DE102021210663A1

DE102021210663A1 - Winkelsensor

Info

Publication number: DE102021210663A1
Application number: DE102021210663.3A
Authority: DE
Inventors: Dragos Buzoianu
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Winkelsensor (30), für ein Fahrzeug, wobei der Winkelsensor (30) eine Gelenkbuchse (26) mit einer inneren Lagerbuchse (32) und einer äußeren Lagerbuchse (36) aufweist, wobei die innere Lagerbuchse (32) und die äußere Lagerbuchse (36) um eine Lagerachse gegeneinander verdreht werden können, mit einem ersten Sensorelement (38), das drehfest mit äußerer Lagerbuchse (36) verbunden ist, und einem zweites Sensorelement (44), das drehfest mit innerer Lagerbuchse (32) verbunden ist, wobei der Winkelsensor (30) die Verdrehung des ersten Sensorelements (38) und des zweiten Sensorelements (44) erfasst, wobei die innere Lagerbuchse (32) in axialer Richtung über das erste Sensorelement (38) und das zweite Sensorelement (44) hinausragt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Winkelsensor für ein Fahrzeug.
Winkelsensoren werden in Fahrzeugen beispielsweise bei Höhenstandsensoren verwendet. Der Winkelsensor ermittelt eine Verdrehung eines Fahrzeugbauteils, oder eines Hebels, der mit einem weiteren Fahrzeugbauteil, beispielsweise der Achse oder einer Radaufhängung verbunden ist. Aus dem Drehwinkel wird anschließend eine lineare Verschiebung des Fahrwerks und somit ein Höhenstand des Fahrzeugs ermittelt.
Um die Sensoren an einer Radaufhängung oder im Fahrwerk zu verwenden, müssen diese sehr kompakt ausgebildet sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Winkel Sensor mit einem möglichst geringen Bauraumbedarf bereitzustellen, der eine flexible Positionierung am Fahrwerk eines Fahrzeugs ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Winkelsensor für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei der Winkelsensor eine Gelenkbuchse mit einer inneren Lagerbuchse und einer äußeren Lagerbuchse aufweist. Die innere Lagerbuchse und die äußere Lagerbuchse können um eine Lagerachse gegeneinander verdreht werden. Des Weiteren weist der Winkelsensor ein erstes Sensorelement auf, das drehfest mit äußerer Lagerbuchse verbunden ist, und einem zweites Sensorelement, das drehfest mit innerer Lagerbuchse verbunden ist. Der Winkelsensor erfasst die Verdrehung des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements. Die erste Lagerbuchse ragt in axialer Richtung über das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement in axiale Richtung hinaus.
Insbesondere ragen das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement in axialer Richtung und in radialer Richtung nicht über die erste Lagerbuchse und oder die zweite Lagerbuchse hinaus. Das heißt, die äußeren Dimensionen Des Winkelsensors, insbesondere in axiale Richtung und in radialer Richtung werden durch die Lagerbuchse definiert. Die Sensorelemente sind so ausgebildet und positioniert, dass sich der Bauraum des Winkelsensors in radialer Richtung und in axiale Richtung im Vergleich zu den Lagerboxen nicht erhöht. Dadurch kann ein sehr kompakter Winkelsensor bereitgestellt werden. Insbesondere kann dieser Winkelsensor an jeder Stelle am Fahrwerk montiert werden, an der ausreichend Platz für die aus der inneren Lagerbuchse und der äußeren Lagerbuchse bestehende Lagerbaugruppe vorhanden ist. Dadurch ist eine sehr flexible Montage der Winkelbaugruppe im Fahrzeug möglich.
Das erste Sensorelement kann die innere Lagerbuchse zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung umschließen. Insbesondere kann das erste Sensorelement ringförmig ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache und platzsparende Lagerung des ersten Sensorelements.
Das zweite Sensorelement kann die innere Lagerbuchse in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise umschließen, so dass dieses insbesondere dieselbe Drehachse aufweist wie das erste Sensorelement.
Das zweite Sensorelement umschließt vorzugsweise das erste Sensorelement in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise, so dass die Sensorelemente einen möglichst geringen Bauraum, insbesondere in axialer Richtung, beanspruchen.
Das erste Sensorelement kann beispielsweise einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, der vom zweiten Sensorelement in Umfangsrichtung umschlossen ist, sowie einen Flanschabschnitt, der vom zylindrischen Abschnitt radial nach außen ragt. Insbesondere ist der Durchmesser des ersten Sensorelements nicht größer als der Durchmesser des zweiten Sensorelements. Die radiale Außenfläche des ersten Sensorelements kann auch mit der radialen Außenfläche des zweiten Sensorelements abschließen.
Die äußere Lagerbuchse kann einen topfartigen Abschnitt aufweisen, wobei das erste Sensorelement, insbesondere mit einem radial nach außenragenden Flanschabschnitt, in dem topfartigen Abschnitt gehalten ist, insbesondere in diesen eingepresst ist. Das erste Sensorelement ist also in radialer Richtung innerhalb der äußeren Lagerbuchse angeordnet und ragt somit nicht über diese hinaus.
Am zweiten Sensorelement ist vorzugsweise ein Verdrehsicherungselement vorgesehen, das in eine Aussparung an der inneren Lagerbuchse eingreift, insbesondere in radialer Richtung.
Am zweiten Sensorelement ist vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle vorgesehen.
Weitere Vorteile und Merkmale finden sich in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

1 eine Darstellung eines Fahrwerks mit einem Winkelsensor;
2 eine Detailansicht des Winkelsensors;
3 eine erste Teilschnittansicht durch den Winkelsensor aus 2; und
4 eine zweite Teilschnittansicht durch den Winkelsensor aus 2.

In 1 ist ein Fahrwerk 10 für ein Fahrzeug dargestellt. Das Fahrwerk 10 hat eine Radaufhängung 12 die über einen oberen Querlenker 14 sowie einen unteren Querlenker 16 in horizontaler Richtung beweglich mit dem Fahrzeug verbunden ist. Des Weiteren ist eine Dämpfungseinrichtung 18 vorgesehen, die die die horizontale Bewegung der Radaufhängung 12 dämpfen kann. Die Querlenker sind jeweils mit eine Lagerung 20, 22 am Fahrzeug befestigt.
Die Lagerung 20 des oberen Querlenker 14 ist in 2 im Detail dargestellt. Die Lagerung 20 hat zwei Lagerelemente 24, in denen eine Gelenkbuchse 26 über eine Schraube 28 oder einen Bolzen drehbar gelagert ist. Die Lagerung 20 weist einen Winkelsensor 30 auf, über den die Verschwenkung des oberen Querlenker 20 ermittelt, aus der eine horizontale Bewegung der Radaufhängung 12 des Fahrwerks berechnet werden kann.
Der Winkelsensor ist in den 3 und 4 im Detail dargestellt. Die Gelenkbuchse 26 hat eine innere Lagerbuchse 32 mit einer durchgehenden Bohrung 34, durch die sich die Schraube 28 erstreckt, sowie Lagerbuchse 36, die die innere Lagerbuchse 32 in Umfangsrichtung umschließt und drehbar auf diese gelagert ist.
Des Weiteren ist ein erstes Sensorelement 38 vorgesehen, dass drehfest mit der äußeren Lagerbuchse 36 verbunden ist. In der hier gezeigten Ausführungsform weist die äußere Lagerbuchse 36 einen topfartigen Abschnitt 40 auf, in den das erste Sensorelement 38 mit einem ringförmigen Kragen 42 eingepresst ist. Im topfartigen Abschnitt 40 ist des Weiteren ein Dämpfungselement 43, beispielsweise aus Gummi oder einem Kunststoff, vorgesehen.
Des Weiteren ist ein zweites Sensorelement 44 vorgesehen, dass ringförmig ausgebildet ist und drehfest mit der inneren Lagerbuchse 32 verbunden ist. Die Fixierung ist in der hier gezeigten Ausführungsform durch einen radial nach innen vorstehenden Stift 46 gebildet, der in einer Ausnehmung der inneren Lagerbuchse 32 eingreift. Bei einer Verdrehung der inneren Lagerbuchse 32 zur äußeren Lagerbuchse 36 werden das erste Sensorelement 38 und das zweite Sensorelement 44 gegeneinander verdreht, wobei durch die Sensorelemente 38, 44 diese Verdrehung gemessen werden kann.
Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, ragt die innere Lagerbuchse 36 in axialer Richtung über das erste Sensorelement 38 und das zweite Sensorelement 44 hinaus. Des Weiteren erstreckt sich das zweite Sensorelement 44 in radialer Richtung nicht über die äußere Lagerbuchse 36 hinaus. Die Abmessungen des Winkelsensors in axialer Richtung und in radialer Richtung sind also nicht größer als die Abmessungen einer herkömmlichen Lagerung 20, wodurch ein sehr kompakter Winkelsensor 30 bereitgestellt werden kann, dessen Abmessungen nicht größer sind als die eine herkömmlichen Lagerung 20. Dadurch ist ein sehr kompakter Einbau des Winkelsensors im Fahrzeug 20 möglich.
Wie in den 1 bis 3 zu sehen ist, weist das zweite Sensorelement 44 eine Kommunikationsschnittstelle 48 auf, über die die Messdaten des Winkelsensors 30 einen Ei Fahrzeugelektronik ausgegeben werden können.
Die verdrehte Sicherung zwischen dem zweiten Sensorelement 44 und der inneren Lagerbuchse 32 kann auch auf andere Weise bereitgestellt werden. Es ist lediglich sicherzustellen, dass sich das zweite Sensorelement und die Lagerbuchse 32 nicht gegenseitig vertreten können und das zweite Sensorelement 44 in axiale Richtung nicht über die innere Lagerbuchse 32 hinausragt.

Claims

Winkelsensor (30), für ein Fahrzeug, wobei der Winkelsensor (30) eine Gelenkbuchse (26) mit einer inneren Lagerbuchse (32) und einer äußeren Lagerbuchse (36) aufweist, wobei die innere Lagerbuchse (32) und die äußere Lagerbuchse (36) um eine Lagerachse gegeneinander verdreht werden können, mit einem ersten Sensorelement (38), das drehfest mit äußerer Lagerbuchse (36) verbunden ist, und einem zweites Sensorelement (44), das drehfest mit innerer Lagerbuchse (32) verbunden ist, wobei der Winkelsensor (30) die Verdrehung des ersten Sensorelements (38) und des zweiten Sensorelements (44) erfasst, wobei die innere Lagerbuchse (32) in axialer Richtung über das erste Sensorelement (38) und das zweite Sensorelement (44) hinausragt.
Winkelsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (38) die innere Lagerbuchse (32) zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung umschließt.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensorelement (44) die innere Lagerbuchse (32) in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise umschließt.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensorelement (44) das erste Sensorelement (38) in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise umschließt.
Winkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (38) einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der vom zweiten Sensorelement (44) in Umfangsrichtung umschlossen ist, sowie einen Flanschabschnitt (42), der vom zylindrischen Abschnitt radial nach außen ragt und insbesondere mit einer Außenfläche es zweiten Sensorelements (44) abschließt.
Winkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Lagerbuchse (36) einen topfartigen Abschnitt (40) aufweist, wobei das erste Sensorelement (38), insbesondere mit einem radial nach außenragenden Flanschabschnitt (42), in dem topfartigen Abschnitt (40) gehalten, insbesondere eingepresst ist.
Winkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Sensorelement (44) ein Verdrehsicherungselement (46) vorgesehen ist, das in eine Aussparung an der inneren Lagerbuchse (32) eingreift, insbesondere in radialer Richtung.
Winkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Sensorelement eine Kommunikationsschnittstelle (48) vorgesehen ist.