート（２１０，１２１０）を備える請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
9. 前記第１の圧力アダプタ（４１０）は、前記ベースプレート（２３０，１２３０）上に配置される請求項８に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。
10. 前記フレーム（２２０）及び前記ベースプレート（２３０）は、一体的に構成される請求項８又は請求項９に記載のセンサモジュール（１００）。
11. 前記ベースプレート（２３０）は、カバー（２３６）によって閉塞可能な開口（２３５）を有する請求項１０に記載のセンサモジュール（１００）。
12. 前記フレーム（１２２０）と前記ベースプレート（１２３０）は、分離可能に構成される請求項８又は請求項９に記載のセンサモジュール（１１００）。
13. 自動車のカップリングを監視するために設けられる請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のセンサモジュール（１００，１１００）。

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