DE102015218992A1 - Operating force meter for a brake system of a motor vehicle - Google Patents

Operating force meter for a brake system of a motor vehicle Download PDF

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DE102015218992A1
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Denis Hackmann
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Messen einer Betätigungskraft (F), insbesondere für eine Betätigungseinrichtung (1) in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend: – mehrere beweglich angeordnete Magnetfeldelemente (6, 7) jeweils zum Führen, Bewirken oder Manipulieren eines Magnetfelds; – ein elastische Kopplung, die zwischen den mehreren beweglich angeordneten Magnetfeldelementen (6, 7) wirkt, wobei eine relative Verschiebung zwischen den Magnetfeldelemente (6, 7) abhängig von der beaufschlagten Betätigungskraft (F) auftritt; – mindestens ein ortsfester Magnetfeldsensor (8) zum Detektieren des Magnetfelds, wobei der ortsfeste Magnetfeldsensor (8) mit einem der Magnetfeldelemente (7) so gekoppelt ist, um ein an dem einen Magnetfeldelement (7) bewirktes Magnetfeld unabhängig von einem relativen Versatz zwischen dem einen Magnetfeldelement (7) zu dem Magnetfeldsensor (8) zu detektieren.The invention relates to a measuring arrangement for measuring an actuating force (F), in particular for an actuating device (1) in a brake system of a motor vehicle, comprising: - a plurality of movably arranged magnetic field elements (6, 7) each for guiding, effecting or manipulating a magnetic field; - An elastic coupling, which acts between the plurality of movable magnetic field elements (6, 7), wherein a relative displacement between the magnetic field elements (6, 7) depending on the applied actuating force (F) occurs; - At least one stationary magnetic field sensor (8) for detecting the magnetic field, wherein the stationary magnetic field sensor (8) with one of the magnetic field elements (7) is coupled to a magnetic field element on the (7) effected magnetic field independent of a relative offset between the one Magnetic field element (7) to detect the magnetic field sensor (8).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft Messvorrichtungen zum Ermitteln einer Betätigungskraft, insbesondere einer Betätigungskraft, die auf ein Bremspedal eines Bremssystems in einem Kraftfahrzeug wirkt. The invention relates to measuring devices for determining an actuating force, in particular an actuating force, which acts on a brake pedal of a brake system in a motor vehicle.

Technischer Hintergrund Technical background

Bremssysteme können mit elektromechanischen Bremskraftverstärkern versehen sein, die eine elektrisch generierte Bremsunterstützungskraft abhängig von einer Betätigungskraft bereitstellen können, die zum Beispiel über ein Bremspedal ausgeübt wird. Um eine bestimmte Bremskraftunterstützung abhängig von einer Betätigungskraft bereitstellen zu können, ist laufend eine genaue Kenntnis der Betätigungskraft notwendig. Brake systems may be provided with electromechanical brake boosters that may provide an electrically generated brake assist force depending on an actuation force exerted, for example, via a brake pedal. In order to be able to provide a specific braking force assistance as a function of an actuating force, an exact knowledge of the actuating force is constantly necessary.

Allgemein sind zur Messung einer Kraft Messumformer bekannt, die eine kraftabhängige Verformung in eine Änderung einer elektrischen Größe, wie z.B. eines elektrischen Widerstands, wandeln können, wie es beispielsweise bei einem Dehnungsmessstreifen der Fall ist. Diese weisen jedoch eine nicht zureichende Langzeitstabilität auf, so dass diese für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug ungeeignet sind. Weiterhin ist bei einem direkt messenden Kraftsensor eine flexible Kabelverbindung erforderlich, wenn der Kraftsensor an einem beweglichen Bauteil montiert ist. In general, for measuring a force, transducers are known which produce a force-dependent deformation into a change in an electrical quantity, such as an electrical quantity. an electrical resistance, as is the case for example with a strain gauge. However, these have an inadequate long-term stability, so that they are unsuitable for use in a motor vehicle. Furthermore, in a direct-measuring force sensor, a flexible cable connection is required when the force sensor is mounted on a movable member.

Aus der Druckschrift US 2014/0137550 A1 ist eine Anordnung für einen Hauptbremszylinder bekannt, an dem eine Positionserfassungseinrichtung angeordnet ist, um eine Bewegung des Kolbens in dem Zylinder zu erfassen. Die Positionserfassungseinrichtung weist ein Sensorelement und einen Positionssensor auf, der fest an dem Hauptbremszylindergehäuse angeordnet ist, während das Sensorelement an dem Kolben angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine relative Bewegung des Kolbens in dem Zylinder ermittelt werden. Insbesondere kann der Positionssensor einen Hall-Sensor umfassen. From the publication US 2014/0137550 A1 an arrangement for a master cylinder is known, to which a position detecting means is arranged to detect a movement of the piston in the cylinder. The position detection device has a sensor element and a position sensor which is fixedly arranged on the master cylinder housing, while the sensor element is arranged on the piston. In this way, a relative movement of the piston in the cylinder can be determined. In particular, the position sensor may comprise a Hall sensor.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messsystem zum Messen einer Betätigungskraft in einem Bremssystem zur Verfügung zu stellen, das eine geringe Alterung und eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide a measuring system for measuring an operating force in a brake system having a low aging and an increased reliability.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch die Messanordnung zum Messen einer Betätigungskraft, insbesondere für eine Betätigungseinrichtung in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, sowie durch das Bremssystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. This object is achieved by the measuring arrangement for measuring an actuating force, in particular for an actuating device in a brake system of a motor vehicle according to claim 1, and by the brake system according to the independent claim.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Messanordnung zum Messen einer Betätigungskraft, insbesondere für eine Betätigungseinrichtung in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, umfassend:

  • – mehrere beweglich angeordnete Magnetfeldelemente jeweils zum Führen, Bewirken oder Manipulieren eines Magnetfelds;
  • – ein elastische Kopplung, die zwischen den mehreren beweglich angeordneten Magnetfeldelementen wirkt, wobei eine relative Verschiebung zwischen den Magnetfeldelemente abhängig von der beaufschlagten Betätigungskraft auftritt;
  • – mindestens ein ortsfester Magnetfeldsensor zum Detektieren des Magnetfelds, wobei der ortsfeste Magnetfeldsensor mit einem der Magnetfeldelemente so gekoppelt ist, um ein an dem einen Magnetfeldelement bewirktes Magnetfeld unabhängig von einem relativen Versatz zwischen dem einen Magnetfeldelement zu dem Magnetfeldsensor zu detektieren.
According to a first aspect, a measuring arrangement is provided for measuring an actuating force, in particular for an actuating device in a brake system of a motor vehicle, comprising:
  • A plurality of movably arranged magnetic field elements each for guiding, effecting or manipulating a magnetic field;
  • An elastic coupling acting between the plurality of movably arranged magnetic field elements, wherein a relative displacement between the magnetic field elements depends on the applied actuation force;
  • At least one stationary magnetic field sensor for detecting the magnetic field, the stationary magnetic field sensor being coupled to one of the magnetic field elements so as to detect a magnetic field induced magnetic field element independently of a relative offset between the one magnetic field element and the magnetic field sensor.

Eine Idee der obigen Messanordnung besteht darin, Magnetfeldelemente an zwei Kraftübertragungselementen anzuordnen, die miteinander im Kraftflusspfad angeordnet sind und über eine elastische Kopplung gekoppelt sind. Eine Betätigungskraft, die über den Kraftflusspfad wirkt, führt dazu, dass die Kraftübertragungselemente und mit ihnen die Magnetfeldelemente ihre relative Position zueinander ändern. Die beiden Magnetfeldelemente an den Kraftübertragungselementen sind jeweils ausgebildet, ein Magnetfeld zu bewirken oder zu führen bzw. dessen Verlauf zu manipulieren. Die Magnetfeldelemente sind so in der Nähe eines Magnetfeldsensors angebracht, dass eine Bewegung jedes der Magnetfeldelemente eine Änderung eines an dem Magnetfeldsensor bewirkten Magnetfeldes hervorruft. One idea of the above measuring arrangement is to arrange magnetic field elements on two power transmission elements, which are arranged together in the power flow path and are coupled via an elastic coupling. An actuation force acting on the force flow path causes the force transmission elements and with them the magnetic field elements to change their relative position to one another. The two magnetic field elements on the force transmission elements are each designed to effect or guide a magnetic field or to manipulate its course. The magnetic field elements are mounted in the vicinity of a magnetic field sensor such that movement of each of the magnetic field elements causes a change in a magnetic field applied to the magnetic field sensor.

Somit ist es möglich, mit Hilfe eines ortsfesten Magnetfeldsensors eine relative Bewegung der zwei beweglichen Kraftübertragungselemente zu detektieren, die Rückschlüsse über eine zwischen den Kraftübertragungselementen wirkende Kraft geben kann. Weiterhin ist dadurch keine flexible Kabelverbindung zu dem Magnetfeldsensor notwendig. Die Verwendung von Magnetfeldsensoren, wie z.B. Hall-Sensoren, GMR-Sensoren und dergleichen, ist vorteilhaft, da diese in der Regel nur einer geringen Alterung unterliegen und somit für den dauerhaften Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet sind. Da Magnetfeldsensoren im Übrigen berührungslos betrieben werden können, entfällt hierbei auch ein reibungsbedingter Verschleiß. Thus, it is possible to detect by means of a stationary magnetic field sensor, a relative movement of the two movable power transmission elements, which can give conclusions about a force acting between the force transmission elements. Furthermore, this does not require a flexible cable connection to the magnetic field sensor. The use of magnetic field sensors, such as Hall sensors, GMR sensors and the like, is advantageous because they are usually subject to only a small aging and thus are suitable for permanent use in motor vehicles. Incidentally, magnetic field sensors are operated without contact can also eliminate a friction-related wear.

Weiterhin kann ein erstes der mehreren Magnetfeldelemente als ein Magnetfeldgeber, insbesondere in Form mindestens eines Permanentmagneten ausgebildet und ein zweites der mehreren Magnetfeldelemente als ein Magnetfeldführungselement ausgebildet sein. Furthermore, a first of the plurality of magnetic field elements can be designed as a magnetic field transmitter, in particular in the form of at least one permanent magnet, and a second of the plurality of magnetic field elements can be designed as a magnetic field guide element.

Insbesondere kann der Magnetfeldgeber eine Anordnung von Permanentmagneten aufweisen, deren Polaritäten zu dem Magnetfeldführungselement ausgerichtet ist, wobei Magnetpole mit wechselnden Polaritäten in Richtung der relativen Verschiebung zueinander benachbart sind. In particular, the magnetic field transmitter can have an arrangement of permanent magnets whose polarities are aligned with the magnetic field guide element, magnetic poles with alternating polarities being adjacent to one another in the direction of the relative displacement.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Magnetfeldführungselement aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet sein und so zu dem Magnetfeldgeber angeordnet sein, dass sich das an dem Magnetfeldführungselement bewirkte und von dem Magnetfeldsensor zu detektierende Magnetfeld bei der relativen Verschiebung ändert. According to one embodiment, the magnetic field guide element may be formed of a soft magnetic material and be arranged to the magnetic encoder that changes the magnetic field caused on the magnetic field and to be detected by the magnetic field sensor magnetic field in the relative displacement.

Weiterhin kann das Magnetfeldführungselement Einkopplungselemente aufweisen, um von dem Magnetfeldgeber bewirktes Magnetfeld in das Magnetfeldführungselement abhängig von der relativen Verschiebung zwischen dem Magnetfeldgeber und dem Magnetfeldführungselement in das Magnetfeldführungselement einzukoppeln. Furthermore, the magnetic field guide element can have coupling elements in order to couple magnetic field caused by the magnetic field transmitter into the magnetic field guide element as a function of the relative displacement between the magnetic field transmitter and the magnetic field guide element into the magnetic field guide element.

Insbesondere kann das Magnetfeldführungselement zwei voneinander magnetisch isolierte, weichmagnetische, voneinander durch einen Sensorbereich beabstandete Flächen, insbesondere in Form von Platten, aufweisen, zwischen denen das zu detektierende Magnetfeld ausgebildet ist, wobei die Flächen so ausgerichtet sind, dass sich bei einer Verschiebung des Magnetfeldführungselements die Flächen entlang des Magnetfeldsensors bewegen. In particular, the magnetic field guide element may comprise two mutually magnetically isolated, soft magnetic surfaces spaced apart from each other by a sensor region, in particular in the form of plates, between which the magnetic field to be detected is formed, wherein the surfaces are aligned such that upon displacement of the magnetic field guide element Move surfaces along the magnetic field sensor.

Es kann vorgesehen sein, dass die Flächen flächenparallel zueinander angeordnet sind, so dass sich durch die Einkopplung des von dem Magnetfeldgeber bewirkten Magnetfelds ein Magnetfeld gleicher Flussdichte zwischen den Flächen ergibt. Dadurch wird in einfacher Weise eine Unabhängigkeit des zu detektierenden Magnetfelds von dem relativen Versatz zwischen dem Magnetfeldelement und dem Magnetfeldsensor erreicht. It can be provided that the surfaces are arranged surface-parallel to each other, so that there is a magnetic field of the same flux density between the surfaces by the coupling of the magnetic field caused by the magnetic field generator. As a result, independence of the magnetic field to be detected from the relative offset between the magnetic field element and the magnetic field sensor is achieved in a simple manner.

Weiterhin können die Einkopplungselemente als Einkopplungsstege ausgebildet sein, um sich bei der relativen Verschiebung entlang einer Richtung der Anordnung benachbarter Magnetpole des Magnetfeldgebers zu bewegen, so dass die Einkopplung eines von dem Magnetfeldgeber bewirkten Magnetfeldes in das Magnetfeldführungselement von der relativen Verschiebung abhängt. Furthermore, the coupling elements may be formed as Einkopplungsstege to move during the relative displacement along a direction of the arrangement of adjacent magnetic poles of the magnetic encoder, so that the coupling of a magnetic field caused by the magnetic field sensor in the magnetic field guide element depends on the relative displacement.

Insbesondere können die Einkopplungsstege kammartig von den Flächen abstehen und quer zur Magnetflussrichtung der Magnetpole des Magnetfeldgebers und ineinandergreifen. In particular, the coupling webs can protrude in a comb-like manner from the surfaces and mesh with one another transversely to the magnetic flux direction of the magnetic poles of the magnetic field transmitter.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Betätigungseinrichtung für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs zum Übertragen einer Betätigungskraft in das Bremssystem vorgesehen, umfassend:

  • – ein erstes Kraftführungselement und ein zweites Kraftführungselement, die in Richtung der Betätigungskraft zueinander angeordnet sind,
  • – ein elastisches Kopplungselement, das zwischen dem ersten Kraftführungselement und dem zweiten Kraftführungselement angeordnet ist,
  • – die obige Messanordnung,
wobei an jedem der Kraftführungselemente ein Magnetfeldelement angeordnet ist. According to another aspect, an actuator for a brake system of a motor vehicle is provided for transmitting an actuation force into the brake system, comprising:
  • A first force-guiding element and a second force-guiding element, which are arranged in the direction of the actuating force relative to one another,
  • An elastic coupling element, which is arranged between the first force-guiding element and the second force-guiding element,
  • The above measuring arrangement,
wherein a magnetic field element is arranged on each of the force-guiding elements.

Weiterhin kann an dem ersten Kraftführungselement ein Magnetfeldgeber zum Bereitstellen eines Magnetfelds mit mindestens einer in Richtung der Betätigungskraft verlaufenden Polfläche angeordnet sein. An dem zweiten Kraftführungselement kann ein Magnetfeldführungselement angeordnet sein, um sich bei der relativen Verschiebung entlang der mindestens einen Polfläche des Magnetfeldgebers zu bewegen. Furthermore, a magnetic field transmitter for providing a magnetic field with at least one pole face extending in the direction of the actuating force can be arranged on the first force-guiding element. A magnetic field guide element may be arranged on the second force-guiding element in order to move along the at least one pole face of the magnetic field transmitter during the relative displacement.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Betätigungseinrichtung mit einer Messanordnung; 1 a schematic representation of an actuating device with a measuring arrangement;

2 eine perspektivische detailliertere Darstellung der Betätigungseinrichtung der 1; 2 a perspective detailed representation of the actuator of 1 ;

3 eine perspektivische Darstellung der Messanordnung für die Betätigungseinrichtung der 2, und 3 a perspective view of the measuring arrangement for the actuator of 2 , and

4a bis 4e verschiedene relative Positionen zwischen dem Magnetfeldgeber und dem Magnetfeldführungselement der Messanordnung. 4a to 4e various relative positions between the magnetic encoder and the magnetic field guiding element of the measuring arrangement.

Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments

1 zeigt eine Betätigungseinrichtung 1 für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs. Die Betätigungseinrichtung 1 weist ein Bremspedal 2 auf, das mit einem ersten Kraftführungselement 3 so gekoppelt ist, dass eine Betätigung des Bremspedals 2 eine lineare Betätigungskraft F auf das erste Kraftführungselement 3 ausübt. 1 shows an actuating device 1 for a brake system of a motor vehicle. The actuating device 1 has a brake pedal 2 on, with a first force guide element 3 is coupled so that an actuation of the brake pedal 2 a linear actuating force F on the first force-guiding element 3 exercises.

Das erste Kraftführungselement 3 ist über ein elastisches Koppelelement 4, insbesondere in Form einer Feder oder eines Elements aus elastischem Material, wie beispielsweise Gummi oder dergleichen, ausgebildet und koppelt das erste Kraftführungselement 3 mit einem zweiten Kraftführungselement 5. The first force-guiding element 3 is via an elastic coupling element 4 , in particular in the form of a spring or an element of elastic material, such as rubber or the like, formed and coupled to the first force-guiding element 3 with a second force-guiding element 5 ,

Das erste Kraftführungselement 3, das elastische Kopplungselement 4 und das zweite Kraftführungselement 5 sind linear zueinander angeordnet. Insbesondere können das erste Kraftführungselement 3, das elastische Kopplungselement 4 und das zweite Kraftführungselement 5 so angeordnet sein, dass die lineare Betätigungskraft F, die auf das erste Kraftführungselement 3 wirkt, auf das zweite Kraftführungselement 5 in das nachgeordnete Bremssystem (nicht gezeigt) übertragen werden kann. The first force-guiding element 3 , the elastic coupling element 4 and the second force-guiding element 5 are arranged linear to each other. In particular, the first force-guiding element 3 , the elastic coupling element 4 and the second force-guiding element 5 be arranged so that the linear actuation force F, which on the first force-guiding element 3 acts on the second force-guiding element 5 in the downstream brake system (not shown) can be transmitted.

In der schematischen Darstellung der 1 ist an dem ersten Kraftführungselement 3 ein Magnetfeldgeber 6 in Form eines Permanentmagneten 6 als erstes Magnetfeldelement angeordnet. Des Weiteren ist an dem zweiten Kraftführungselement 5 ein Magnetfeldführungselement 7 als zweites Magnetfeldelement angeordnet, das sich an dem Magnetfeldgeber 6 entlang erstreckt. Das Magnetfeldführungselement 7 ist aus einem weichmagnetischen, d.h. magnetisch leitfähigen Material ausgebildet, so dass der Abschnitt des Magnetfeldführungselements 7, der sich entlang des Magnetfeldgebers 6 erstreckt, zumindest einen Teil des dort bereitgestellten Magnetfelds aufnimmt und in geeigneter Weise führt. In the schematic representation of 1 is on the first force-guiding element 3 a magnetic field transmitter 6 in the form of a permanent magnet 6 arranged as a first magnetic field element. Furthermore, on the second force-guiding element 5 a magnetic field guide element 7 arranged as a second magnetic field element, which is located on the magnetic encoder 6 extends along. The magnetic field guide element 7 is formed of a soft magnetic, ie magnetically conductive material, so that the portion of the magnetic field guiding element 7 that goes along the magnetic field transmitter 6 extends, at least part of the magnetic field provided there accommodates and leads in a suitable manner.

Es ist ein Magnetfeldsensor 8 zum Beispiel in Form eines Hall-Sensors oder eines GMR-Sensors vorgesehen, der mit dem Magnetfeldführungselement 7 gekoppelt ist, um unabhängig von der relativen Position zwischen Magnetfeldsensor 8 und Magnetfeldführungselement 7 ein Stärke des durch das Magnetfeldführungselement 7 geführten Magnetfeldes zu messen. Die magnetische Kopplung zwischen dem Magnetfeldsensor 8 und dem Magnetfeldführungselement 7 kann so ausgebildet sein, dass die magnetische Kopplung unabhängig von dem Versatz zwischen dem Magnetfeldsensor 8 und dem Magnetfeldführungselement 7 ist. Insbesondere kann die Kopplung so ausgebildet sein, dass sich das Magnetfeldführungselement 7 bei einer Bewegung des zweiten Kraftführungselements 5 an dem Magnetfeldsensor 8 in gleichem Abstand vorbeibewegt. It is a magnetic field sensor 8th For example, in the form of a Hall sensor or a GMR sensor provided with the magnetic field guide element 7 is coupled to regardless of the relative position between the magnetic field sensor 8th and magnetic field guide element 7 a strength of the magnetic field guiding element 7 guided magnetic field to measure. The magnetic coupling between the magnetic field sensor 8th and the magnetic field guide member 7 may be configured such that the magnetic coupling is independent of the offset between the magnetic field sensor 8th and the magnetic field guide member 7 is. In particular, the coupling may be formed so that the magnetic field guide element 7 during a movement of the second force-guiding element 5 at the magnetic field sensor 8th passed at the same distance.

Weiterhin stehen der Magnetfeldgeber 6 und das Magnetfeldführungselement 7 so miteinander in Wechselwirkung, dass eine relative Bewegung zwischen Magnetfeldgeber 6 und Magnetfeldführungselement 7 zu einer Änderung der Stärke des in dem Magnetfeldführungselement 7 geführten Magnetfeldes führt und somit eine Änderung der Stärke des auf den Magnetfeldsensor 8 wirkenden Magnetfelds. Furthermore, the magnetic encoder 6 and the magnetic field guide member 7 interact with each other so that a relative movement between magnetic field transmitter 6 and magnetic field guide element 7 to a change in the strength of the in the magnetic field guide element 7 guided magnetic field and thus a change in the strength of the magnetic field sensor 8th acting magnetic field.

In 2 ist eine beispielhafte Messanordnung an der Betätigungseinrichtung 1 perspektivisch dargestellt. 3 zeigt eine detaillierte Darstellung der Messanordnung. Der Magnetfeldgeber 6 kann in Form eines Permanentmagneten ausgebildet sein, der mehrere einander in der relativen Verschiebungsrichtung R benachbarte Magnetpole 61 aufweist, die zu dem Magnetfeldführungselement 7 ausgerichtet sind. In 2 is an exemplary measurement arrangement on the actuator 1 shown in perspective. 3 shows a detailed representation of the measuring arrangement. The magnetic field transmitter 6 may be formed in the form of a permanent magnet, the plurality of mutually adjacent in the relative direction of displacement R magnetic poles 61 leading to the magnetic field guide element 7 are aligned.

An dem Magnetfeldgeber 6 ist das Magnetfeldführungselement 7 angeordnet, das zwei Flächen aufweist, die voneinander magnetisch isoliert sind und durch einen Sensorbereich voneinander beabstandet sind, so dass sich bei einer Verschiebung des Magnetfeldführungselements 7 die Flächen entlang des Magnetfeldsensors bewegen. At the magnetic field transmitter 6 is the magnetic field guide element 7 arranged, which has two surfaces which are magnetically isolated from each other and are spaced from each other by a sensor region, so that upon displacement of the magnetic field guide element 7 move the surfaces along the magnetic field sensor.

Insbesondere kann das Magnetfeldführungselement 7 zwei parallele Platten 71a, 71b aufweisen, die magnetisch voneinander isoliert sind. Zwischen der ersten Platte 71a und der zweiten Platte 71b kann der Magnetfeldsensor 8 angeordnet sein, um eine Stärke des sich zwischen den Platten 71a, 71b ausbildenden Magnetfelds zu messen. Zumindest entlang des maximalen Verfahrwegs des Magnetfeldführungselementes 7 sind die Platten 71a, 71b flächenparallel zueinander angeordnet, so dass sich bei Einprägen eines Magnetfeldes in die Platten 71a, 71b zwischen den Platten 71a, 71b eine konstante Magnetfelddichte einstellt. Somit kann der Magnetfeldsensor 8, der zwischen den Platten 71a, 71b angeordnet ist, unabhängig von der Position der Platten 71a, 71b die Feldstärke des eingeprägten Magnetfeldes messen. Dadurch kann eine Messung vorgenommen werden, deren Ergebnis unabhängig von der absoluten Position des zweiten Kraftführungselementes 5 ist. In particular, the magnetic field guide element 7 two parallel plates 71a . 71b have, which are magnetically isolated from each other. Between the first plate 71a and the second plate 71b can the magnetic field sensor 8th be arranged to give a strength of between the plates 71a . 71b measuring magnetic field. At least along the maximum travel of the magnetic field guide element 7 are the plates 71a . 71b arranged surface parallel to each other, so that when impressing a magnetic field in the plates 71a . 71b between the plates 71a . 71b sets a constant magnetic field density. Thus, the magnetic field sensor 8th that between the plates 71a . 71b is arranged, regardless of the position of the plates 71a . 71b measure the field strength of the impressed magnetic field. As a result, a measurement can be made, the result of which is independent of the absolute position of the second force-guiding element 5 is.

Die Einkopplung des von dem Magnetfeldgeber 6 (Permanentmagneten) bewirkten Magnetfelds in die Platten 71 des Magnetführungselementes erfolgt über Einkopplungselemente 72a, 72b. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Einkopplungselemente 72a, 72b als Einkopplungsstege ausgeführt, die sich wechselweise bzw. kammartig von einer der Platten 71a, 71b quer zur Anordnungsrichtung der Magnetpole und quer zum Verlauf der durch die Magnetpole 71a, 71b abgegebenen Magnetfelds erstrecken, so dass eine gute Einkopplung des Magnetfelds in das Material des Magnetfeldführungselementes 7 erfolgen kann. The coupling of the magnetic field transmitter 6 (Permanent magnets) caused magnetic field in the plates 71 the magnetic guide element via coupling elements 72a . 72b , In the illustrated embodiment, the coupling elements 72a . 72b designed as Einkopplungsstege, the mutually or comb-like from one of the plates 71a . 71b transverse to the arrangement direction of the magnetic poles and across the course of the magnetic poles 71a . 71b emitted magnetic field, so that a good coupling of the magnetic field in the material of the magnetic field guide element 7 can be done.

Insbesondere können die Einkopplungsstege in Richtung der entsprechend gegenüberliegenden Platte 71a, 71b abstehen, so dass sich durch die Einkopplungsstege L-förmige Querschnitte der beiden Teile des Magnetfeldführungselementes 7 ergeben. In particular, the Einkopplungsstege in the direction of the corresponding opposite plate 71a . 71b stand out so that through the Einkopplungsstege L-shaped cross sections of the two parts of the magnetic field guide element 7 result.

Durch die Anordnung der Einkopplungselemente 72a, 72b entlang der Anordnungsrichtung der Magnetpole können sich bei einer Bewegung des zweiten Kraftführungselementes 5 relativ zum ersten Kraftführungselement 3, an dem der Magnetfeldgeber 6 angebracht ist, unterschiedliche magnetische Einkopplungen des Magnetfelds über die Einkopplungselemente 72a, 72b in die Platten 71a, 71b ergeben. By the arrangement of the coupling elements 72a . 72b along the arrangement direction of the magnetic poles can be during a movement of the second force-guiding element 5 relative to the first force-guiding element 3 at which the magnetic field transmitter 6 is attached, different magnetic couplings of the magnetic field via the coupling elements 72a . 72b in the plates 71a . 71b result.

Insbesondere können die Einkopplungselemente 72a, 72b so vorgesehen sein, dass der Abstand der Magnetpole 61 des Magnetfeldgebers 6 dem Abstand zwischen dem mit der ersten Platte 71a verbundenen ersten Einkopplungselement 72a und dem mit der zweiten Platte 71b verbundenen zweiten Einkopplungselement 72b entspricht. Dies ermöglicht insbesondere bei mehreren Einkopplungselementen 72a, 72b an jeder der Platten 71a, 71b eine optimale magnetische Einkopplung des von dem Magnetfeldgeber 6 bewirkten magnetischen Feldes. In particular, the coupling elements 72a . 72b be provided so that the distance of the magnetic poles 61 of the magnetic field transmitter 6 the distance between the one with the first plate 71a connected first coupling element 72a and with the second plate 71b connected second coupling element 72b equivalent. This allows in particular for multiple coupling elements 72a . 72b on each of the plates 71a . 71b an optimal magnetic coupling of the magnetic field transmitter 6 caused magnetic field.

Verschiebt sich nun die relative Position zwischen den Permanentmagneten 6 und dem Magnetfeldführungselement 7, so erfolgt je nach Höhe des Versatzes eine verschlechterte oder verbesserte Einkopplung des Magnetfelds über die Einkopplungselemente 72a, 72b ggfs. bis hin zu einer Magnetfeldumkehr. Shifts now the relative position between the permanent magnets 6 and the magnetic field guide member 7 , Thus, depending on the amount of offset, a deteriorated or improved coupling of the magnetic field via the coupling elements 72a . 72b possibly up to a magnetic field reversal.

Durch das Messen der Stärke des Magnetfeldes mit dem Magnetfeldsensor 8 kann ein elektrisches Signal gewonnen werden, das ein Maß für den magnetischen Fluss zwischen den Platten 71a, 71b darstellt, so dass ein Maß für die relative Verschiebung zwischen dem ersten und zweiten Kraftführungselement 3, 5 bzw. zwischen dem Magnetfeldgeber 6 und dem Magnetfeldführungselement 7 darstellt. By measuring the strength of the magnetic field with the magnetic field sensor 8th An electrical signal can be obtained, which is a measure of the magnetic flux between the plates 71a . 71b represents, so that a measure of the relative displacement between the first and second force-guiding element 3 . 5 or between the magnetic field transmitter 6 and the magnetic field guide member 7 represents.

Die Zuordnung der Verschiebung zwischen dem ersten und zweiten Kraftführungselement 3, 5 zu einer über die Betätigungseinrichtung 2 ausgeübten Betätigungskraft kann mit Hilfe einer Federkonstanten bzw. allgemein eines Federverhaltens des elastischen Kopplungselementes 4 in an sich bekannter Weise ermittelt bzw. berechnet werden. The assignment of the displacement between the first and second force-guiding element 3 . 5 to one about the actuator 2 exerted actuation force can by means of a spring constant or generally a spring behavior of the elastic coupling element 4 be determined or calculated in a conventional manner.

In den 4a bis 4e sind verschiedene Anordnungen zwischen der Magnetfeldführungseinrichtung 7 und eines Magnetfeldgebers 6 dargestellt, die sich bei unterschiedlichen Krafteinwirkungen ergeben können. Die dargestellte Ansicht entspricht einer Ansicht aus einer den Einkopplungselementen 72a, 72b gegenüberliegenden Seite des Magnetfeldführungselementes 7 in Richtung des Magnetfeldgebers 6. Die Pfeile geben die Richtung des zwischen den Platten 71a, 71b ausgebildeten Magnetfelds an, das durch den zwischen den Platten 71a, 71b angeordneten Magnetfeldsensor 8 gemessen werden kann. In the 4a to 4e are various arrangements between the magnetic field guiding device 7 and a magnetic field transmitter 6 represented, which can result from different force effects. The view shown corresponds to a view from one of the coupling elements 72a . 72b opposite side of the magnetic field guide element 7 in the direction of the magnetic field transmitter 6 , The arrows indicate the direction of the between the plates 71a . 71b magnetic field formed by the between the plates 71a . 71b arranged magnetic field sensor 8th can be measured.

Man erkennt in 4a eine Anordnung, bei dem die Einkopplungselemente 72a, 72b genau über einem jeweiligen Magnetpol liegen, so dass alle ersten Einkopplungselemente 72a der ersten Platte 71a jeweils einem Magnetpol erster Polarität und alle zweiten Einkopplungselemente 72b der zweiten Platte 71b jeweils einem Magnetpol 61 einer zweiten Polarität zugeordnet sind, so dass eine optimale magnetische Einkopplung erreicht wird. One recognizes in 4a an arrangement in which the coupling elements 72a . 72b lie exactly above a respective magnetic pole, so that all the first coupling elements 72a the first plate 71a each one magnetic pole of the first polarity and all the second coupling elements 72b the second plate 71b each one magnetic pole 61 associated with a second polarity, so that an optimal magnetic coupling is achieved.

Wie in 4b anhand der Breite der das Magnetfeld bezeichnenden Pfeile gezeigt, nimmt bei einer relativen Verschiebung des Magnetfeldführungselementes 7 bezüglich des Magnetfeldgebers 6, so dass die Einkopplungselemente 72a, 72b sich in Richtung eines Grenzbereiches zwischen zwei benachbarten Magnetpolen bewegen, das Magnetfeld zwischen den Platten 71a, 71b ab. As in 4b shown by the width of the magnetic field indicative arrows, decreases with a relative displacement of the magnetic field guide element 7 with respect to the magnetic field transmitter 6 , so that the coupling elements 72a . 72b moving in the direction of a boundary between two adjacent magnetic poles, the magnetic field between the plates 71a . 71b from.

Befinden sich wie in 4c dargestellt die Einkopplungselemente 72a, 72b exakt über den Grenzbereichen zwischen benachbarten Magnetpolen 61 des Magnetfeldgebers 6, so wird kein Magnetfeld eingekoppelt und zwischen den Platten 71a, 71b bildet sich kein Magnetfeld aus. Are like in 4c illustrated the coupling elements 72a . 72b exactly above the limits between adjacent magnetic poles 61 of the magnetic field transmitter 6 , so no magnetic field is coupled in and between the plates 71a . 71b no magnetic field is formed.

Bei einer weiteren gleichgerichteten Verschiebung, die in 4d dargestellt ist, steigt die Magnetfeldstärke zwischen den Platten 71a, 71b wieder an, weist jedoch eine entgegengesetzte Polarität auf und erreicht ihr Maximum (siehe 4e), wenn sich die betreffenden Einkopplungselemente 72a, 72b nun jeweils über einem Magnetpol umgekehrter Polarität befinden im Vergleich zur Anordnung der 4a. In another rectified shift, the in 4d is shown, the magnetic field strength between the plates increases 71a . 71b again, but has an opposite polarity and reaches its maximum (see 4e ), when the respective coupling elements 72a . 72b now in each case over a magnetic pole reversed polarity compared to the arrangement of 4a ,

Um Schwankungen der Magnetfelddichte zwischen den Platten 71a, 71b auszugleichen, können mehrere Magnetfeldsensoren 8 örtlich in Verschiebungsrichtung versetzt zwischen den Platten 71a, 71b vorgesehen sein, deren Messwerte gemittelt werden können, um eine für die Wirkung der Betätigungskraft relevante elektrische Messgröße zu erhalten. Dabei ist die Anordnung der Magnetfeldsensoren 8 so vorgesehen, dass bei der Bewegung des zweiten Kraftführungselements 5 keiner der Magnetfeldsensoren 8 aus dem Bereich zwischen den Platten 71a, 71b gelangt. To fluctuations of the magnetic field density between the plates 71a . 71b can compensate for multiple magnetic field sensors 8th locally offset in the displacement direction between the plates 71a . 71b be provided, the measured values can be averaged to obtain a relevant for the effect of the actuation force electrical quantity. Here is the arrangement of the magnetic field sensors 8th provided so that during the movement of the second force-guiding element 5 none of the magnetic field sensors 8th from the area between the plates 71a . 71b arrives.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Betätigungseinrichtung actuator
2 2
Bremspedal brake pedal
3 3
erstes Kraftführungselement first force-guiding element
4 4
elastisches Kopplungselement elastic coupling element
5 5
zweites Kraftführungselement second force-guiding element
6 6
Magnetfeldgeber magnetic encoders
7 7
Magnetfeldführungselement Magnetic guide element
8 8th
Magnetfeldsensor magnetic field sensor
71a, 71b 71a, 71b
erste und zweite Platte first and second plate
72a, 72b 72a, 72b
erstes und zweites Einkopplungselement first and second coupling element
F F
Betätigungskraft operating force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2014/0137550 A1 [0004] US 2014/0137550 A1 [0004]

Claims (11)

Messanordnung zum Messen einer Betätigungskraft (F), insbesondere für eine Betätigungseinrichtung (1) in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend: – mehrere beweglich angeordnete Magnetfeldelemente (6, 7) jeweils zum Führen, Bewirken oder Manipulieren eines Magnetfelds; – ein elastische Kopplung, die zwischen den mehreren beweglich angeordneten Magnetfeldelementen (6, 7) wirkt, wobei eine relative Verschiebung zwischen den Magnetfeldelemente (6, 7) abhängig von der beaufschlagten Betätigungskraft (F) auftritt; – mindestens ein ortsfester Magnetfeldsensor (8) zum Detektieren des Magnetfelds, wobei der ortsfeste Magnetfeldsensor (8) mit einem der Magnetfeldelemente (7) so gekoppelt ist, um ein an dem einen Magnetfeldelement (7) bewirktes Magnetfeld unabhängig von einem relativen Versatz zwischen dem einen Magnetfeldelement (7) zu dem Magnetfeldsensor (8) zu detektieren. Measuring arrangement for measuring an actuating force (F), in particular for an actuating device ( 1 ) in a braking system of a motor vehicle, comprising: - a plurality of movably arranged magnetic field elements ( 6 . 7 ) each for guiding, effecting or manipulating a magnetic field; An elastic coupling between the plurality of movably arranged magnetic field elements ( 6 . 7 ), whereby a relative displacement between the magnetic field elements ( 6 . 7 ) occurs depending on the applied actuation force (F); At least one stationary magnetic field sensor ( 8th ) for detecting the magnetic field, wherein the stationary magnetic field sensor ( 8th ) with one of the magnetic field elements ( 7 ) is coupled to one on the one magnetic field element ( 7 ) caused magnetic field regardless of a relative offset between the one magnetic field element ( 7 ) to the magnetic field sensor ( 8th ) to detect. Messanordnung nach Anspruch 1, wobei ein erstes der mehreren Magnetfeldelemente (6, 7) als ein Magnetfeldgeber (6), insbesondere in Form mindestens eines Permanentmagneten ausgebildet ist und ein zweites der mehreren Magnetfeldelemente (6, 7) als ein Magnetfeldführungselement (7) ausgebildet ist. Measuring arrangement according to claim 1, wherein a first of said plurality of magnetic field elements ( 6 . 7 ) as a magnetic field transmitter ( 6 ), in particular in the form of at least one permanent magnet is formed and a second of the plurality of magnetic field elements ( 6 . 7 ) as a magnetic field guiding element ( 7 ) is trained. Messanordnung nach Anspruch 2, wobei der Magnetfeldgeber (6) eine Anordnung von Permanentmagneten aufweist, deren Polaritäten zu dem Magnetfeldführungselement ausgerichtet ist, wobei Magnetpole (61) mit wechselnden Polaritäten in Richtung® der relativen Verschiebung zueinander benachbart sind. Measuring arrangement according to Claim 2, the magnetic field transmitter ( 6 ) has an array of permanent magnets whose polarities are aligned with the magnetic field guide element, wherein magnetic poles ( 61 ) with alternating polarities in direction ® of the relative displacement adjacent to each other. Messanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Magnetfeldführungselement (7) aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet ist und so zu dem Magnetfeldgeber (6) angeordnet ist, dass sich das an dem Magnetfeldführungselement (7) bewirkte und von dem Magnetfeldsensor (8) zu detektierende Magnetfeld bei der relativen Verschiebung ändert. Measuring arrangement according to Claim 2 or 3, the magnetic field guide element ( 7 ) is formed of a soft magnetic material and so to the magnetic encoder ( 6 ) is arranged such that on the magnetic field guide element ( 7 ) and by the magnetic field sensor ( 8th ) changes the magnetic field to be detected at the relative displacement. Messanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Magnetfeldführungselement (7) Einkopplungselemente (72a, 72b) aufweist, um von dem Magnetfeldgeber (6) bewirktes Magnetfeld in das Magnetfeldführungselement (7) abhängig von der relativen Verschiebung zwischen dem Magnetfeldgeber (6) und dem Magnetfeldführungselement (7) in das Magnetfeldführungselement (7) einzukoppeln. Measuring arrangement according to one of claims 2 to 4, wherein the magnetic field guiding element ( 7 ) Coupling elements ( 72a . 72b ) in order to be detected by the magnetic field transmitter ( 6 ) induced magnetic field in the magnetic field guide element ( 7 ) depending on the relative displacement between the magnetic field transmitter ( 6 ) and the magnetic field guide element ( 7 ) in the magnetic field guide element ( 7 ). Messanordnung nach Anspruch 5, wobei das Magnetfeldführungselement (7) zwei voneinander magnetisch isolierte, weichmagnetische, voneinander durch einen Sensorbereich beabstandete Flächen, insbesondere in Form von Platten (71a, 72b), aufweist, zwischen denen das zu detektierende Magnetfeld ausgebildet ist, wobei die Flächen so ausgerichtet sind, dass sich bei einer Verschiebung des Magnetfeldführungselements (7) die Flächen entlang des Magnetfeldsensors (8) bewegen. Measuring arrangement according to claim 5, wherein the magnetic field guiding element ( 7 ) two magnetically isolated, soft magnetic, spaced from each other by a sensor area surfaces, in particular in the form of plates ( 71a . 72b ), between which the magnetic field to be detected is formed, wherein the surfaces are aligned so that upon displacement of the magnetic field guide element ( 7 ) the surfaces along the magnetic field sensor ( 8th ) move. Messanordnung nach Anspruch 6, wobei die Flächen flächenparallel zueinander angeordnet sind, so dass sich durch die Einkopplung des von dem Magnetfeldgeber (6) bewirkten Magnetfelds ein Magnetfeld gleicher Flussdichte zwischen den Flächen ergibt. Measuring arrangement according to claim 6, wherein the surfaces are arranged surface parallel to each other, so that by the coupling of the magnetic field from the transmitter ( 6 ) results in a magnetic field of the same flux density between the surfaces. Messanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Einkopplungselemente (72a, 72b) als Einkopplungsstege ausgebildet sind, um sich bei der relativen Verschiebung entlang einer Richtung der Anordnung benachbarter Magnetpole des Magnetfeldgebers (6) zu bewegen, so dass die Einkopplung eines von dem Magnetfeldgeber (6) bewirkten Magnetfeldes in das Magnetfeldführungselement (7) von der relativen Verschiebung abhängt. Measuring arrangement according to one of claims 5 to 7, wherein the coupling elements ( 72a . 72b ) are formed as Einkopplungsstege to the relative displacement along a direction of the arrangement of adjacent magnetic poles of the magnetic field transmitter ( 6 ), so that the coupling of one of the magnetic field transmitter ( 6 ) caused magnetic field in the magnetic field guide element ( 7 ) depends on the relative displacement. Messanordnung nach Anspruch 8, wobei die Einkopplungsstege kammartig von den Flächen abstehen und quer zur Magnetflussrichtung der Magnetpole (61) des Magnetfeldgebers (6) ineinandergreifen. Measuring arrangement according to claim 8, wherein the coupling webs project in a comb-like manner from the surfaces and transversely to the magnetic flux direction of the magnetic poles (US Pat. 61 ) of the magnetic field transmitter ( 6 ) intermesh. Betätigungseinrichtung für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs zum Übertragen einer Betätigungskraft (F) in das Bremssystem, umfassend: – ein erstes Kraftführungselement (3) und ein zweites Kraftführungselement (5), die in Richtung der Betätigungskraft zueinander angeordnet sind, – ein elastisches Kopplungselement (4), das zwischen dem ersten Kraftführungselement (3) und dem zweiten Kraftführungselement (5) angeordnet ist, – eine Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei an jedem der Kraftführungselemente (3, 5) ein Magnetfeldelement (6, 7) angeordnet ist. Actuating device for a brake system of a motor vehicle for transmitting an actuating force (F) into the brake system, comprising: - a first force-guiding element ( 3 ) and a second force-guiding element ( 5 ), which are arranged in the direction of the actuating force to one another, - an elastic coupling element ( 4 ), which between the first force guiding element ( 3 ) and the second force-guiding element ( 5 ), - a measuring arrangement according to one of claims 1 to 9, wherein on each of the force-guiding elements ( 3 . 5 ) a magnetic field element ( 6 . 7 ) is arranged. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei an dem ersten Kraftführungselement (3) ein Magnetfeldgeber (6) zum Bereitstellen eines Magnetfelds mit mindestens einer in Richtung der Betätigungskraft (F) verlaufenden Polfläche angeordnet ist, wobei an dem zweiten Kraftführungselement (5) ein Magnetfeldführungselement (7) angeordnet ist, um sich bei der relativen Verschiebung entlang der mindestens einen Polfläche des Magnetfeldgebers (6) zu bewegen. Actuating device according to claim 10, wherein on the first force-guiding element ( 3 ) a magnetic field transmitter ( 6 ) is provided for providing a magnetic field having at least one pole face extending in the direction of the actuating force (F), wherein on the second force guiding element ( 5 ) a magnetic field guide element ( 7 ) is arranged in order, during the relative displacement along the at least one pole face of the magnetic field transmitter ( 6 ) to move.
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