DE19820703C1 - Elektrische Einrichtung, insbesondere eine Abstandsregeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrische Einrichtung, insbesondere eine Abstandsregeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung, insbesondere eine Abstands­ regeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher in einem Gehäuse ein ein Signal aussendender und empfangender Sensor und eine gegen den Sensor abgeschirmte Sensorsignalauswerteeinheit zur Detektion eines oder mehrerer Objekte angeordnet ist.
Aus der DE 196 21 075 C1 ist ein Abstandsmeßgerät bekannt, welches einen Radarsensor aufweist, der in einem Sensorgehäuse gemeinsam mit einer, alle Schaltungsteile tragenden Leiterplatte und dem Sende- und Empfangselement für Radarstrahlung angeordnet ist. Über einen Stecker erfolgt die Energiever­ sorgung der im Gehäuse enthaltenen Schaltungsanordnung und der Signal­ austausch mit dem Fahrgeschwindigkeitsregler des Kraftfahrzeuges.
Dabei ist zwischen der Leiterplatte und dem Sende- und Empfangselement ei­ ne metallische Trennwand angeordnet. Zusätzlich zu der metallischen Trenn­ wand sind die Innenwände des Gehäusedeckels zur Abschirmung des Ab­ standsmeßgerätes gegen externe Störsignale metallisch beschichtet oder mit Metallblechen kaschiert.
Diese umfangreichen Abschirmmaßnahmen reichen aber noch nicht aus, um eine Beeinflussung des empfangenen und ausgesendeten Sensorsignals durch elektromagnetische Störungen zu verhindern. Eine elektromagnetische Störung des kleinen Sensorsignals verursacht dabei eine wesentliche Beeinträchtigung der Abstandsregelung bei der Bestimmung des voraussichtlichem Fahrkorri­ dors und des Regelobjektes.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine einfach herzustellende elektrische Einrichtung anzugeben, welche unempfindlich gegen elektroma­ gnetische Störstrahlungen ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sensor­ signalauswerteeinheit mit einer Abstandsregeleinheit zusammenwirkt und die Abstandsregeleinheit in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Ab­ standsregeleinheit, die Sensorsignalauswerteeinheit und/oder die Sen­ sorsignalaufbereitungseinheit innerhalb des Gehäuses gegeneinander abgeschirmt sind.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in einem kleinen kompakten Me­ tallgehäuse alle für eine automatische Abstands- und Geschwindigkeitsrege­ lung notwendigen Komponenten integriert sind. Aufgrund der sehr unterschied­ lichen Dimensionierung der in einem Gehäuse integrierten Schaltungskompo­ nenten entstehen innerhalb des Gehäuses elektromagnetische Störstrahlun­ gen, die alle im Gehäuse angeordneten elektrischen Schaltungen beeinflus­ sen. Diese Einflüsse werden durch die Abschirmelemente zuverlässig unter­ drückt.
Diese kompakte Einheit läßt sich an der Stoßstange des Fahrzeuges einfach montieren. Zusätzliche Leitungsverbindungen innerhalb des Fahrzeuges ent­ fallen, so daß der Einfall externer Störstrahlungen in das Gehäuse weitgehend minimiert wird.
In einer Ausgestaltung sind die Sensorsignalauswerteeinheit, die Ab­ standsregeleinheit und die Sensorsignalaufbereitungseinheit auf minde­ stens zwei Trägerelementen angeordnet, und jedes Trägerelement ist ganzflächig von einem Abschirmelement bedeckt.
Um eine möglichst kleine Bauform der elektrischen Einrichtung zu errei­ chen, ist jedes Trägerelement annähernd parallel zu einer Gehäusewan­ dung des Gehäuses angeordnet, wobei die von den Abschirmelementen eingeschlossenen Trägerelemente den Sensor umschließen.
Um das Trägerelement in seiner Lage zu fixieren und zu stabilisieren, ist das Trägerelement formschlüssig in das Abschirmelement eingepaßt, wobei das Abschirmelement mit der Gehäusewandung verbunden ist, wobei das die elek­ trischen Bauelemente tragende Trägerelement von der Gehäusewandung und dem Abschirmelement vollständig eingeschlossen ist.
Eine einfache Montage ist dadurch möglich, daß das Abschirmelement kraft­ schlüssig mit der Gehäusewandung verbunden ist.
In einer Weiterbildung weist die Gehäusewandung mindestens teilweise einen zum Gehäuseinneren weisenden Vorsprung auf, unter welchen eine elastische Rasteinrichtung des Abschirmelementes greift. Die Rasteinrichtung ist ent­ lang einer Abwinkelung des Abschirmelementes als Federbeinleiste aus­ gebildet. Einzelne Öffnungen zwischen den Federbeinen erhöhen die Flexibi­ lität des Abschirmelementes gegenüber Vibrationen und Temperaturänderun­ gen. Das Abschirmelement ist somit leicht als Stanzbiegeteil herstellbar.
Zur genauen Lagefixierung des Trägerelementes weist die Gehäusewandung einen zur Bauelemente tragenden Seite des Trägerelementes weisenden Ab­ standshalter auf, in dessen Inneren eine Bohrung zur Aufnahme einer Schraub­ einrichtung ausgebildet ist, wobei die Schraubeinrichtung das das Trägerele­ ment beinhaltende Abschirmelement mit dem Gehäuse verbindet.
Ein Bereich der Abwinklung ist zur Durchführung einer Kabelverbindung zwi­ schen den Trägerelementen um annähernd 180° nach außen gebogen. Durch diese Biegung werden die Kanten der Durchführung entschärft und Kurz­ schlüsse infolge von Einschnitten in der Kabelverbindung verhindert.
Vorteilhafterweise sind der Sensor und die Abschirmelemente galvanisch mit dem potentialfreien Gehäuse verbunden.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Figur dargestellten Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 Anordnung der Abstandsregeleinrichtung an einem Kraftfahrzeug,
Fig. 2 prinzipieller Aufbau der Abstandsregeleinrichtung,
Fig. 3 Schnitt durch eine Gehäusewand,
Fig. 4 Abschirmelement.
In Fig. 1 ist an der Stoßstange 2 eines Kraftfahrzeuges 1 ein automatisches Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystem 3 zur Einhaltung des Sicherheits­ abstandes von Fahrzeugen angeordnet. Bei Annäherung des geregelten Fahr­ zeuges 1 an ein langsameres Fahrzeug wird automatisch die Geschwindigkeit beeinflußt und über diese der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug regu­ liert. Ist der Fahrkorridor wieder frei, beschleunigt das System das Fahrzeug auf die zuvor eingestellte Wunschgeschwindigkeit.
Das Ein-/Ausschalten des Geschwindigkeits- und Abstandsregelsystems 3 er­ folgt per Bedienhebel 9. Auch die Wunschgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird mit Hilfe des Bedienhebels 9 eingestellt. Die vom Fahrer gewünschte Reisege­ schwindigkeit wird so gespeichert, erhöht oder verringert.
Über ein Bussystem 4 ist das automatische Geschwindigkeits- und Abstands­ regelsystem 3 mit der Motorsteuerung 5, der Bremse 7 und dem Getriebe 8 verbunden. Elektronische Befehle regulieren die Geschwindigkeit zum voraus­ fahrenden Fahrzeug so lange bis der gewünschte Abstand erreicht ist.
Über eine Anzeigeeinheit 6, die ebenfalls von dem Geschwindigkeits- und Ab­ standsregelsystem 3 über das Bussystem 4, vorzugsweise einem CAN-Bus, angesteuert wird, wird die aktuelle Geschwindigkeit und auch der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug angezeigt.
In Fig. 2 sind die einzelnen Komponenten des automatischen Geschwindig­ keits- und Abstandsregelsystem 3 in Explosionsdarstellung dargestellt. In ei­ nem Gehäuse 11 ist ein Radarsensor angeordnet, welcher aus einem Millime­ terwellenblock 12, einer Antenneneinheit 13 und einer Linse 14 besteht und der durch seinen Sensorstrahl 10 vorausfahrende Fahrzeuge erfaßt.
Der Millimeterwellenblock 12 ist fest mit der Antenneneinheit 13 verbunden und durch eine Öffnung 15 des Gehäuse 11 in das Gehäuseinnere eingeführt. Da­ bei verschließt die Antenneneinheit 13 die Gehäuseöffnung 15 und liegt auf der Gehäuseaußenwandung 16 auf. Zwischen Gehäuseaußenwandung 16 und Antenneneinheit 13 ist eine Gummidichtung 17 angeordnet. Die Antennenein­ heit 13 ist mittels Schraubverbindungen 18 an der Vorderfront des Gehäuse 11 befestigt.
Das Gehäuse 11 ist in Richtung seiner Längsdiagonale in zwei Gehäuseteile 11a und 11b unterteilt. Beide Gehäuseteile weisen an ihrer äußeren Oberfläche eine geschlossene rippenähnliche Struktur 19 zur Vergrößerung der Oberfläche der elektronischen Einrichtung auf.
Das Gehäuse 11 ist als Metallgehäuse ausgebildet, wodurch eine gute Wär­ meleitfähigkeit zur Abfuhr der durch den Betrieb der elektronischen Bauteile verursachten Wärme erreicht wird.
Die für die Funktion der Abstandsregeleinrichtung notwendigen Schaltungsbe­ standteile sind auf mehreren Leiterplatten 20, 21, 22 im Gehäuse 11a, 11b an­ geordnet.
Parallel zur Linse 14 ist dem Millimeterwellenblock 12 eine Schaltungsplatine 20 zur Ansteuerung des Millimeterwellenblocks zur Erzeugung des Hochfre­ quenzsignals des Sensor zugewandt, welche auch die reflektierte Radarstrah­ lung in ein elektrisches Signal umwandelt. Diese Schaltungsplatine 20 verläuft annähernd senkrecht zum Boden 23 des Gehäuseteile 11a und ist direkt mit dem Millimeterwellenblock 12 elektrisch verbunden.
Auf zwei weiteren Leiterplatten 21, 22 sind eine Signalverarbeitungsschaltung, eine Abstandsregelschaltung und eine Schnittstellenschaltung angeordnet, wo­ bei vorteilhafterweise die Abstands- und Geschwindigkeitsregelschaltung und die Schnittstellenschaltung oder die Sensorsignalverarbeitungs- und die Regel­ schaltung auf einer gemeinsamen Leiterplatte aufgebracht sind. Im vorliegen­ den Fall soll davon ausgegangen werden, daß die Regelschaltung und die Schnittstellenschaltung gemeinsam auf einer Leiterplatte angeordnet sind.
Die Signalverarbeitungsschaltung bestimmt aus dem reflektierten Sensorsignal den Abstand des geregelten Fahrzeuges zum vorausfahrenden Fahrzeug und die relativen Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeuges. Die Regel­ schaltung bestimmt anhand der von der Signalverarbeitungsschaltung gelie­ ferten Daten und der Eigengeschwindigkeit des zu regelnden Fahrzeuges den voraussichtlichen Fahrkorridor des zu regelnden Fahrzeuges und das Re­ gelobjekt, auf welches der Abstand geregelt werden soll. Durch Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit gewährleistet die Regelschaltung die Einhaltung des gewünschten Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug.
Eine Schnittstellenschaltung ermöglicht die Verbindung mit anderen elektroni­ schen Einheiten des Fahrzeuges über das Bussystem.
Die die Signalverarbeitungsschaltung tragende Leiterplatte 21 ist parallel zum Boden 23 des Gehäuseteiles 11a unter dem Millimeterwellenblock 12 und der Antenneneinheit 13 angebracht.
Die Schnittstellenschaltung für den Anschluß an weitere kraftfahrzeugspezifi­ sche elektronische Einrichtungen ist auf einer dritten Leiterplatte 22 angeord­ net, die parallel zur Signalverarbeitungsleiterplatte 21 über dem Millimeterwel­ lenblock 12 und der Antenneneinheit 13 positioniert ist. Auf der Leiterplatte 22 ist beispielsweise eine Leistungsansteuerung für die Bremse vorgesehen. Zur Ansteuerung der Bremse werden hohe Ströme erzeugt, durch welche innerhalb des Gehäuses 11 Störstrahlungen erzeugt werden, die alle Schaltungsteile insbesondere aber das kleine Sensorsignal stark beeinflussen.
Zur Abschirmung der einzelnen Schaltungsplatinen untereinander ist jede Lei­ terplatte von einem Abschirmelement umgeben, so das die Leiterplatte zwi­ schen Gehäuse 11 und Abschirmelement angeordnet ist. Gemäß Fig. 2 ist die Leiterplatte 20 beidseitig von je einem Abschirmelement 20a1 und 20a2 umge­ ben. Die Leiterplatte 21 ist vom Abschirmelement 21a und die Leiterplatte 22 vom Abschirmblech 22a abgedeckt.
Darüber hinaus besitzt das Gehäuseteil 11b eine Ausnehmung 24, in welcher ein ebenfalls auf der Schnittstellenschaltungsplatine 22 angeordneter Stecker 25 aus dem Gehäuseteil 11b herausragt, wobei die Ausnehmung 24 mit Hilfe einer Dichtung 26 gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz ge­ schützt ist.
Mit Hilfe der Fig. 3 soll die spezielle Gestaltung der Abschirmung am Beispiel der Schnittstellenschaltungsplatine 22 näher erläutert werden.
Die Leiterplatte 22, welche auf der der Gehäusewandung 11b zugeordneten Seite die elektronischen Bauelemente 27 trägt, ist auf der den Bauelementen abgewandten Seite vollständig in die Abschirmeinrichtung 22a eingelegt. Die Gehäusewandung 11b weist in regelmäßigen Abständen Abstandshalter 29 auf, um die Leiterplatte 22 im richtigen Abstand zur Gehäusewandung 11b zu positionieren. Der Stecker 25 ist durch die Gehäuseöffnung 24 geführt. Jeder Abstandshalter 29 weist eine Bohrung 30 zur Aufnahme einer Schraubeinrich­ tung 32 auf. Aufgrund der passgenauen Einlage der Leiterplatte 22 in das Ab­ schirmelement 22a liegt jede Bohrung 30 des Abstandshalters 29 genau einer Bohrung in der Leiterplatte 22 gegenüber, welche wiederum übereinstimmend mit einer Bohrung 31 des Abschirmbleches 22a gelagert ist. Mittels Schrauben 32 (Fig. 2) wird das Abschirmblech 22a fest mit der Gehäusewandung des Ge­ häuseteiles 11b verbunden.
Der Aufbau eines Abschirmbleches 22 soll nun anhand der Fig. 4a bis 4d näher erläutert werden.
Fig. 4a zeigt die Draufsicht auf das Abschirmblech 22a. Das Abschirmblech 22a besitzt eine Grundplatte 33, welche umlaufend einen Rand 34 aufweist, der um 90° gegenüber der Grundplatte 33 abgewinkelt ist.
Die rechteckige Grundplatte 33 ist so dimensioniert, daß sie annähernd die Ausmaße der Leiterplatte 22 aufweist, welche in das Abschirmblech 22a einge­ drückt wird. Durch seitlich am Rand 34 angebrachte Vertiefungen 35 wird ge­ währleistet, daß bei der Montage des Abschirmbleches 22a an der Gehäuse­ wandung die Leiterplatte 22 nicht herausfällt. Die Bohrungen 31 des Abschirm­ bleches 22a sind auf der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite mit Di­ stanzelementen 40 belegt, welche durch Punktschweißen einfach angebracht werden können. Diese Distanzelemente stellen einen definierten Abstand zwi­ schen Abschirmblech 22a und Leiterplatte 22 sicher. Die Leiterplatte 22 wird somit einmal durch die Distanzelemente 40 und zum anderen durch die Ab­ standshalter 29 in einer definierten Lage gehalten (Fig. 2).
Aus der Seitenansicht in Fig. 4b ist ersichtlich, daß sich an dem freien Ende 36 des sich entlang seiner Längserstreckung ausdehnenden Randes 34 des Abschirmelementes 22a eine Federbeinleiste 37 erstreckt. Wie die Draufsicht in Fig. 4a zeigt, überragt die Federbeinleiste 37 durch eine leichte Biegung im Bereich des zur Grundplatte 33 weisenden Abschnittes der Federbeinleiste 37 die Grundplatte 33 in Richtung freies Ende 36 der Federbeinleiste 37 um weni­ ge Millimeter. Das Ende 36 der Federbeinleiste 37 ist als Justierhilfe wiederrum leicht in Richtung der 90°-Abwinklung gebogen, wodurch ein sicheres Unter­ greifen der Federbeinleiste 37 unter den Rand 38 des Gehäuseteiles 11b und eine gute kraftschlüssige Verbindung beim Einsatz in die Gehäusewandung 11b erreicht wird.
Die einzelnen Leiterplatten 20, 21, 22 sind mit Hilfe von flexiblen elektrischen Verbindungen, die nicht weiter dargestellt sind, untereinander verbunden.
Zu diesem Zweck weist das Abschirmelement 22a an seinem umlaufenden Rand 34 eine Ausnehmung 41 auf, durch welche ein Kabel aus der Abschir­ mung 22a herausgeführt wird. Fig. 4c zeigt dies für die Quererstreckung 42 des umlaufenden Randes 34. Um Schnittkanten zur Durchführung der Kabel­ verbindung zu entschärfen, ist ein Bereich 44 des Randes 43 der Ausnehmung 41 um 180° nach außen gebogen. Dadurch werden Einschnitte in der Kabe­ lummantelung verhindert. (Fig. 4d)

Claims (11)

1. Elektrische Einrichtung, bei welcher in einem Gehäuse ein ein Signal aus­ sendender und empfangender Sensor und eine gegen den Sensor abge­ schirmte Sensorsignalauswerteeinheit zur Detektion eines oder mehrere Objekte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignal­ auswerteeinheit mit einer Abstandsregeleinheit zusammenwirkt und die Ab­ standsregeleinheit in dem Gehäuse (11a, 11b) angeordnet ist, wobei die Abstandsregeleinheit, die Sensorsignalauswerteeinheit und/oder die Sensor­ signalaufbereitungseinheit innerhalb des Gehäuses (11a, 11b) gegenein­ ander abgeschirmt sind.
2. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignalauswerteeinheit, die Abstandsregeleinheit und die Sensor­ signalaufbereitungseinheit auf mindestens zwei Trägerelementen (20, 21, 22) angeordnet sind, und jedes Trägerelement (20, 21, 22) ganzflächig von einem Abschirmelement (20a1, 20a2, 21a, 22a) bedeckt ist.
3. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Trägerelement (20, 21, 22) annähernd parallel zu einer Gehäusewan­ dung des Gehäuses (11a, 11b) angeordnet ist und die von den Abschir­ melementen (20a1, 20a2, 21a, 22a) eingeschlossenen Trägerelemente (20, 21, 22) den Sensor (12, 13) umschließen.
4. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (20, 21, 22) formschlüssig in das Abschirmelement (20a1, 20a2, 21a, 22a) eingepaßt ist und das Abschirmelement (20a1, 20a2, 21a, 22a) mit der Gehäusewandung verbunden ist, wobei das die elektri­ schen Bauelemente (27) tragende Trägerelement (20, 21, 22) von der Ge­ häusewandung (11a, 11b) und dem Abschirmelement (20a1, 20a2, 21a, 22a) vollständig eingeschlossen ist.
5. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewandung einen zur Bauelemente (27) tragenden Seite des Trägerelementes (22) weisenden Abstandshalter (29) aufweist, in dessen Inneren eine Bohrung (30) zur Aufnahme einer Schraubeinrichtung (32) ausgebildet ist, wobei die Schraubeinrichtung (32) das das Trägerelement (22) beinhaltende Abschirmelement (22a) fest mit dem Gehäuse (11b) ver­ bindet.
6. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmelement (22a) kraftschlüssig mit der Gehäusewandung ver­ bunden ist.
7. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewandung mindestens teilweise einen zum Gehäuseinnenraum weisenden Vorsprung (38) aufweist, unter welchem eine elastisch ausge­ bildete Rasteinrichtung (37) des Abschirmelementes (22a) greift.
8. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasteinrichtung entlang einer Abwinkelung (34) des Abschirmelemen­ tes (22a) als Federbeinleiste (37) ausgebildet ist.
9. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich der Abwinklung (34) zur Durchführung einer Kabelverbindung zwischen den Trägerelementen (20, 21, 22) um annähernd 180° nach au­ ßen gebogen ist.
10. Elektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11a, 11b) aus gut wärmeleitendem Material besteht und die Gehäuseaußenseite durch rippenähnliche Vorsprünge (19) eine Oberflä­ Schenvergrößerung zum verbesserten Wärmeaustausch aufweist, wobei die auf dem Trägerelement (20, 21, 22) angeordneten, die Abstandsregelein­ heit bzw. die Sensorsignalauswerteeinheit bildenden elektrischen Bauele­ mente (27) der Gehäusewandung zugewandt sind.
11. Elektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (12, 13) und die Abschirmele­ mente (20a1, 20a2, 21a, 22a) galvanisch mit dem potentialfreien Gehäuse (11a, 11b) verbunden sind.
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