WO2016005247A1 - Wegmessung basierend auf wirbelströmen und eine abschirmung aufhebenden geberelement - Google Patents

Wegmessung basierend auf wirbelströmen und eine abschirmung aufhebenden geberelement Download PDF

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WO2016005247A1
WO2016005247A1 PCT/EP2015/065006 EP2015065006W WO2016005247A1 WO 2016005247 A1 WO2016005247 A1 WO 2016005247A1 EP 2015065006 W EP2015065006 W EP 2015065006W WO 2016005247 A1 WO2016005247 A1 WO 2016005247A1
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WO
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displacement sensor
shielding
sensor
field
receiver
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PCT/EP2015/065006
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Inventor
Carsten Zahout-Heil
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
Application filed by Continental Teves Ag & Co. Ohg filed Critical Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/2208—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the self-induction of the coils
    • G01D5/2241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the self-induction of the coils by controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet
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    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/2291—Linear or rotary variable differential transformers (LVDTs/RVDTs) having a single primary coil and two secondary coils

Definitions

  • the invention relates to a displacement sensor for detecting a path.
  • a path sensor for detecting a path comprises an excitation element for exciting a physical measurement field, a receiver element for receiving the physical measurement field and outputting an output signal dependent on the received physical measurement field, a shielding element for shielding transmission of the physical measurement field from the excitation element to Receiver element and a Ge ⁇ berelement movable with the path to be detected for locally opening the shield of the shielding.
  • the specified displacement sensor is based on the consideration that the above-mentioned eddy-current sensor formed path sensor comprises an exciter element in the form of an excitation coil, a Empfän ⁇ gerelement in the form of a receiving coil and a known as a target donor element.
  • the Erre ⁇ gerelement induces an eddy current in the donor element, which then also excited a magnetic field. This also excited magnetic field then induces the output signal in the receiver element. In this case, the output signal from the relative position of the donor element to the receiver element so that ways can be measured.
  • Receiver element can also be formed on a circuit board as planar coils, which are inexpensive to manufacture and provide high-precision as well as easily scalable results.
  • the displacement sensor indicated is based on the recognition that the aforementioned displacement sensor can not func ⁇ unit does when configured as a coil exciter element and designed as a coil receiver element is placed inside a metal housing while the sensor element in which the eddy currents are induced , Is moved outside the housing, because in this case the eddy currents are induced at the stationary relative to the exciter element and receiver element housing and not on the donor element, so that no distance measurement is possible.
  • the specified displacement sensor intervenes with the consideration to incorporate the metal housing in the eddy current generation.
  • a shielding element is arranged between the metal ⁇ housing and the receiver element. This shielding prevents an eddy current from being generated in the metal housing. Now the donor element is used to tear a hole in this shield and thus to open the shield locally. At this point, at the
  • Encoder element has opened the shield locally, then an eddy current can be generated on the metal housing, which then induces the output signal in the receiver element in the conventional manner. Since this local opening in the shield can move with the transmitter element, the output signal can also be generated as a function of the local position of the transmitter element. In this way, the eddy current principle can also be used when the encoder element of the eddy current sensor design must be arranged outside of a metal housing.
  • the principle described above is not limited to vortex ⁇ current sensors.
  • the previously explained principle can be applied to any displacement sensor in which a transmitter element is to change a physical measuring field as a function of its position, which is detected by the receiver element.
  • the physical measuring field is to be completely shielded and passed on only at the point to the receiver element at which the transmitter element is located. Whether the physical measuring field is in the meantime converted, reflected or otherwise processed, as in the case of an eddy current sensor, is not important in the context of the invention.
  • the excitation element is an excitation coil which is set up to excite a field of eddy current magnetic field with a metal body as the physical measuring field.
  • the metal body is a housing.
  • the shielding element separates the metal body from the exciter element and from the receiver element.
  • the shielding element is a ferromagnetic layer.
  • the transmitter element is a magnet.
  • the transmitter element viewed from the exciter coil, lies on the opposite side of the shielding element.
  • the exciter element and the receiver element are embodied as coils carried on a substrate.
  • the substrate and the shielding member are laminated on each other ge ⁇ .
  • the specified displacement sensor is designed as an eddy current sensor.
  • FIG. 1 is a schematic view of a vehicle with an operable via a tandem master cylinder brake
  • FIG. 2 is a perspective view of the tandem master cylinder of FIG. 1 with a displacement sensor.
  • Fig. 3 is a schematic view of a circuit for the displacement sensor of Fig. 1, and
  • Fig. 4 in a side sectional view of the displacement sensor of Fig. 2 show.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a vehicle 2 with a service brake 4 and a
  • Parking brake 6 shows.
  • the vehicle 2 has a chassis 8, which can roll driven on a non-illustrated road on four wheels 10 via a motor, not shown.
  • brake discs 12 are rotationally fixed in the present embodiment, which can be described yet rotatable to the chassis 8 fixed brake actuators attack to block the wheels 10 in a conventional manner and decelerate the vehicle 2 out of the drive or to hold at a standstill.
  • the service brake 4 each has a service brake effector 14, such as a
  • These service brake effects 14 are actuated by a tandem master cylinder 16 via hydraulic lines 18 based on a service brake request 22 that can be predetermined with a brake pedal 20 in a manner known per se.
  • the service brake request 22 can be detected with a travel sensor 25.
  • FIG. 2 shows the tandem master cylinder 16 with the displacement sensor 25.
  • the tandem master cylinder 16 further includes a pressure piston 26, the service brake request 22 is movably disposed in a housing 28, wherein the pressure piston 26 is connected to the brake pedal 20 of FIG. 1 in a manner not shown.
  • the pressure piston 26 itself is subdivided into a primary piston 30 and a secondary piston 32, wherein the primary piston 30 closes an inlet of the housing 28 and the secondary piston 32 divides the interior of the housing 28 into a primary chamber 34 and a secondary chamber 36.
  • the area of the entrance of the pressure piston 26 is subdivided into a primary piston 30 and a secondary piston 32, wherein the primary piston 30 closes an inlet of the housing 28 and the secondary piston 32 divides the interior of the housing 28 into a primary chamber 34 and a secondary chamber 36.
  • Housing 28 there is arranged a secondary cup 38 on the primary piston 30, which isolates the interior of the housing 28 of the surrounding ⁇ ambient air.
  • a Primschenman ⁇ cuff 40 which seals a gap between the primary piston 30 and a wall of the housing 28.
  • a pressure cuff 42 on the secondary piston 32 isolates the pressure of the primary chamber 34 from the pressure of the secondary chamber 36. Further seals another
  • the primary piston 30 is supported against the secondary piston 32 via a first spring 44, while the secondary piston 32 is supported against a housing bottom via a second spring 46.
  • the primary chamber 34 and the secondary chamber 36 can be supplied with hydraulic fluid, not shown, correspondingly. Since the person skilled in the art, the operation of a tandem master cylinder is known to dispense with a detailed presentation of this.
  • the displacement sensor 25 has a slider 52, to the head end of which a transmitter element 54 is fastened, which, viewed in the image plane, can be pushed under a sensor circuit 56 to be described later.
  • the primary piston 30 has a flange 58, on which the slide 52 is counter-mounted. The flange 58 and the primary piston 30 thus together form a measurement object whose
  • Position is determined by the still to be described sensor circuit 56 of the displacement sensor 25.
  • the sensor circuit 56 is formed of a plurality of tracks on a wiring substrate 58 to be described, such as a leadframe, a circuit board, or another substrate.
  • a lid 60 may be placed on the circuit board 58 with the sensor circuit 38 to protect, for example, from dirt.
  • FIG. 3 shows a part of the sensor circuit 56 of the displacement sensor 25 from FIG. 2.
  • the sensor circuit 56 may be supported on the previously described wiring carrier 58, which is not shown in FIG. 3 for the sake of clarity.
  • the sensor circuit 56 comprises an excitation element in the form of an excitation coil 62, to which an excitation voltage 64 in the form of an alternating voltage is applied.
  • the sensor circuit 56 comprises a first receiver element in the form of a first receiver coil 66 and a second receiver element in the form of a second receiver coil 68, which are each arranged offset by 90 ° locally to ⁇ each other.
  • the encoder element 54 is a stamped sheet which can be pushed with the slider 52 via the sensor circuit 56.
  • the exciter coil 62 then excites magnetic excitation field 70 based on the exciter voltage 64, which in turn excites an eddy current in the transmitter element 54.
  • the eddy current is excited in the transmitter element 54 neminte ⁇ a magnetic field that is to be referred to for clarity magnetic field below reflection 72nd
  • This magnetic reflection field 72 excites output signals in the form of induction voltages 74 at the receiver coils 66, 68.
  • the respective receiver coils 66, 68 reaching magnetic ⁇ reflection field 72 is dependent on the position 76 of the Geberele ⁇ mentes 54, so that the induction voltages 74 are dependent on the position of the encoder element 54 and so from the induction voltages 74 on the position of the donor element 54 can be closed.
  • the magnetic exciter field 70 is reflected at the transmitter element 54 designed as a stamped sheet metal plate in FIG. 3 as a magnetic reflection field 72 and induces induction voltages 74 in the receiver coils 66, 68, from which the position of the transmitter element 54 can then be deduced.
  • Disintegrating or otherwise be ⁇ damaging substances can penetrate into the sensor circuit 56 of the sensor circuit 56 should be packed as tightly as possible so that, for example, no hydraulic fluid or other, the sensor circuit.
  • the encoder element 54 is attached to the slider 52, which in turn must be led to the outside, at least one opening in the sensor circuit would be necessary.
  • the transmitter element 54 could also be guided in one of the two chambers 34, 36. In this case, the encoder element 54 would be above the wall of the housing 28, also called the piston wall, separated from the sensor ⁇ circuit 56.
  • the sensor circuit 56 is typically housed opposite the transmitter element 54 via a housing 78, shown in FIG. 4, of a metal such as aluminum.
  • This Ge ⁇ housing 78 may alternatively be for the aforementioned piston wall, when the transmitter element 54 is guided in one of the two chambers 34, 36. If the sensor circuit housed in the housing 78, for example, a high electromagnetic compatibility, called EMC, can be ensured.
  • an encoder element 54 designed as a stamped sheet metal would be moved outside the housing 78 or within the chambers 34, 36, then the housing 78 or the bulb wall would reflect the entire magnetic excitation field 70. At the encoder element 54 would thus arrive no magnetic exciter field 70, so that the displacement sensor 25 would be totally ineffective.
  • the Sen ⁇ sorschalt Vietnamese 56 is as already mentioned wired to the Wire the ⁇ tung carrier 58, for example in the form of a printed circuit board.
  • a Ableele ⁇ element 82 is arranged between the wiring support 58 and the housing 78 or the piston wall.
  • the shielding element 82 is formed in the present embodiment of a soft magnetic or ferromagnetic material. It shields the magnetic exciter field 70 from the exciter coil 62 by folding away the magnetic excitation field from the housing 78 or the bulb wall, so that the magnetic exciter field 70 can not reach the housing 78 or the bulb wall.
  • the housing 78 and the piston wall can also produce no eddy current and thus no magnetic reflection field 72 which generates the induction voltages 74 in the receiver coils 64, 66 in the above-mentioned manner.
  • the transmitter element 54 designed as a transmitter magnet drives the ferromagnetic shielding element 82 into saturation.
  • the magnetic excitation field 70, the ferromagnetic Ab ⁇ screen element 82 pass at the point 84 at which it is saturated, so that at this point 84, the above-described reflection of the magnetic exciter field 70 occurs according to the eddy current principle and a magnetic reflection field 72 of the Position of the donor element 54 can induce dependent induction voltages 74 in the receiving coils 64, 66.
  • the shielding effect of the shielding member 82 is virtually lifted or at the point 84 on ⁇ extinguished.
  • the induction voltages 74 may then schematically illustrated electrical connections 86 is sent to an evaluation ⁇ circuit 88, evaluated in this, and through an interface 90 to a superior processing unit, such as an engine control to be transferred.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wegesensor (25) zum Erfassen eines Weges (76), umfassend: - ein Erregerelement (62) zum Erregen eines physikalischen Messfeldes (70, 72), ein Empfängerelement (66, 68) zum Empfangen des physikalischen Messfeldes (70, 72) und zum Ausgeben eines vom empfangenen physikalischen Messfeld (70, 72) abhängigen Aus- gangssignals (74), ein Abschirmelement (82) zum Abschirmen einer Übertragung des physikalischen Messfeldes (70, 72) vom Erregerelement (62) zum Empfängerelement (66, 68), und ein mit dem zu erfassenden Weg (76) bewegliches Geberelement (54) zum lokalen Öffnen der Abschirmung des Abschirmelements (82).

Description

Bezeichnung der Erfindung / Title of the invention
Wegmessung basierend auf Wirbelströmen und eine Abschirmung aufhebenden Geberelement
Die Erfindung betrifft einen Wegsensor zum Erfassen eines Weges.
Aus der DE 196 31 438 AI ist ein Wegsensor in Form eines Wirbelstromsensors bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Wirbelstromsensor zu verbessern .
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab¬ hängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Wegesensor zum Erfassen eines Weges ein Erregerelement zum Erregen eines physikalischen Messfeldes, ein Empfängerelement zum Empfangen des physikalischen Messfeldes und zum Ausgeben eines vom empfangenen physikalischen Messfeldes abhängigen Ausgangssignal, ein Abschirmelement zum Abschirmen einer Übertragung des physikalischen Messfeldes vom Erregerelement zum Empfängerelement und ein mit dem zu erfassenden Weg bewegliches Ge¬ berelement zum lokalen Öffnen der Abschirmung des Abschirmelements .
Dem angegebenen Wegsensor liegt die Überlegung zugrunde, dass der eingangs genannte als Wirbelstromsensor ausgebildete Wegsensor ein Erregerelement in Form einer Erregerspule, ein Empfän¬ gerelement in Form einer Empfangsspule und ein auch als Target bekanntes Geberelement aufweist. Dabei induziert das Erre¬ gerelement im Geberelement einen Wirbelstrom, der dann ebenso ein Magnetfeld erregt. Dieses ebenso erregte Magnetfeld induziert dann seinerseits das Ausgangssignal im Empfängerelement. Dabei ist das Ausgangssignal von der relativen Lage des Geberelements zum Empfängerelement abhängig, so dass Wege gemessen werden können .
Der große Vorteil des eingangs genannten Wirbelstromsensors liegt in der Herstellung, denn das Erregerelement und das
Empfängerelement können gleichfalls auf einer Leiterplatte als Planarspulen ausgebildet werden, die kostengünstig in der Herstellung sind und hochpräzise als auch einfach skalierbare Ergebnisse liefern.
Dem angegebenen Wegsensor liegt dabei jedoch die Erkenntnis zugrunde, dass der eingangs genannte Wegsensor nicht funkti¬ onieren kann, wenn das als Spule ausgebildete Erregerelement und das als Spule ausgebildete Empfängerelement innerhalb eines Metallgehäuses platziert ist, während das Geberelement, in dem die Wirbelströme induziert werden sollen, außerhalb des Gehäuses bewegt wird, denn in diesem Falle werden die Wirbelströme am gegenüber dem Erregerelement und Empfängerelement ortsfesten Gehäuse und nicht am Geberelement induziert, so dass keine Wegmessung möglich ist.
Hier greift der angegebene Wegsensor mit der Überlegung an, das Metallgehäuse in die Wirbelstromerzeugung mit einzubinden. Um dabei dennoch mit dem Empfängerelement ein wegabhängiges Ausgangssignal erzeugen zu können, wird zwischen dem Metall¬ gehäuse und dem Empfängerelement ein Abschirmelement angeordnet . Dieses Abschirmelement verhindert, dass ein Wirbelstrom im Metallgehäuse erzeugt wird. Nun wird das Geberelement dazu verwendet, in diese Abschirmung ein Loch zu reißen und damit die Abschirmung lokal zu öffnen. An dieser Stelle, an der das
Geberelement die Abschirmung lokal geöffnet hat, kann dann am Metallgehäuse ein Wirbelstrom erzeugt werden, der dann im Empfängerelement in der herkömmlichen Weise das Ausgangssignal induziert. Da sich diese lokale Öffnung in der Abschirmung mit dem Geberelement bewegen kann, kann auch das Ausgangssignal von der lokalen Lage des Geberelementes abhängig erzeugt werden. Auf diese Weise kann das Wirbelstromprinzip auch dann angewendet werden, wenn das Geberelement des Wirbelstromsensors konstruktionsbedingt außerhalb eines Metallgehäuses angeordnet werden muss.
Das zuvor beschriebene Prinzip ist jedoch nicht auf Wirbel¬ stromsensoren beschränkt. Grundsätzlich kann das zuvor erläuterte Prinzip auf jeden Wegsensor angewendet werden, bei dem ein Geberelement ein physikalisches Messfeld in Abhängigkeit seiner Lage verändern soll, was durch das Empfängerelement erfasst wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll das physikalische Messfeld vollumfänglich abgeschirmt und nur an der Stelle an das Empfängerelement weitergegeben werden, an der sich das Geberelement befindet. Ob das physikalische Messfeld dabei zwischenzeitlich wie bei einem Wirbelstromsensor umgewandelt, reflektiert oder anderweitig verarbeitet wird, darauf kommt es im Rahmen der Erfindung nicht an.
In einer Weiterbildung des angegebenen Wegsensors ist das Erregerelement eine Erregerspule, die eingerichtet ist, als physikalisches Messfeld ein Wirbelstrommagnetfeld mit einem Metallkörper zu erregen.
In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Wegsensors ist der Metallkörper ein Gehäuse.
In einer weiteren Weiterbildung des angegebenen Wegsensors trennt das Abschirmelement den Metallkörper vom Erregerelement und vom Empfängerelement.
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Wegsensors ist das Abschirmelement eine ferromagnetische Schicht.
In einer besonderen Weitebildung des angegebenen Wegsensors ist das Geberelement ein Magnet.
In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Wegsensors liegt das Geberelement von der Erregerspule aus gesehen auf der gegenüberliegenden Seite des Abschirmelementes. In einer alternativen Weiterbildung des angegebenen Wegsensors sind das Erregerelement und das Empfängerelement als auf einem Substrat getragene Spulen ausgebildet.
In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen Wegsensors sind das Substrat und das Abschirmelement aufeinander ge¬ schichtet .
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der angegebene Wegsensors als Wirbelstromsensor ausgebildet.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei :
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer über einen Tandemhauptzylinder betätigbaren Bremse,
Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht den Tandemhauptzylinder auf Fig. 1 mit einem Wegsensor,
Fig. 3 in einer schematischen Ansicht eine Schaltung für den Wegsensor der Fig. 1, und
Fig. 4 in einer seitlichen Schnittansicht den Wegsensor aus Fig. 2 zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Nachstehend wird der angegebene Wegsensor der Anschaulichkeit halber anhand einer konkreten Anwendung in einer Bremse erläutert. Die Anwendung des Wegsensors soll deshalb jedoch nicht auf Bremsen beschränkt werden. Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuges 2 mit einer Betriebsbremse 4 und einer
Feststellbremse 6 zeigt. Das Fahrzeug 2 weist ein Chassis 8 auf, das auf einer nicht weiter dargestellten Straße auf vier Rädern 10 über einen nicht weiter dargestellten Motor angetrieben rollen kann. An den einzelnen Rädern 10 sind in der vorliegenden Ausführung Bremsscheiben 12 drehfest befestigt, an denen noch zu beschreibende drehfest zum Chassis 8 befestigte Bremseffektoren angreifen können, um die Räder 10 in einer an sich bekannten Weise zu blockieren und das Fahrzeug 2 aus der Fahrt heraus abzubremsen oder im Stillstand festzuhalten . In der vorliegenden Ausführung weist die Betriebsbremse 4 je einen Betriebsbremseffektor 14, wie beispielsweise eine
Bremsbacke, an jedem Rad 10 auf. Diese Betriebsbremseffekto¬ ren 14 werden von einem Tandemhauptzylinder 16 über hydraulische Leitungen 18 basierend auf einer mit einem Bremspedal 20 vorgebbaren Betriebsbremsanforderung 22 in einer an sich bekannten Weise angesteuert. Die Betriebsbremsanforderung 22 kann mit einem Wegsensor 25 erfasst werden.
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die den Tandemhauptzylinder 16 mit dem Wegsensor 25 zeigt.
Der Tandemhauptzylinder 16 weist ferner einen Druckkolben 26 auf, der Betriebsbremsanforderung 22 in einem Gehäuse 28 beweglich angeordnet ist, wobei der Druckkolben 26 mit dem Bremspedal 20 aus Fig. 1 in nicht weiter dargestellter Weise verbunden ist. Der Druckkolben 26 selbst ist in einen Primärkolben 30 und einen Sekundärkolben 32 unterteilt, wobei der Primärkolben 30 einen Eingang des Gehäuses 28 verschließt und der Sekundärkolben 32 den Innenraum des Gehäuses 28 in eine Primärkammer 34 und eine Sekundärkammer 36 unterteilt. Im Bereich des Eingangs des
Gehäuses 28 ist am Primärkolben 30 eine Sekundärmanschette 38 angeordnet, die den Innenraum des Gehäuses 28 von der Umge¬ bungsluft isoliert. In den Innenraum des Gehäuses 28 hinein gesehen folgt nach der Sekundärmanschette 38 eine Primärman¬ schette 40, die einen Spalt zwischen dem Primärkolben 30 und einer Wand des Gehäuses 28 abdichtet. Eine Druckmanschette 42 am Sekundärkolben 32 isoliert den Druck der Primärkammer 34 vom Druck der Sekundärkammer 36. Ferner dichtet eine weitere
Primärmanschette 40 am Sekundärkolben 32 einen Spalt zwischen dem Sekundärkolben 32 und der Wand des Gehäuses 28 ab. Der Primärkolben 30 ist gegen den Sekundärkolben 32 über eine erste Feder 44 abgestützt, während der Sekundärkolben 32 gegen einen Gehäuseboden über eine zweite Feder 46 abgestützt ist. Über einen ersten und zweiten Anschluss 48, 50 können entsprechend die Primärkammer 34 und die Sekundärkammer 36 mit nicht gezeigter Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Da dem Fachmann die Funktionsweise eines TandemhauptZylinders bekannt ist, soll auf eine detaillierte Darstellung dieser verzichtet werden.
Der Wegsensor 25 weist einen Schieber 52 auf, an dessen Kopfende ein Geberelement 54 befestigt ist, das in die Bildebene hinein betrachtet unter einen noch zu beschreibenden Sensorschaltkreis 56 geschoben werden kann. Zum Schieben des Schiebers 52 weist der Primärkolben 30 einen Flansch 58 auf, an dem der Schieber 52 gegengelagert ist. Der Flansch 58 und der Pri- märkolben 30 bilden damit gemeinsam ein Messobjekt, dessen
Position durch die noch zu beschreibenden Sensorschaltkreis 56 des Wegsensors 25 ermittelt wird. Der Sensorschaltkreis 56 ist aus mehreren Leiterbahnen auf einem noch zu beschreibenden Verdrahtungsträger 58, wie einem Leadframe, einer Leiterplatte oder einem anderen Substrat gebildet. Auf die Leiterplatte 58 mit dem Sensorschaltkreis 38 kann zum Schutz beispielsweise vor Schmutz ein Deckel 60 aufgelegt sein.
Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die einen Teil des Sen- sorschaltkreises 56 des Wegsensors 25 aus Fig. 2 zeigt. Der Sensorschaltkreis 56 kann auf dem bereits erläuterten Verdrahtungsträger 58 getragen sein, der in Fig. 3 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Der Sensorschaltkreis 56 umfasst ein Erregerelement in Form einer Erregerspule 62, an die eine Erregerspannung 64 in Form einer Wechselspannung angelegt wird. Ferner umfasst der Sensorschaltkreis 56 ein erstes Empfängerelement in Form einer ersten Empfangsspule 66 und ein zweites Empfangselement in Form einer zweiten Empfangsspule 68, die jeweils um 90° lokal zu¬ einander versetzt angeordnet sind.
Im Rahmen der Fig. 3 soll angenommen werden, dass das Geberelement 54 ein Stanzblech ist, das mit dem Schieber 52 über den Sensorschaltkreis 56 geschoben werden kann.
Im Betrieb des Wegsensors 25 erregt die Erregerspule 62 dann basierend auf der Erregerspannung 64 magnetisches Erregerfeld 70, das wiederum in dem Geberelement 54 einen Wirbelstrom erregt. Der Wirbelstrom in dem Geberelement 54 erregt sei¬ nerseits ein magnetisches Feld, das der Übersichtlichkeit halber nachstehend magnetisches Reflektionsfeld 72 genannt werden soll. Dieses magnetische Reflektionsfeld 72 erregt in an den Empfängerspulen 66, 68 Ausgangssignale in Form von Indukti- onsspannungen 74.
Das die jeweiligen Empfängerspulen 66, 68 erreichende magne¬ tische Reflektionsfeld 72 ist von der Lage 76 des Geberele¬ mentes 54 abhängig, so dass auch die Induktionsspannungen 74 von der Lage des Geberelementes 54 abhängig sind und so aus den Induktionsspannungen 74 auf die Lage des Geberelementes 54 geschlossen werden kann. Salopp gesagt wird das magnetische Erregerfeld 70 am in Fig. 3 als Stanzblech ausgeführten Geberelement 54 als magnetisches Reflektionsfeld 72 reflektiert und induziert in den Empfängerspulen 66, 68 Induktionsspannungen 74, aus denen dann auf die Lage des Geberelements 54 geschlossen werden kann. Der Sensorschaltkreis 56 sollte möglichst dicht verpackt werden, so dass beispielsweise keine Hydraulikflüssigkeit oder andere, den Sensorschaltkreis 56 verwitternde oder anderweitig be¬ schädigende Substanzen in den Sensorschaltkreis 56 eindringen können. Da das Geberelement 54 jedoch am Schieber 52 befestigt ist, der wiederrum nach außen geführt werden muss, wäre zumindest eine Öffnung im Sensorschaltkreis notwendig. Alternativ könnte das Geberelement 54 auch in einer der beiden Kammern 34, 36 geführt sein. In diesem Falle wäre das Geberelement 54 über die Wand des Gehäuses 28, auch Kolbenwand genannt, vom Sensor¬ schaltkreis 56 getrennt.
Daher ist der Sensorschaltkreis 56 in der Regel gegenüber dem Geberelement 54 über ein in Fig. 4 gezeigtes Gehäuse 78 aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium eingehaust. Dieses Ge¬ häuse 78 kann alternativ auch für die zuvor genannte Kolbenwand stehen, wenn das Geberelement 54 in einer der beiden Kammern 34, 36 geführt ist. Ist der Sensorschaltkreis in dem Gehäuse 78 eingehaust, kann beispielsweise auch eine hohe elektromagne- tische Verträglichkeit, EMV genannt, gewährleistet werden.
Würde ein als Stanzblech ausgeführte Geberelement 54 außerhalb des Gehäuses 78 beziehungsweise innerhalb der Kammern 34, 36 bewegt werden, so würde das Gehäuse 78 beziehungsweise die Kolbenwand das gesamte magnetische Erregerfeld 70 reflektieren. Am Geberelement 54 würde damit kein magnetisches Erregerfeld 70 ankommen, so dass der Wegsensor 25 insgesamt wirkungslos wäre.
Hier wird im Rahmen des angegebenen Ausführungsbeispiels mit dem Vorschlag angegriffen, das Geberelement 54 als Magnet auszu¬ führen, das ein magnetisches Geberfeld 80 erregt. Der Sen¬ sorschaltkreis 56 ist wie bereits erwähnt auf dem Verdrah¬ tungsträger 58 beispielsweise in Form einer Leiterplatte verdrahtet. Zwischen dem Verdrahtungsträger 58 und dem Ge- häuse 78 beziehungsweise der Kolbenwand ist ein Abschirmele¬ ment 82 angeordnet. Das Abschirmelement 82 ist im Rahmen der vorliegenden Ausführung aus einem weichmagnetischen oder ferromagnetischen Material ausgebildet. Es schirmt das magnetische Erregerfeld 70 von der Erregerspule 62 ab, indem es das magnetische Erregerfeld vom Gehäuse 78 beziehungsweise der Kolbenwand wegklappt, so dass das magnetische Erregerfeld 70 das Gehäuse 78 beziehungsweise die Kolbenwand nicht erreichen kann. Damit können das Gehäuse 78 beziehungsweise die Kolbenwand auch keinen Wirbelstrom und somit kein magnetisches Reflektionsfeld 72 erzeugen, das in den Empfängerspulen 64, 66 in der oben genannten Weise die Induktionsspannungen 74 erzeugt.
Wird nun das als Gebermagnet ausgeführte Geberelement 54 über das ferromagnetische Abschirmelement 82 geführt, so treibt es das ferromagnetische Abschirmelement 82 in die Sättigung. Dabei kann das magnetische Erregerfeld 70 das ferromagnetische Ab¬ schirmelement 82 an der Stelle 84 passieren, an der es gesättigt ist, so dass an dieser Stelle 84 die oben beschriebene Reflektion des magnetischen Erregerfeldes 70 nach dem Wirbelstromprinzip auftritt und ein magnetisches Reflektionsfeld 72 die von der Lage des Geberelementes 54 abhängigen Induktionsspannungen 74 in den Empfangsspulen 64, 66 induzieren kann. Die abschirmende Wirkung des Abschirmelements 82 wird an der Stelle 84 praktisch auf¬ gehoben oder ausgelöscht.
Die Induktionsspannungen 74 können dann über schematisch dargestellte elektrische Anbindungen 86 an eine Auswerte¬ schaltung 88 gesendet, in dieser ausgewertet, und über eine Schnittstelle 90 an eine übergeordnete Recheneinheit, wie beispielsweise eine Motorsteuerung übertragen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Wegesensor (25) zum Erfassen eines Weges (76), umfassend: ein Erregerelement (62) zum Erregen eines physikalischen Messfeldes (70, 72),
ein Empfängerelement (66, 68) zum Empfangen des physi¬ kalischen Messfeldes (70, 72) und zum Ausgeben eines vom empfangenen physikalischen Messfeld (70, 72) abhängigen Ausgangssignals (74),
- ein Abschirmelement (82) zum Abschirmen einer Übertragung des physikalischen Messfeldes (70, 72) vom Erregerelement (62) zum Empfängerelement (66, 68), und
ein mit dem zu erfassenden Weg (76) bewegliches Geber¬ element (54) zum lokalen Öffnen der Abschirmung des Ab- schirmelements (82) .
2. Wegsensor (25) nach Anspruch 1, wobei das Erregerelement (62) eine Erregerspule ist, die eingerichtet ist, als physikalisches Messfeld (70, 72) ein Wirbelstrommagnetfeld (72) mit einem Metallkörper (78) zu erregen.
3. Wegsensor (25) nach Anspruch 2, wobei der Metallkörper (78) ein Gehäuse (78) ist.
4. Wegsensor (25) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Abschirmelement (82) den Metallkörper (78) vom Erregerele¬ ment (62) und vom Empfängerelement (66, 68) trennt.
5. Wegsensor (25) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abschirmelement (82) eine ferromagnetische Schicht ist.
6. Wegsensor (25) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Geberelement (54) ein Magnet ist.
7. Wegsensor (25) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Geberelement (54) vom Erregerelement (62) aus gesehen auf der gegenüberliegenden Seite des Abschirmelementes (82) liegt.
8. Wegsensor (25) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erregerelement (62) und das Empfängerelement (66, 68) als auf einem Substrat (58) getragene Spulen ausgebildet sind.
9. Wegsensor (25) nach Anspruch 8, wobei das Substrat (58) und das Abschirmelement (82) aufeinander geschichtet sind.
10. Wegsensor (25) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der als Wirbelstromsensor ausgebildet ist.
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