DE102006034594B4

DE102006034594B4 - Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE102006034594B4
Application number: DE200610034594
Authority: DE
Inventors: Norbert Deutloff; Joachim Heunisch; Christoph Pitsch; Thomas Dr. Reckhorn; Stephan Roos; Armin Sauer; Robert Sparks
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2026-07-27
Also published as: WO2008012282A1; DE102006034594A1

Abstract

Stelleinrichtung (1),
– mit einem fremdkraftbetriebenen Antrieb,
– mit einem von dem Antrieb betätigbaren Aktuator (4),
– mit einer Messvorrichtung (10) zur Messung einer Bewegung des Aktuators (4), wobei die Messvorrichtung (10) ein Signalgeber-Element (16) mit einem magnetfeldempfindlichen Signalgeber (18) und ein Magnetkörper-Element (15) mit einem Magnetkörper (20) umfasst, die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind derart, dass eine in dem Signalgeber (18) erkannte Magnetfeldänderung einen Rückschluss auf eine die Bewegung verursachende Kraft erlaubt, und wobei das Signalgeber-Element (16) und das Magnetkörper-Element (15) jeweils eine Anlagefläche (27, 33) aufweisen, und
– mit einem Federelement (42), welches das Magnetkörper-Element (15) mit einer senkrecht zur Bewegungsrichtung (23) gerichteten Federkraftkomponente gegen das Signalgeber-Element (16) drückt derart, dass sich diese beiden Elemente (15, 16) an ihren Anlageflächen (27, 33) berühren,
dadurch gekennzeichnet, dass sich das Magnetkörper-Element (15) gegen einen bei der Bewegung mitbewegten Anschlag (32) abstützt und von diesem im...

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Eine Stelleinrichtung ist aus der EP 0 293 268 A1 bereits bekannt. Die dort offenbarte Stelleinrichtung weist einen eine Antriebsbewegung erzeugenden Antrieb auf. Die Antriebsbewegung wird in einen Quersupport als Aktuator eingeleitet. Weiterhin ist eine Messvorrichtung offenbart, die zur Erfassung der Bewegung des Aktuators eingerichtet ist. Auf Grundlage der Messung sind Aussagen über die eingeleitete Bewegungskraft ermöglicht. Die Messvorrichtung umfasst zwei Elemente, die jeweils eine Anlagenfläche aufweisen. Ein Federelement drückt eines der beiden Elemente mit einer senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichteten Federkraftkomponente gegen das andere Element, wobei sich diese beiden Elemente an ihrer Anlagefläche berühren. Darüber hinaus wird eines der beiden Elemente gegen ein bei der Bewegung mitbewegten Anschlag abgestützt und von diesem im Falle einer Bewegung in Bewegungsrichtung mitgenommen.
Bei Kraftfahrzeug-Feststellbremsen, die als so genannte elektronische Parkbremsen ausgebildet sind, ist die Verwendung eines magnetischen Hub-Kraftsensors (nachfolgend kurz als „Kraftsensor” bezeichnet) bekannt, der nach dem „slide-by-Prinzip” arbeiten. Dieses Prinzip basiert auf einem kraftabhängigen Vorbeibewegen eines Magnetkörpers an einem Signalgeber, beispielsweise einem Hallsensor, wobei die im Signalgeber erkannte Magnetveränderung einen Rückschluss auf eine die Bewegung verursachende Kraft erlaubt. Es ist bekannt, dass derartige Kraftsensoren aus einem elektronischen Teil und einem mechanischen Teil bestehen. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein Federelement in Form einer Blattfeder zu verwenden, um eine möglichst spielfreie Relativbewegung zwischen Magnet und Hallsensor zu ermöglichen. Mit dem Feder element soll erreicht werden, dass der Kraftsensor unempfindlich gegenüber Herstellungs- und Montagetoleranzen senkrecht zur Bewegungsrichtung ist.
Nach der Montage wird der Kraftsensor einmalig eingemessen. Seine sich daraus ergebende individuelle Kennlinie wird in einem elektronischen Speicher der Feststellbremse hinterlegt. Alle weiteren Betätigungen des Kraftsensors werden dann unter Bezugnahme auf diese gespeicherte Kennlinie ausgeführt. Das bedeutet, dass sich alle Änderungen der relativen Lage von Magnet zu Signalgeber im unbelasteten Zustand, wie sie beispielsweise durch Temperaturänderungen, im Laufe der Lebensdauer der Feststellbremse usw. erfolgen können, auf die zu messende Genauigkeit des Kraftsensors auswirken.
Nachteilig bei den bekannten Kraftsensoren ist die durch die Blattfeder bedingte Schiefstellung des Magneten, die zu Ungenauigkeiten bei der Messung, zu einem erhöhten mechanischen Verschleiß und im Extremfall zum Kippen des Magnetkörpers führen können. Ebenso nachteilig ist die lange Toleranzkette in Bewegungsrichtung zwischen dem elektronischen und dem mechanischen Teil des Kraftsensors.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen besonders sicheren und zuverlässigen Betrieb einer solchen Stelleinrichtung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Stelleinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass sich das Magnetkörper-Element gegen einen bei der Bewegung mitbewegten Anschlag abstützt und von diesem im Fall einer Bewegung in Bewegungsrichtung mitgenommen wird.
Eine sichere und dauerhafte Berührung der beiden Anlageflächen von Magnetkörper-Element und Signalgeber-Element wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, dass das Magnetkörper-Element unabhängig von der Wirkung eines Federelements mitgenommen wird. Dadurch ist ein besonders sicherer Betrieb der Messvorrichtung gewährleistet.
Dabei ist es vorteilhaft, dass sich das Federelement das Magnetkörper-Element zumindest bei einer Bewegung in einer Bewegungsrichtung zugleich auch gegen den Anschlag drückt. Mit anderen Worten dient das Federelement nicht nur zum Beaufschlagen des Magnetkörper-Elements in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung auf das Magnetkörper-Elements zu. Zusätzlich erfolgt eine Beaufschlagung des Magnetkörper-Elements auch gegen den Anschlag, der das Magnetkörper-Element bei einer Bewegung mitnimmt. Hierdurch wird nicht nur eine besonders sichere Anlage des Magnetkörper-Elements an dem Anschlag, sondern zugleich auch eine besonders sichere Kontaktierung der beiden Anlageflächen von Magnetkörper-Element und Signalgeber-Element erreicht.
Das Federelement ist zu diesem Zweck vorzugsweise schräg zur Bewegungsrichtung angeordnet. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass dann beide Ergebnisse durch den Einsatz eines einzigen Federelements erzielt werden können. Alternativ hierzu ist es selbstverständlich ebenfalls möglich, für die Beaufschlagung des Magnetkörper-Elements senkrecht zur Bewegungsrichtung einerseits und schräg zur Bewegungsrichtung auf den Anschlag zu andererseits getrennte Federelemente zu verwenden.
Die geschilderten Wirkungen lassen sich auf besonders einfache Art und Weise dadurch erreichen, dass als Federelement eine Schraubendruckfeder zum Einsatz kommt, die einen schräg zur Bewegungsrichtung verlaufenden Haltestift des Magnetkörper-Elements umgreift.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anlageflächen des Signalgeber-Elements und des Magnetkörper-Elements korrespondierende Formen aufweisen, insbesondere wenn die Anlageflächen eben sind. In diesem Fall liegt nämlich das von dem Federelement beaufschlagte Magnetkörper-Element vollflächig und damit besonders sicher an dem vorzugsweise ebenfalls parallel zur Bewegungsrichtung verlaufenden Anlagefläche des Signalgeber-Elements an. Diese Flächenanlage führt zu einer deutlichen Verbesserung der Messgenauigkeit der Messvorrichtung, da der mechanische Verschleiß zwischen Magnetkörper-Element und Signalgeber-Element deutlich minimiert ist und zugleich das Magnetkörper-Element bei einer Bewegung nicht kippen kann.
Mit der Erfindung ist der Kraftsensor unempfindlich gegenüber Herstellungs- und Montagetoleranzen nicht nur senkrecht zu der Bewegungsrichtung, sondern auch in Bewegungsrichtung.
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Stelleinrichtung eine deutlich kürzere Toleranzkette in Bewegungsrichtung, die es erlaubt, einen größeren Bereich des magnetischen Hubes auszunutzen. Damit wird die Genauigkeit der Messvorrichtung und damit die Sicherheit der Stelleinrichtung insgesamt deutlich verbessert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen in vereinfachten, zum Teil schematischen Darstellungen:
1 einen Schnitt durch einen Teil einer Feststellbremse nach dem Stand der Technik,
2 eine Detailansicht aus 1,
3 einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Feststellbremse,
4 eine Detailansicht aus 3.
Die Erfindung wird anhand einer Kraftfahrzeug-Feststellbremse 1 erläutert. Diese besteht im Wesentlichen aus einem fremdkraftbetriebenen Antrieb in Form eines Elektromotors (nicht dargestellt), der über Getriebeelemente einen Aktuator in Form einer Spindelmutter 4 antreibt. An der dazugehörigen Spindel 5 ist ein Bremszug (nicht dargestellt) befestigt.
Eine Messvorrichtung in Form eines Kraftsensors 10 dient zur Messung der Bewegung der Spindelmutter 4 und damit zum Abschalten des Elektromotors beim Erreichen oder Überschreiten einer bestimmten Bremskraft. Dadurch sollen übermäßige Belastungen der Feststellbremse 1 vermieden werden. Das Abschalten des Elektromotors erfolgt aufgrund eines Steuersignals, das von einer Kontrolleinheit (nicht abgebildet) auf der Grundlage des Messsignals des Kraftsensors 10 erzeugt wird.
Der Kraftsensor 10 umfasst ein einen mit der Spindelmutter 4 über ein Axialnadellager 11 verbundenen mechanischen Sensorteil 12, unter anderem mit Kraftsensor-Federn 13 und dergleichen, sowie einen getrennt davon angeordneten elektronischen Sensorteil 14. Der mechanische Sensorteil 12 wird bei einer Bewegung der Spindelmutter 4 mitbewegt und umfasst ein Magnetkörper-Element 15. Der elektronische Sensorteil 14 besteht im Wesentlichen aus einem Signalgeber-Element 16, einer Elektronikplatine 17, einem Speicher (nicht dargestellt) zur Speicherung von Kenndaten usw. Das Signalgeber-Element 16 umfasst einen Hallsensor 18, der unter einer Kunststoffabdeckung 19 auf der stationären Elektronikplatine 17 des elektronischen Sensorteils 14 befestigt ist. Das Magnetkörper-Element 15 umfasst einen Magnetkörper 20, der von einem Magnetgehäuse 21 aus einem Kunststoffmaterial umgeben und von diesem gehalten wird. Für einen besonders sicheren Halt ist der Magnetkörper 20 mit dem Magnetgehäuse 21 umspritzt.
Der Kraftsensor 10 arbeitet nach dem „slide-by-Prinzip”, wonach eine in dem Hallsensor 18 erkannte Magnetfeldänderung einen Rückschluss auf eine die Bewegung der Spindelmutter 4 verursachende Kraft erlaubt.
Wie aus dem in den 1 und 2 dargestellten Beispiel aus dem Stand der Technik ersichtlich wird, ist eine Blattfeder 22 vorgesehen, die das Magnetkörper-Element 15 an die Kunststoffabdeckung 19 des Signalgeber-Elements 16 drückt, und zwar senkrecht zu der Bewegungsrichtung 23 der durch den Elektromotor betätigbaren Spindelmutter 4. Die Blattfeder 22 ist mit ihrem einen Ende an einem Nietzapfen 24 des mechanischen Sensorteils 12 fixiert. Mit ihrem anderen Ende umgreift sie eine Haltekante 25 des mechanischen Sensorteils 12. Durch den Einsatz einer solchen Blattfeder 22 werden Herstellungs- und Montagetoleranzen, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung 23 des Kraftsensors 10 dessen Genauigkeit beeinflussen, reduziert. Bei einer Bewegung der Spindelmutter 4 in Bewegungs richtung 23, beispielsweise bei einem Anziehen der Feststellbremse 1, gleitet eine ballig ausgeführte Anlagefläche 26 des Magnetgehäuses 21 an einer ebenen Anlagefläche 27 der Kunststoffabdeckung 19 entlang. Hierbei kann es einerseits zu Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf, wie z. B. Kippen des Magnetkörper-Elements 15 kommen. Andererseits kann sich die Lage des Magnetkörper-Elements 15 relativ zum Signalgeber-Element 16 im Laufe der Lebensdauer der Feststellbremse 1, beispielsweise durch Materialermüdung der Blattfeder 22, verändern, was zu Messungenauigkeiten in dem Ergebnis zu einem Versagen des Kraftsensors 10 führen kann.
Die dargestellte Anordnung wird nun erfindungsgemäß dahingehend verändert, dass ein Magnetgehäuse 31 vorgesehen ist, welches sich gegen einen bei der Bewegung mitbewegten Anschlag 32 des mechanischen Sensorteils 12 abstützt und von diesem im Fall einer Bewegung in Bewegungsrichtung 23 mitgenommen wird, siehe 3 und 4. Zugleich ist die Anlagefläche 33 des Magnetkörper-Elements 16 nicht mehr ballig, sondern eben ausgeführt. Sowohl im Ruhezustand als auch im bewegten Zustand liegt das Magnetgehäuse 31 mit seiner ebenen Anlagefläche 33 also plan an der ebenen Anlagefläche 27 der Kunststoffabdeckung 19 an, wobei beide Anlageflächen 27, 33 parallel zur Bewegungsrichtung 23 liegen.
Das Magnetgehäuse 31 wird nicht mehr oberhalb des mechanischen Sensorteils 12 gehalten, sondern liegt in einer topfförmigen Aufnahme 34 des Sensorteils 12 ein. Das mechanische Sensorteil 12 ist insofern abgeändert. Dabei liegt eine ballig ausgeführte Stirnseite 35 des Magnetgehäuses 31 an dem Anschlag 32 an, der als Teil der Vorderseite 36 der Aufnahme 34 ausgebildet ist. Die gegenüberliegende Stirnseite 37 des Magnetgehäuses 31 liegt parallel zu der Rückseite 38 der Aufnahme 34 und dient zur Führung des Magnetkörper-Elements 15 in der Aufnahme 34.
Das Magnetgehäuse 31 wird von einer Schraubendruckfeder 42 sowohl gegen den Anschlag 32, als auch gegen die Anlagefläche 27 der Kunststoffabdeckung 19 gedrückt. Die Schraubendruckfeder 42 ist schräg gegen die Bewegungsrichtung 23 beim Anziehen der Feststellbremse 1 angeordnet und umgreift einen ebenso schräg angeordneten Haltestift 43, der als Teil des Magnetgehäuses 31 ausgebildet ist. Dabei stützt sich die Schraubendruckfeder 42 an einer Stützfläche 44 ab, die Bestandteil des mechanischen Sensorteils 12 und somit mit dem Anschlag 32 verbunden ist. Im gelösten Zustand der Feststellbremse 1 gewährleistet die Schraubendruckfeder 42 daher eine stets identische Ausgangsposition des Magnetkörpers 20 relativ zu dem Hallsensor 18. Bei einem Anziehen der Feststellbremse 1 und damit einer Bewegung der Spindelmutter 4 in Bewegungsrichtung 23 drückt der Anschlag 32 das Magnetgehäuse 31 gegen die Schraubendruckfeder 42. Diese stellt sicher, dass das Magnetgehäuse 31 im Sinne eines Toleranzausgleiches stets gleichmäßig an der Anlagefläche 27 der Kunststoffabdeckung 19 anliegt und an dieser sicher entlang gleitet.
Die Federkraft der Schraubendruckfeder 42 ist derart gewählt, dass die Stirnseite 37 des Magnetgehäuses 31 zu keiner Zeit an der Rückseite 38 der Aufnahme 34 anliegt. Hingegen liegt der Anschlag 32 – beaufschlagt durch die Schraubendruckfeder 42 – immer, d. h. auch bei einem Lösen der Feststellbremse 1 und damit einer entgegengesetzten Bewegung der Spindelmutter 4, an der Stirnseite 35 an.

Claims

Stelleinrichtung (1), – mit einem fremdkraftbetriebenen Antrieb, – mit einem von dem Antrieb betätigbaren Aktuator (4), – mit einer Messvorrichtung (10) zur Messung einer Bewegung des Aktuators (4), wobei die Messvorrichtung (10) ein Signalgeber-Element (16) mit einem magnetfeldempfindlichen Signalgeber (18) und ein Magnetkörper-Element (15) mit einem Magnetkörper (20) umfasst, die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind derart, dass eine in dem Signalgeber (18) erkannte Magnetfeldänderung einen Rückschluss auf eine die Bewegung verursachende Kraft erlaubt, und wobei das Signalgeber-Element (16) und das Magnetkörper-Element (15) jeweils eine Anlagefläche (27, 33) aufweisen, und – mit einem Federelement (42), welches das Magnetkörper-Element (15) mit einer senkrecht zur Bewegungsrichtung (23) gerichteten Federkraftkomponente gegen das Signalgeber-Element (16) drückt derart, dass sich diese beiden Elemente (15, 16) an ihren Anlageflächen (27, 33) berühren, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Magnetkörper-Element (15) gegen einen bei der Bewegung mitbewegten Anschlag (32) abstützt und von diesem im Fall einer Bewegung in Bewegungsrichtung (23) mitgenommen wird, wobei das Federelement (42) das Magnetkörper-Element (15) zugleich auch gegen den Anschlag (32) drückt.
Stelleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) eine Schraubendruckfeder ist, die einen schräg zur Bewegungsrichtung (23) verlaufenden Haltestift (43) des Magnetkörper-Elements (15) umgreift.
Stelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (42) gegen ein Stützelement (44) abstützt, das mit dem Anschlag (32) verbunden ist.
Stelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (27, 33) des Signalgeber-Elements (16) und des Magnetkörper-Elements (15) korrespondierende Formen aufweisen.
Stelleinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (27, 33) eben sind.