專利名稱：用于主缸的傳感器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開主要涉及機動車制動系統(tǒng)領(lǐng)域。更確切地，描述了用于這種制動系統(tǒng)的主缸的傳感器組件。
背景技術(shù)：
給主缸設(shè)置一個或者更多個傳感器是長久已來已知的。例如，存在于主缸中的液壓壓強是經(jīng)常受關(guān)注的量，出于該原因，很多主缸配備有液壓傳感器。由傳感器確定的主缸中的液壓壓強可用于檢測駕駛員輸入。此外，可以通過模型根據(jù)主缸壓強計算真空制動助力器中的真空度，因而確定助力器的可操作性。在DE102004013191A中，提出了在主缸中設(shè)置與真空制動助力器的真空腔連通的真空區(qū)域，并且在主缸的該真空區(qū)域中設(shè)置真空傳感器。特定構(gòu)造提供了將真空傳感器和停車燈開關(guān)的位置傳感器一起集成到傳感器組件中，并且將整個傳感器組件設(shè)置在主缸的真空區(qū)域中。從DE102004013191A已知的傳感器組件包括手指狀承載元件，在該手指狀承載元件的端部容納了真空傳感器和位置傳感器。為了在主缸的真空區(qū)域中定位這些傳感器，在前部容納有傳感器的承載元件穿過在主缸中形成的、并且通往真空區(qū)域的通道。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)真空傳感器引起相當(dāng)大的成本。出于該原因，期望至少在低成本車輛中省去真空傳感器。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)除了位置傳感器，通常還安裝了用于確定制動踏板行程的行程傳感器。行程傳感器可以被安裝在制動踏板區(qū)域中的不同位置處，并且要求專業(yè)安裝和走線方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的目的是規(guī)定了用于主缸傳感器組件的替代概念，其避免了已知概念的一個或者更多個上述或者其它缺點。根據(jù)第一方面，提供了一種與主缸一起使用的傳感器組件，主缸具有輸入側(cè)的致動元件、可被接合到致動元件的傳感器檢測的信號發(fā)射器元件。傳感器組件包括:用于感測致動元件行進的行程的行程傳感器；以及用于感測致動元件何時到達預(yù)定位置的位置傳感器。行程傳感器可以被設(shè)計為提供模擬信號(例如，連續(xù)信號)。所述位置傳感器可以被設(shè)計為提供二進制信號(例如，“開” / “關(guān)”)。根據(jù)一個實現(xiàn)方式，行程傳感器和位置傳感器彼此隔開一定距離?？梢愿鶕?jù)信號發(fā)射器元件的線延伸來選擇該距離?？梢栽谥聞釉蛘咝盘柊l(fā)射器元件的一個運動方向上定義行程傳感器和位置傳感器之間的距離和信號發(fā)射器元件的線延伸。根據(jù)變型，行程傳感器和位置傳感器之間的距離可以對應(yīng)于信號發(fā)射器元件的長度的大約一半。例如在信號發(fā)射器元件(例如，磁性元件)發(fā)射電磁輻射的情況下，這種距離是有利的。然而，根據(jù)傳感器和信號發(fā)射器元件的實現(xiàn)方式，還可以選擇行程傳感器與位置傳感器之間的不同的距離。行程傳感器和位置傳感器可以被設(shè)計為感測電磁輻射，諸如，例如磁通密度。在這種實現(xiàn)方式中，行程傳感器可以按照以下方式布置:在致動元件的起始位置，行程傳感器大約位于磁通密度峰值(回到信號發(fā)射器元件的)的區(qū)域中。如果傳感器組件還包括第二個行程傳感器，則第二個行程傳感器可以按照以下方式布置:在致動元件的起始位置，第二個行程傳感器大約位于另一個磁通密度峰值的區(qū)域中。此外，位置傳感器可以按照以下方式布置:在致動元件的起始位置，位置傳感器大約位于兩個磁通密度峰值之間的區(qū)域中。位置傳感器可以用于多種作業(yè)。例如，位置傳感器可以是剎車燈開關(guān)的一部分。另選地或者附加地，位置傳感器可以用于其它目的。因而，例如，位置傳感器可以用于校準(zhǔn)目的。在這種實現(xiàn)方式中，傳感器組件可以是被設(shè)計為基于位置傳感器的輸出信號來校準(zhǔn)行程傳感器(的輸出信號)的電路裝置。行程傳感器和位置傳感器可以基于不同的物理原理。此外，例如，光學(xué)傳感器、(尤其用于感測磁通密度的)磁輻射傳感器，也是可行的。因而可以從包括以下傳感器的傳感器組中選擇傳感器:霍爾(Hall)傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器、CMR傳感器和簧式繼電器(Reed relay)。AMR表示各向異性磁阻效應(yīng)，GNR表示“巨”磁阻效應(yīng)，以及CMR表示“龐”磁阻效應(yīng)。傳感器組件還可以包括用于感測主缸的為與真空制動助力器連通而設(shè)置的真空區(qū)域中的真空度的可選的真空傳感器。此外，可以提供容納真空傳感器、行程傳感器以及位置傳感器的殼體。殼體可以具有允許真空傳感器與主缸的真空區(qū)域連通的殼體開口。此外，殼體可以具有用于將殼體安裝在主缸外部上的緊固裝置。根據(jù)另一個方面，提供了一種主缸組件，所述主缸組件包括主缸和此處提出的傳感器組件。主缸具有輸入側(cè)的致動元件、接合到主缸的致動元件并且可被附加地設(shè)置的傳感器檢測的信號發(fā)射器元件。主缸組件還可以具有接合到主缸的致動元件的柱塞。柱塞可以攜帶信號發(fā)射器元件并且被設(shè)置為插入到在主缸的區(qū)域中形成的通道中。如果主缸具有真空區(qū)域，則通道可以是該真空區(qū)域的一部分。還提供了一種用于操作與主缸結(jié)合使用的傳感器組件的方法，主缸具有接合了可被傳感器檢測的信號發(fā)射器元件的輸入側(cè)的致動元件，所述傳感器組件具有行程傳感器和位置傳感器。該方法包括以下步驟:通過行程傳感器感測致動元件行進的行程，以及通過位置傳感器感測致動元件何時到達預(yù)定位置。該方法還可以包括比較所行進的行程和到達位置傳感器感測到的預(yù)定位置的時間。這種比較可以包括例如基于位置傳感器的輸出信號校準(zhǔn)行程傳感器(的輸出信號)?？梢愿鶕?jù)感測何時到達預(yù)定位置(即，例如，在位置傳感器的開關(guān)點)實現(xiàn)校準(zhǔn)。對于校準(zhǔn)，行程傳感器的輸出信號可以被作為何時到達所述預(yù)定位置的基準(zhǔn)信號。在這點上，例如，可以根據(jù)基準(zhǔn)信號調(diào)整針對行程傳感器的輸出信號的增益。位置傳感器的輸出信號可以經(jīng)過似真檢查。該似真檢查可以包括對表示制動過程的另一個信號的冗余評估。這種信號例如可以通過線加速度傳感器或者車輪速度傳感器提供?；谛谐虃鞲衅鞯妮敵鲂盘?，可以確定更多的量。尤其是通過行程傳感器的先前校準(zhǔn)(和可選地對其輸出信號的似真檢查)，這些量的確定就特別準(zhǔn)確和可靠。因而可以基于行程傳感器的輸出信號確定制動踏板和/或真空制動助力器中的真空度。可以基于數(shù)學(xué)計算(例如使用數(shù)學(xué)模型)實現(xiàn)各個確定。


本公開更多的方面、優(yōu)點和構(gòu)造將從以下幾個實施方式的描述中以及從附圖中顯現(xiàn)，在附圖中:圖1示出主缸組件的實施方式的截面圖；圖2示出圖1的詳細(xì)放大圖，其示出傳感器組件的第一實施方式；圖3示出傳感器組件的第二實施方式；圖4示出用于傳感器組件的信號發(fā)射器盒的第一實施方式；圖5示出用于傳感器組件的信號發(fā)射器盒的第二實施方式；圖6示出主缸組件的又一個實施方式；圖7示出主缸組件的又一個實施方式；圖8示出例示了用于根據(jù)圖8的實施方式的磁通密度分布的示意圖；圖9示出例示了傳感器輸出信號的廓線和感測范圍的可能選擇的示意圖；圖10示出例示了校準(zhǔn)概念的示意圖；圖11示出進一步例示了校準(zhǔn)概念的示意圖；以及圖12示出例示了基于制動踏板行程確定制動助力器真空度的示意圖。
具體實施例方式圖1示出用于機動車的主缸組件的實施方式，該主缸組件主要由10表示。主缸組件10包括主缸12、被緊固到主缸12前側(cè)的真空制動助力器14、以及被安裝在主缸外部上的傳感器組件16。真空制動助力器用在機動車中以增大由駕駛員施加到制動踏板的腳底力。真空制動助力器14包括殼體18。在殼體18內(nèi)形成有真空腔20和工作腔22。通過可以在殼體18中以活塞的方式移動的隔板24，使工作腔22與真空腔20分開。隔板24進而可工作地接合到輸入桿25。通過制動踏板(未示出)使輸入桿25動作。在駕駛時，在真空腔20中連續(xù)維持真空，而工作腔22可連接到真空腔20或者連接到大氣壓。只要這兩個腔20、22彼此連接，則在兩個腔20、22中存在相同壓強，并且隔板24位于其起始位置。在制動過程期間，工作腔22與真空腔20流控地分開并且進而連接到大氣壓。工作腔22中的最終壓強增加導(dǎo)致隔板24處的壓強差。該壓強差進而造成隔板24在真空腔20的方向上移位，因而在主缸12的輸入桿25上產(chǎn)生助力。主缸12包括殼體26，通過O型環(huán)形式的密封元件27將殼體26緊固到制動助力器14的殼體18。在殼體26中形成有液壓腔28。剛性地接合到輸入桿25的致動活塞(主活塞)30在液壓腔28內(nèi)部被可移位地引導(dǎo)。通過致動活塞30，可在液壓腔28內(nèi)建立起用于致動車輪制動器(未示出)的液壓。通過致動活塞30向圖1中的右邊移位來實現(xiàn)液壓腔28中制動壓的建立。通過接合到制動踏板的輸入桿25并且還通過隔板24來實現(xiàn)致動活塞30的移位。在此期間，駕駛員引入到制動踏板的腳底力(一方面)和制動助力器14 (按照常規(guī)方式)產(chǎn)生的助力(另一方面)作用在致動活塞30上。從圖1可見，在致動活塞30的面向輸入桿25的正面上緊固了板狀元件32。該板狀元件32相對于致動活塞30同心地布置,并且在徑向方向上突出超過致動活塞30。在板狀元件32的外周附近，剛性地緊固有沿主缸殼體26的方向平行于致動活塞30而延伸的柱塞32。柱塞34形成為桿狀元件，并且經(jīng)由在殼體26中形成的通道36延伸到在殼體26中類似地形成的凹部38中。柱塞34在其背離板狀元件32的端部攜帶了信號發(fā)射器元件40，該信號發(fā)射器元件40用于通過傳感器組件16進行感測。由于柱塞34剛性接合到致動活塞30，致動活塞30的任何平移運動被直接傳遞到信號發(fā)射器元件40。出于該原因，通過傳感器組件16感測信號發(fā)射器元件40的運動或者位置使得能夠得出致動活塞30的運動或者位置。在其它實施方式中，信號發(fā)射器元件40在原則上可以按照不同方式剛性地接合到主缸12的致動元件(例如，輸入桿25或者致動活塞30)。在最簡單的情況下，信號發(fā)射器元件40直接接合到致動元件或者甚至等同于致動元件。作為這種情況的替代，信號發(fā)射器元件40還可以設(shè)置在剛性接合到致動元件的結(jié)構(gòu)上。如根據(jù)圖1的實施方式中所示，該結(jié)構(gòu)可以例如是接合到致動元件的柱塞34。如圖1所示，輸入桿25、板狀元件32、柱塞34和致動活塞30至少部分地布置在制動助力器14的真空腔20中。此外，經(jīng)由主缸殼體26的與真空腔20連通的通道36和與通道36連通的凹部38，在主缸12中限定了真空區(qū)域。附接了信號發(fā)射器元件40的柱塞34插入到該真空區(qū)域中。為了防止由于大氣進入主缸26的真空區(qū)域而引起的真空腔20中真空度的損失，通過傳感器組件16真空密閉地密封主缸殼體26的凹部38。以下參照圖2更詳細(xì)地說明這個事實和傳感器組件16的構(gòu)造。圖2示出了圖1中傳感器組件16的區(qū)域的詳細(xì)放大圖。如圖2所示，傳感器組件16包括被安裝在主缸12的殼體26外部上的殼體42。以使主缸殼體26中的凹部38被真空密閉地密封的方式來實現(xiàn)在主缸殼體26上安裝傳感器組件16的殼體42。出于此目的，在傳感器組件16的殼體42與主缸殼體26之間繞著凹部38設(shè)置有密封元件44。這防止周圍空氣經(jīng)由主缸殼體26中的凹部38和通道36滲入到制動助力器14的真空腔20中。在根據(jù)圖2的實施方式中，通過螺絲(未示出)將傳感器組件16的殼體42緊固到主缸殼體26。然而，由于在主缸12的真空區(qū)域中存在吸收效應(yīng)，也可以使用較不穩(wěn)定的緊固裝置將殼體42安裝在主缸12外部上。例如，鉸接或者壓接式(snap-1n)連接也可以用于殼體42的安裝。在根據(jù)圖2的實施方式中，殼體42包括限定殼體42的底側(cè)46和側(cè)壁48的第一殼體兀件、和被形成為蓋子50并且在頂側(cè)封閉第一殼體兀件的第二殼體兀件。在殼體42中容納有印制電路板(PCB)。在印制電路板52上安裝有真空傳感器54、線型或者面型的行程傳感器56以及電路裝置58。此外，在印制電路板上安裝有位置傳感器90。真空傳感器54允許感測制動助力器12的真空區(qū)域中的真空度。出于該目的，在殼體42的底側(cè)46中形成的開口 60使真空傳感器54與在主缸殼體26中形成的凹部38連通，因而經(jīng)由通道36與制動助力器16的真空腔20連通。真空傳感器54(或者印制電路板52)相對于傳感器組件16的殼體42的內(nèi)部空間真空密閉地密封了殼體開口 60。
如圖2所示，真空傳感器54自身被布置在形成在殼體42的內(nèi)部空間中的腔64中。殼體蓋子50具有在腔62的區(qū)域中的蓋部開口 64。出于該原因，大氣壓存在于腔62的內(nèi)部，以使得能夠通過真空傳感器54基于壓強差感測真空度。腔62自身相對于殼體42的內(nèi)部空間的其余部分被真空密閉地密封。行程傳感器56以線或者面的方式形成在印制電路板52上，因此在根據(jù)圖2的截面圖中不是直接可分辨的。在根據(jù)圖2的實施方式中，行程傳感器56被設(shè)計為用于感測致動活塞30行進的行程的連續(xù)型或者線型霍爾(Hall)傳感器。間接地通過感測剛性接合到致動活塞30的信號發(fā)射器元件40行進的行程來實現(xiàn)感測致動活塞30行進的行程。在本實施方式中，信號發(fā)射器元件40被實現(xiàn)為永磁鐵，通過設(shè)計為霍爾傳感器的行程傳感器56感測其磁場。位置傳感器90使得能夠感測信號發(fā)射器元件40 (從而致動活塞30)何時到達預(yù)定位置。位置傳感器90可以被設(shè)計為例如剎車燈開關(guān)(未示出)的一部分和二進制(開關(guān))型霍爾傳感器。電路裝置58電耦接到真空傳感器54以及行程傳感器56和位置傳感器90，并且包括用于這三個傳感器54、56、90的適當(dāng)信號調(diào)整電路。在一個實施方式中，電路裝置58被形成為ASIC (專用集成電路)。電路裝置58將其輸出信號經(jīng)由在圖2中未示出的公共電連接(例如，多極電連接器)提供到外部控制電路。至于電氣接口，各種構(gòu)造(例如，CAN、SENT、PSI5、PAS4、PWM、模擬等)都是可用的。外部控制單元可以是電子控制單元(ECU)。根據(jù)另選構(gòu)造，電路裝置58自身包括根據(jù)“智能傳感器”概念所需的控制單元功能。在此情況下，電路裝置58 (例如，經(jīng)由CAN總線)可以鏈接到更高層的控制系統(tǒng)。從圖2中可見，在凹部38中布置有形成為螺旋彈簧的彈簧元件66，該彈簧元件在攜帶有信號發(fā)射器元件40的柱塞34上施加返回力(向圖2的左邊)。彈簧元件66確保在完成制動過程之后，帶有信號發(fā)射器元件40的柱塞34總是再次返回到圖2所示的其起始位置。信號發(fā)射器元件40通過滑塊68安裝在柱塞34上?；瑝K68進而在凹部38的或者單獨信號發(fā)射器盒的側(cè)壁中形成的凹槽69中被可移動地引導(dǎo)。在根據(jù)圖2的實施方式中，在主缸殼體36的凹部38中還設(shè)置有液壓傳感器70。液壓傳感器70被緊固到凹部38的底部并且經(jīng)由孔72與液壓腔28連通。通過壓力傳感器70使孔72相對于凹部38被液壓緊密地密封。如圖2所示，液壓傳感器70被電路裝置58電氣接觸。按照與傳感器54、56、90的描述類似的方式，電路裝置58還包括用于液壓傳感器70的信號調(diào)整電路，并且傳送可經(jīng)由公共電連接引出的相應(yīng)輸出信號。在圖2所不的傳感器組件16的實施方式中，殼體42的內(nèi)部空間不必一定為真空密閉設(shè)計。這是因為主缸12的真空區(qū)域的真空密閉密封是通過殼體底側(cè)46與在殼體底側(cè)46與主缸殼體26之間環(huán)繞的密封元件44結(jié)合來實現(xiàn)的。通過真空傳感器54 (或者印制電路板52)真空密閉地密封殼體開口 60，防止了經(jīng)由殼體開口 60的真空泄漏。圖3示出了傳感器組件16的第二實施方式，其中殼體42的內(nèi)部空間中也存在真空。以下，對與第一實施方式類似的元件提供相同的附圖標(biāo)記。在圖3所示的傳感器組件16的實施方式中，由于真空傳感器54的不同構(gòu)造，不需要基于壓強差感測真空度。出于該原因，在殼體42的內(nèi)部空間中也可以存在真空，因而殼體形狀可以被簡化。在根據(jù)圖3的實施方式中，殼體42僅僅在橫向和頂部圍繞真空傳感器
54、行程傳感器56以及位置傳感器90。因此，主缸26的真空區(qū)域可延續(xù)到殼體42的內(nèi)部空間中。在根據(jù)圖2的實施方式中，信號發(fā)射器元件40可以被設(shè)置在盒中以便插入主缸殼體26的凹部38中。圖4示出這種盒80的實施方式。如圖4所示，盒80包括盒殼體82，該盒殼體82在內(nèi)部限定了用于信號發(fā)射器元件40的平移運動的通道。根據(jù)圖4，在盒80中，信號發(fā)射器元件40被預(yù)構(gòu)造在滑塊68上并且被彈簧元件66偏置到其起始位置。在盒殼體82的內(nèi)部，形成有用于引導(dǎo)滑塊68運動的凹槽70。為了安裝盒80，在第一步驟中，將后者插入到主缸殼體26的凹部38中。在第二步驟中，柱塞34(例如,通過壓接式(snap-1n)、插入式或者卡口式(bayonet)連接)被接合到滑塊68。盒殼體82具有開口(圖4中未示出)以使得真空傳感器54與盒殼體82的內(nèi)部空間連通，因而與主缸12的真空區(qū)域連通。圖5示出盒80的又一實施方式。根據(jù)圖4的信號發(fā)射器元件40是通過霍爾傳感器進行感測的磁性元件，而圖5示出了位于盒殼體82外部以反射器、換能器或者類似部件的形式的信號發(fā)射器元件40。相應(yīng)地采用行程傳感器56和位置傳感器90。圖4和圖5中所示的盒80可以形成單獨組件或者與傳感器組件16結(jié)合以形成單個組件。在后一種實現(xiàn)方式中，盒80不需要單獨的緊固裝置。相反，盒80可以與傳感器組件16的殼體42 —起安裝在主缸12上。圖6和圖7示出了主缸組件10的又一實施方式。在根據(jù)圖6的實施方式中，傳感器組件16再次包括真空傳感器54、行程傳感器56和位置傳感器90。在根據(jù)圖7的實施方式中，作為對比，傳感器組件16不包括真空傳感器，而是除了行程傳感器56和位置傳感器90還包括另一個行程傳感器56’。如已經(jīng)說明的，位置傳感器90使得能夠感測信號發(fā)射器元件40以及從而致動活塞30 (或與之接合的制動踏板)何時到達預(yù)定位置。根據(jù)圖6和圖7的實施方式中的位置傳感器90是剎車燈開關(guān)(未不出)的一部分。位置傳感器90可以假設(shè)兩個開關(guān)狀態(tài)，并且可以被設(shè)計為例如二進制(開關(guān))型霍爾傳感器。相比之下，行程傳感器56可以是連續(xù)型霍爾傳感器。在一個實施中，被設(shè)計為二進制型霍爾傳感器的位置傳感器90包括連續(xù)型霍爾傳感器和位于該連續(xù)型霍爾傳感器下游的比較器。該比較器使連續(xù)型霍爾傳感器的輸出信號受到閾值判定并且依賴于該判定結(jié)果輸出邏輯“O” (“關(guān)(OFF)”)或者邏輯“I” (“開(0N)，，)。行程傳感器56因而提供模擬(連續(xù))信號，該信號代表致動活塞30的行程的區(qū)段(因而代表踏板行程)，而位置傳感器90提供開/關(guān)信號。該開/關(guān)信號可以用于開啟和關(guān)閉剎車燈。然而，附加地或者另選地，還可以使用位置傳感器90的開/關(guān)信號來校準(zhǔn)行程傳感器56的模擬信號，從而以足夠精確度來模仿踏板行程信號。在特定應(yīng)用中，可以基于行程傳感器56的輸出信號確定踏板行程，因而可以取消單獨的踏板行程傳感器。踏板行程感測是用于實現(xiàn)電子液壓制動系統(tǒng)、再生性制動系統(tǒng)(“混合制動系統(tǒng)”)或者類似概念的必要的先決條件。因此，在此提出的傳感器組件還可以與這種制動系統(tǒng)結(jié)合使用。在下文中，在信號發(fā)射器元件40被形成為磁性元件的情況下，參照根據(jù)圖7的實施方式說明了用于行程感測和位置感測的示例性概念。然而，如以上提到的，原則上還可以使用基于其它物理(例如，光學(xué))概念的信號發(fā)射器元件。在根據(jù)圖7的實施方式中，主缸12由諸如鋁的非磁性材料制成。信號發(fā)射器元件40包括例如由釹鐵硼合金制成的永磁體。信號發(fā)射器元件40的磁化方向平行于柱塞34的平移運動方向(在圖7中用磁南極“S”和磁北極“N”例示)伸展。在圖7中，例示了在柱塞34和致動活塞30的起始位置(即，當(dāng)制動踏板不被致動時)處得到的磁通密度的分布(實線)，以及在柱塞34的或者致動活塞30的致動位置(即，當(dāng)制動踏板被致動時)處得到的磁通密度的分布(虛線)。在位置傳感器90、行程傳感器56以及可選的另一個行程傳感器56’下方布置有由高磁導(dǎo)率的軟磁材料制成的磁通導(dǎo)板92。磁通導(dǎo)板92為傳感器56、56’、90屏蔽掉外部干擾場，因而能實現(xiàn)更高的測量精確度。磁通導(dǎo)板92可以例如由μ金屬制造。圖7中僅示意性地示出的磁通密度的分布在圖8的曲線圖中更清楚地示出。更準(zhǔn)確地，圖8例示了沿著平行于柱塞34行進并且包含行程傳感器56和位置傳感器90兩者的直線的、磁通密度B的根據(jù)位置的分布。如圖7那樣，虛線例示了當(dāng)制動踏板不被致動時在柱塞34的起始位置處的磁通密度分布。虛線示出了在柱塞34的致動位置處(即，當(dāng)制動踏板被致動時)的磁通密度分布。清楚可見磁通密度分布具有兩個峰值這個事實。這兩個峰值位于磁性信號發(fā)射器元件40的兩個磁極的區(qū)域中。在兩個峰值之間的區(qū)段中，磁通密度具有近似線性分布。此夕卜，在兩個峰值之外的區(qū)域中，在每一個情況下磁通密度具有漸近單調(diào)分布。圖8還示出行程傳感器56和位置傳感器90相對于磁通密度分布的位置?？梢郧宄吹揭韵率聦?依賴于信號發(fā)射器元件40的直線延伸來選擇行程傳感器56和位置傳感器90之間的距離。更準(zhǔn)確地說，行程傳感器56和位置傳感器90之間的距離對應(yīng)于信號發(fā)射器元件40的長度的大約一半。這可以從以下事實看到:行程傳感器56近似位于柱塞34的起始位置中的磁通密度峰值的區(qū)域中，而位置傳感器90近似位于所述起始位置中的兩個磁通密度峰值之間的區(qū)域中。在圖8中標(biāo)記的位置傳感器90的開關(guān)點和行程傳感器56的感測范圍從關(guān)于磁通密度分布的以上說明的行程傳感器56和位置傳感器90的位置得到。在柱塞34的起始位置，位置傳感器90位于具有陡峭的線性分布的磁通密度區(qū)段中。因此，即使柱塞34從其起始位置的略微運動也導(dǎo)致位置傳感器90的磁通勢的可觀變化，這導(dǎo)致感測精確度高。因此，從圖8可見，位置傳感器90的開關(guān)點可被定位為非?？拷磐芏确植嫉墓拯c。相比之下，選擇行程傳感器56的感測范圍使其從最高磁通勢(磁通密度峰值)的位置起在漸近單調(diào)分布的方向上延伸。如果柱塞34沿端部位置的方向相對于其起始位置移位，則信號發(fā)射器元件40從行程傳感器56移開，導(dǎo)致行程傳感器56的磁通勢(以及對應(yīng)的傳感器輸出信號的單調(diào)廓線)單調(diào)降低。在圖8例示的感測范圍中，磁通密度具有比在兩個磁通密度峰值之間的區(qū)域中較不陡峭的分布。盡管這一定程度降低了測量精確度，但是具有以下優(yōu)點:單調(diào)變化的磁通勢的測量范圍明顯更大。圖9例不行程傳感器56的輸出信號(即傳感器輸出電壓)相對于柱塞34進行的、由此主缸12的致動活塞30行進的行程的廓線。致動活塞30行進的行程與踏板行程成正比例，使得可通過比例因子根據(jù)致動活塞30行進的行程來確定踏板行程。進而在圖9所示的曲線圖的幫助下，根據(jù)行程傳感器56的傳感器輸出電壓的變化來確定致動活塞30行進的行程。在圖9中標(biāo)記了行程傳感器56的在圖8中例示的感測范圍和行程傳感器56的另選感測范圍。另選感測范圍設(shè)置在兩個磁通密度峰值之間。如以上已經(jīng)說明的，另選感測范圍使得行程感測精確度更高，但是可能損失了致動活塞30的可被感測到的最大行程。當(dāng)然，在圖8中例示的位置傳感器90的位置可以改變，例如，如圖8中針對行程傳感器56所例示的。如根據(jù)圖7的實施方式中所示，除了行程傳感器56，還可以提供相對于行程傳感器56沿著柱塞34的運動方向在空間上偏離地布置的另一個行程傳感器56’。行程傳感器56被設(shè)置在磁通密度分布的第一峰值的區(qū)域中，并且另一個傳感器56’被設(shè)置在第二峰值的區(qū)域中。行程傳感器56、56’的輸出信號的感測和評估增加了行程感測的精確度。另外，可以對行程傳感器56、56’兩者彼此進行似真檢查。按此方式，可以檢測到行程傳感器56、56’其中一個的故障。此外，這種冗余增加了傳感器組件12的可靠性。盡管在根據(jù)圖7的實施方式中未示出，但是可按照類似方式設(shè)置冗余位置傳感器。在下文，將參照根據(jù)圖10的曲線圖說明基于位置傳感器90的輸出信號對行程傳感器56的校準(zhǔn)。通過該校準(zhǔn)，尤其可顯著地減少行程測量的溫度依賴性。根據(jù)圖10的曲線圖在上半部示出了隨著致動傳感器30從其起始位置起行進的行程而變化的位置傳感器90的輸出信號(輸出電壓)，在下半部示出了隨著致動傳感器30從其起始位置起行進的行程而變化的行程傳感器56的輸出信號(輸出電壓)。如圖10所示，位置傳感器90的輸出信號示出在預(yù)定的開關(guān)點處具有信號電平的階躍變化的期望的二進制廓線。實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)點的位置不具有明顯的溫度依賴性。在圖10的曲線圖的下半部示出的行程傳感器56的輸出信號的廓線示出了與行程傳感器56的磁通勢的連續(xù)變化相對應(yīng)的期望的連續(xù)廓線。可清楚地看到行程傳感器56的輸出信號的廓線對溫度的依賴性高。為了補償行程傳感器56的輸出信號的溫度依賴性，提出了基于位置傳感器90的實質(zhì)上與溫度無關(guān)的開關(guān)點來校準(zhǔn)該輸出信號。更準(zhǔn)確地說，在感測到位置傳感器90的開關(guān)點時，行程傳感器56的輸出信號被作為基準(zhǔn)信號。在這點上，以總得到在圖10中作為實線示出的經(jīng)歸一化的信號(基準(zhǔn)信號)的方式，調(diào)整針對行程傳感器56的輸出信號的增益?？稍贓CU中進行增益調(diào)整和信號放大，以獲得補償了溫度影響的信號。可在制動踏板的每一次致動時再次進行校準(zhǔn)。圖11示出了在室溫和在50° C的溫度處行程傳感器56的傳感器輸出電壓隨踏板行程而變化的廓線的另一個曲線圖。再一次可清楚地看到傳感器輸出信號的溫度依賴性高。同樣地在圖11中標(biāo)記了位置傳感器90的開關(guān)點。相對于柱塞34或者致動活塞30的起始位置定義的這個開關(guān)點實際上不具有溫度依賴性，因此適于作為用于校準(zhǔn)行程傳感器56的基準(zhǔn)點。同樣地從圖11可見，隨著踏板行程的增加，形成為霍爾傳感器的行程傳感器56的輸出信號接近漸近值2.5V。這個事實使得能夠基于以上說明的增益的選擇來校準(zhǔn)行程傳感器56。根據(jù)實施方式的改進，可以基于表示制動過程的另一個信號對位置傳感器90的輸出信號進行似真檢查。如果例如基于車輪速度傳感器或者縱向加速度傳感器的輸出信號檢測到制動過程，而位置傳感器90不改變其開關(guān)狀態(tài)，則這表示錯誤狀況。
圖12說明例如可基于行程傳感器56的輸出信號確定的制動踏板行程和制動助力器14 (參見圖1)的真空腔20中的真空度之間的關(guān)聯(lián)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過數(shù)學(xué)模型，圖12中所示的真空度可以與制動踏板行程有關(guān)，同樣地在圖12中示出。通過該模型，因而可基于行程傳感器56的輸出信號確定存在于制動助力器14中的真空度。因此，在特定實施方式中可省去例如在圖2中示出的真空傳感器。在特定實施方式中照樣可省去在其它實施方式中除了行程傳感器56還可以設(shè)置的單獨踏板行程傳感器。從實施方式可見，這里呈現(xiàn)的傳感器組件概念使得能夠簡化主缸上傳感器的安裝。大范圍的傳感器(用于系統(tǒng)故障檢測的可選的真空傳感器、例如用于確定踏板行程的行程傳感器、例如用于剎車燈開關(guān)的位置傳感器等)可以被集成到單個殼體中，該殼體可按照簡單方式被附接到主缸外部。傳感器集中信號可通過公共電連接被讀出并且彼此之間經(jīng)過似真檢查或者經(jīng)過校準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種與主缸(12) —起使用的傳感器組件(16)，所述主缸具有輸入側(cè)的致動元件(30)、能夠被接合到所述致動元件(30)的傳感器檢測的信號發(fā)射器元件(40)，并且所述傳感器組件(16)包括以下部件: 行程傳感器(56 )，其用于感測所述致動元件(30 )行進的行程；以及 位置傳感器(90)，其用于感測所述致動元件(30)何時到達預(yù)定位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件，所述行程傳感器(56)提供模擬信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器組件，所述行程傳感器(90)提供二進制信號。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述行程傳感器(56)和所述位置傳感器(90)彼此隔開根據(jù)所述信號發(fā)射器元件(40)的線延伸而選擇的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器組件，所述行程傳感器(56)和所述位置傳感器(90)之間的距離對應(yīng)于所述信號發(fā)射器元件(40)的長度的大約一半。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述行程傳感器(56)和所述位置傳感器(90)被設(shè)計為感測磁通密度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器組件，所述行程傳感器(56)按照以下方式布置:在所述致動元件(30)的起始位置，所述行程傳感器(56)大約位于第一磁通密度峰值的區(qū)域中。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述傳感器組件包括另一個行程傳感器(56’)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8所述的傳感器組件，所述另一個行程傳感器(56’)按照以下方式布置:在所述致動元件(30)的起始位置，所述另一個行程傳感器(56’)大約位于第二磁通密度峰值的區(qū)域中。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述位置傳感器(90)按照以下方式布置:在所述致動元件(30)的起始位置，所述位置傳感器(90)大約位于兩個磁通密度峰值之間的區(qū)域中。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述位置傳感器(90)是剎車燈開關(guān)的一部分。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述傳感器組件還包括電路裝置(58),其被設(shè)計為基于所述位置傳感器(90)的輸出信號來校準(zhǔn)行程傳感器(56)。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述行程傳感器(56)和所述位置傳感器(90)從包括以下傳感器的傳感器組中選擇:霍爾傳感器、AMR傳感器、GMR傳感器、CMR傳感器、簧式繼電器。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件，所述傳感器組件還包括: 真空傳感器(54)，其用于感測主缸(12)中的為與真空制動助力器(14)連通而設(shè)置的真空區(qū)域(36、38)中的真空度；以及 殼體(42)，其容納所述真空傳感器(54)、所述行程傳感器(56)以及所述位置傳感器(90)，所述殼體(42)具有允許所述真空傳感器(54)與所述主缸(12)的所述真空區(qū)域(36、38)連通的殼體開口(60)以及用于將所述殼體(42)安裝在所述主缸(12)外部上的緊固裝置。
15.一種主缸組件(10)，所述主缸組件(10)包括: 主缸(12)，其具有輸入側(cè)的致動元件(30)、接合到所述主缸(12)的所述致動元件(30)并且能夠被所設(shè)置的傳感器檢測的信號發(fā)射器元件(40);以及 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的傳感器組件(16)。
16.根據(jù)權(quán)利要求18所述的主缸組件，所述主缸組件還包括:接合到所述主缸(12)的所述致動元件(30)的柱塞(34)，所述柱塞(34)攜帶所述信號發(fā)射器元件(40)。
17.一種用于操作與主缸(12)結(jié)合使用的傳感器組件(16)的方法，所述主缸具有輸入側(cè)的致動元件(30)，能夠被傳感器檢測的信號發(fā)射器元件(40)接合到輸入側(cè)的致動元件(30),所述傳感器組件(16)包括行程傳感器(56)和位置傳感器(90)，并且所述方法包括以下步驟: 通過所述行程傳感器(56)感測所述致動元件(30)行進的行程；以及 通過所述位置傳感器(90)感測所述致動元件(30)何時到達預(yù)定位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，所述方法包括:比較行進的行程和到達預(yù)定位置的時間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或者18所述的方法，所述方法包括:基于所述位置傳感器(90)的輸出信號校準(zhǔn)所述行程傳感器(56 )。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，根據(jù)感測何時到達所述預(yù)定位置來實現(xiàn)所述校準(zhǔn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，所述行程傳感器(56)的輸出信號被作為何時到達所述預(yù)定位置的基準(zhǔn)信號。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求中任 一項所述的方法，所述方法包括:對所述位置傳感器(90)的輸出信號進行似真檢查。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，對所述位置傳感器(90)的輸出信號進行似真檢查的步驟包括對表示制動過程的另一個信號的冗余評估。
24.根據(jù)權(quán)利要求17到23中任一項所述的方法，所述方法包括:基于所述行程傳感器(56)的輸出信號確定制動踏板行程。
25.根據(jù)權(quán)利要求17到24中任一項所述的方法，所述方法包括:基于所述行程傳感器(56)的輸出信號確定真空制動助力器中的真空度。
全文摘要
描述了與主缸一起使用的傳感器組件。主缸包括接合到信號發(fā)射器元件的輸入側(cè)的致動元件。傳感器模塊包括用于感測致動元件行進的行程的行程傳感器(56)，以及用于感測致動元件何時到達預(yù)定位置的位置傳感器(90)。
文檔編號B60Q1/44GK103097197SQ201180043951
公開日2013年5月8日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者約瑟夫·克內(nèi)希特格斯, N·納瑟爾, T·巴羅恩, K-H·舒斯特, K·尤里梅爾 申請人:盧卡斯汽車股份有限公司