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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen berührungslosen Positionsaufnehmer
mit einer Detektoreinheit, die ein Sensorelement zum Erzeugen eines
Sensorsignals in Antwort auf eine geometrische Lage eines beweglichen
Indikatorelements mit Bezug auf das Sensorelement aufweist. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen derartigen Positionsaufnehmer,
der als Näherungsschalter
anstelle eines mechanischen Schalters einsetzbar ist.
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Insbesondere
in der Kraftfahrzeugtechnik besteht im Zuge des zunehmenden Einsatzes
elektronischer Komponenten im Kraftfahrzeug der Trend, mindestens
einige der konventionellen mechanischen Schalter durch berührungslose
Näherungsschalter
zu ersetzen. Dabei kommen nach verschiedenen physikalischen Prinzipien
arbeitende Sensortypen, wie beispielsweise Hall-Sensoren, aber auch induktive
oder kapazitive Näherungsschalter
in Frage. Für
das zuverlässige
Einschalten der Bremslichter beim Betätigen eines Bremspedals in
einem Kraftfahrzeug ist der Einsatz von gegenüber mechanischen Schaltern
schneller reagierenden kontaktlosen Näherungsschaltern grundsätzlich sehr
vorteilhaft. Dabei wird das Signal zum Einschalten der Bremslichter
durch die Annäherung
eines passiven Indikatorelements an eine Detektoreinheit ausgelöst und die
Schaltschwelle durch die absolute Lage des passiven Indikatorelements
bestimmt.
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Für die Justierung
ist häufig
vorgesehen, die Lage des passiven Indikatorelements mit Bezug auf die
Detektoreinheit einstellbar zu gestalten. Derartige berührungslose
Bremspedalschalter sind beispielsweise aus der europäischen Patentschrift
EP 0751 541 B1 oder
der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 296 23 230 U1 bekannt. Allerdings besteht
bei diesen bekannten Lösungen
der Nachteil, dass die Justierung des Indikatorelements mit Bezug
auf die Detektoreinheit vergleichsweise aufwendig ist und stets
die Rückkopplung über das
elektrische Ausgangssignal der Detektor einheit benötigt. Daher
ist insbesondere der Montagevorgang für die Massenproduktion zu zeit-
und kostenintensiv.
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Daher
wird in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2004 060898 eine Anordnung
vorgeschlagen, die von der Idee ausgeht, dass eine Selbstjustierung
erreicht werden kann, wenn das Indikatorelement in einer endmontierten
Position mittels einer Montagevorrichtung auf einer Betätigungseinheit
so montiert ist, dass seine geometrische Lage durch die Betätigungseinheit
veränderbar
ist, und in einer vormontierten Position so an der Detektoreinheit
fixiert ist, dass die Lage des Indikatorelements einer genau definierten
Position mit Bezug auf das Sensorelement entspricht. Die Selbstjustierung
wird hier dadurch erreicht, dass das Indikatorelement erst dann auf
der Betätigungseinheit
fest montiert wird, wenn die Betätigungseinheit
mit Bezug auf die Detektoreinheit eine ebenfalls genau definierte
Position, beispielsweise eine Ruheposition, eingenommen hat. Auf
diese Weise muss das elektrische Signal des Sensorelements nicht
zur Justierung des Indikatorelements herangezogen werden, was die
Montage deutlich vereinfacht. Weiterhin kann durch diese mechanische
Selbstjustierung ein zeitaufwendiger Optimierungsprozess vermieden
werden und dennoch eine gute Schaltgenauigkeit sichergestellt werden.
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Die
in dieser Druckschrift gezeigte U-förmige Montagevorrichtung, die
zur Montage über
die Betätigungseinheit
geschoben wird, hat jedoch den Nachteil dass die Detektoreinheit
ortsfest an einer Montageplatte, beispielsweise im Fußraum eines
Kraftfahrzeugs befestigt ist, es jedoch häufig wünschenswert ist, den Näherungsschalter
in einer vormontierten Stellung an dem Pedalblock zu sichern. Weiterhin
hat die in der
DE 10 2004
060898 gezeigte Anordnung den Nachteil, dass im Falle einer
erforderlichen Nachjustierung das Indikatorelement nur schwer wieder
zurück
in den definierten Ausgangszustand der vormontierten Stellung gebracht
werden kann.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 03 360 A1 ist ein Verfahren zur Montage
einer Positionsmesseinrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens bekannt, bei dem ein magnetisches Ausrichtelement mit
einer Anschlag fläche
vorgesehen ist, das während
der Montage mit einer Anschlagfläche
der Maßverkörperung und
einer Anschlagfläche
der Abtasteinheit zusammenwirkt und in der ausgerichteten Stellung
entfernt wird. Diese Lösung
hat aber den Nachteil, dass für die
Montage separate Teile erforderlich sind und sie ist darüber hinaus
nur auf Winkelgeber anwendbar.
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Aus
der
US 6,531,667 B2 ist
eine Pedalweggebereinheit zur Ermittlung einer Pedalwegstellung beschrieben.
Die Pedalweggebereinheit enthält
wenigstens einen Betätigungshebel
und ein Schaltelement. Dabei ist der Betätigungshebel in einem Gehäuse angeordnet,
auf einer Drehachse gelagert und durch ein Pedal verdrehbar. Da
Betätigungsglied
des Schaltelements wird durch Verdrehen des Betätigungshebels betätigt. Ein
Gehäuse
der Pedalweggebereinheit weist eine Gehäuseöffnung auf, die einen äußeren Zugang
zu einem außerhalb
der Drehachse liegenden Bereich des Betätigungshebels ermöglicht,
um den Betätigungshebel
dem Einfluss einer Pedalbewegung auszusetzen. Der Betätigungshebel ist
vorzugsweise als Winkelhebel ausgebildet, der an seinem ersten Schenkelende
drehbar im Gehäuse gelagert
ist. Der Endbereich des zweiten Hebelschenkels tritt mit seiner
Stirnseite aus der Gehäuseöffnung aus,
wo der Pedalhebel anliegt. Weiterhin wirkt der Betätigungshebel
auf eine Messeinrichtung ein, die als eine Anordnung aus einem Hallsensor und
einem Permanentmagneten ausgebildet ist. Eine Selbstjustage ist
jedoch mit dieser Anordnung nicht gegeben.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
einen berührungslosen Positionsgeber
der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass er
stufenlose Selbstjustage erlaubt, die bei Bedarf auch reversibel
in den Ausgangszustand zurückgeführt werden
kann, und dennoch einfach und preisgünstig zu fertigen ist. Weiterhin
besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
darin, ein Verfahren zum Justieren eines derartigen berührungslosen
Positionsgebers anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, eine Montagevorrichtung
für das
Indikatorelement vorzusehen, die das Indikatorelement in einer vormontierten
Position in einer definierten Lage bezüglich der Detektoreinheit hält, während gleichzeitig die
Betätigungseinheit
entlang einer Betätigungsachse
mit Bezug auf das Indikatorelement verschieblich ist, und die Montagevorrichtung
so auszuführen, dass
sie eine im Wesentlichen rohrförmige
Gestalt hat und um die Betätigungsachse
zum Bewegen zwischen der vormontierten und der endmontierten Position
drehbar ist. Diese drehbare Ausgestaltung erlaubt es, den Positionsaufnehmer
bereits im vormontierten Zustand platzsparend beispielsweise an
einem Pedalblock anzuordnen und die endgültige Justierung auf sehr einfache
Art und Weise durchführen zu
können.
Insbesondere muss das elektrische Signal des Sensorelements nicht
zur Justierung des Indikatorelements herangezogen werden, was die Montage
deutlich vereinfacht. Eine derartige mechanische Selbstjustierung
gewährleistet
außerdem
eine gute Schaltgenauigkeit. Die drehbare Ausgestaltung hat außerdem den
Vorteil, dass bei einer automatisierten Montage keine zusätzlichen
Teile zugeführt werden
müssen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Betätigungseinheit durch einen
Stößel mit
wenigstens teilweise länglichem
Außendurchmesser
gebildet. Dieser Stößel ist von
der Montagevorrichtung wenigstens teilweise aufgenommen und die
Montagevorrichtung hat einen mit dem Stößel-Außendurchmesser
korrespondierenden länglichen
Innendurchmesser, dessen Abmessungen so gewählt sind, dass der Stößel in der vormontierten
Position verschieblich ist und die Montagevorrichtung in der endmontierten
Position durch Verklemmen an dem Stößel fixiert ist. Auf diese
Weise kann eine sichere Fixierung des Indikatorelements an der Betätigungseinheit
erreicht werden, die auch unter den starken thermischen und mechanischen Belastungen
in einem Kraftfahrzeug sicheren Halt gewährleistet. Weiterhin erlaubt
ein derartiger Klemmsitz der Montagevor richtung mit dem Indikatorelement
an der Betätigungseinheit
eine stufenlose und damit äußerst genaue
Justierung des Indikatorelements an der Betätigungseinheit. Schließlich bietet ein
derartiger Klemmsitz auch die Möglichkeit,
die Verbindung zwischen der Montagevorrichtung und der Betätigungseinheit
beliebig oft wieder lösen
zu können,
wenn dies erforderlich ist.
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Die
Notwendigkeit, das Indikatorelement von der Betätigungseinheit wieder reversibel
abzulösen, kann
sich während
der Herstellung des Kraftfahrzeugs ergeben, wenn beispielsweise
nach dem vollständigen
Einbau des Pedalblocks festgestellt wird, dass der Schaltpunkt des
Bremspedals nicht mehr optimal justiert ist. Aber auch im Betrieb
des Kraftfahrzeugs kann es erforderlich sein, zu Reparaturzwecken
eine Neujustierung des Bremslichtschalters durchzuführen.
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Das
Verklemmen zwischen dem Stößel und der
Montagevorrichtung lässt
sich am einfachsten realisieren, wenn der Stößel-Außendurchmesser und/oder der
Innendurchmesser der Montagevorrichtung elliptische Gestalt haben.
Dabei müssen
im Falle, dass beide Durchmesser die Form einer Ellipse mit jeweils
einer langen und einer kurzen Achse haben, die Achsen so gewählt werden,
dass bei einer konzentrischen Anordnung, bei der jeweils die kurzen
Achsen und die langen Achsen der beiden Ellipsen keinen Winkel miteinander
einschließen,
genügend
Spiel vorhanden ist, dass sich der Stößel durch die Montagevorrichtung
hindurch bewegen kann, und andererseits, dass bei einem Verdrehen
der beiden elliptischen Durchmesser gegeneinander die längere Achse
des Stößels mindestens
so lang ist wie die kurze Achse des Innendurchmessers der Montagevorrichtung.
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Selbstverständlich können aber
auch andere langgestreckte Formen in beliebiger Kombination verwendet
werden, solange nur im vormontierten Zustand ein ausreichendes Spiel
und in dem gegenüber im
vormontierten Zustand gedrehten endmontierten Zustand das Verklemmen
der Montagevorrichtung an dem Stößel sichergestellt
ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die
Montagevorrichtung einen Träger
auf, in dem das Indikatorelement gehalten ist, und ein davon getrenntes
Montageelement, in welchem der Träger axial verschieblich geführt und
in radialer Richtung fixiert ist. Auf diese Weise lässt sich
in besonders einfacher Weise der Einbau des Indikatorelements und
die Herstellung der Montagevorrichtung als solche realisieren.
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Sieht
man weiterhin ein Gehäuse
für den
Positionsaufnehmer gemäß der vorliegenden
Erfindung vor, in welchem die Detektoreinheit montiert ist und das
die Montagevorrichtung wenigstens teilweise umschließt, so lässt sich
die genau definierte Lage zwischen dem Indikatorelement und dem
Sensorelement durch die Passung der Montagevorrichtung zu dem Gehäuse auf
einfache Weise festlegen. Ein Schutz gegen Störeinflüsse von außen verbessert außerdem die
Langzeitstabilität
der Anordnung.
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Eine
besonders genaue Justierung lässt
sich dadurch erreichen, dass an einem derartigen Gehäuse eine
radial verlaufende Führungsnut
angeordnet ist, die im Zusammenwirken mit mindestens einem an der
Montagevorrichtung angeformten Führungsvorsprung
die Montagevorrichtung in Richtung der Betätigungsachse mit Bezug auf
die Detektoreinheit so fixiert, dass sie um die Betätigungsachse
drehbar ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist an dem Gehäuse außerdem eine Rastvorrichtung zum
Verrasten des Positionsaufnehmers mit einem Bremspedal angeordnet.
Auf diese Weise kann die gesamte Positionsaufnehmereinheit an einem
Pedalblock vormontiert werden und muss nicht beim Einbau des Pedalblocks
als separates Teil zugeführt oder
in einem komplizierten Montagevorgang in einem Blech des Fußraums angeordnet
werden.
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Um
im endgültig
montierten Zustand ein unbeabsichtigtes Lösen des Positionsaufnehmers
von dem Bremspedal zu verhindern, kann weiterhin eine Verriegelungsvorrichtung
zum Verriegeln der Rastvorrichtung an der Montagevorrichtung vorgesehen sein,
die so ausgebildet ist, dass die Verriegelung durch das Drehen der
Montagevorrichtung in den endmontierten Zustand aktiviert wird.
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Die
Montagevorrichtung hat vorteilhafterweise mindestens eine von außen zugängliche
Betätigungsfläche, die
es einem Bediener erlaubt, auf einfache Weise den Betätigungsvorgang
durchzuführen.
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Um
dafür zu
sorgen, dass das Betätigungselement
stets in Kontakt mit der Einheit, deren Position ermittelt werden
soll, bleibt, kann eine Rückstellfeder zum
Rückstellen
des Betätigungselements
vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise eine Spiralfeder sein,
die sich an dem Gehäuse
des Positionsaufnehmers abstützt
und in einen Hohlraum des Stößels eingreift.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Sensorelement um
eine Hall-Sonde, und das Indikatorelement weist einen Permanentmagneten
auf. Die Verwendung eines Hall-Sensors im Zusammenspiel mit mindestens
einem Permanentmagneten bieten neben den üblichen Vorteilen berührungsloser
Messeinrichtungen, wie die Verschleißfreiheit, außerdem den
Vorteil einer hohen Messgenauigkeit und einer zuverlässigen,
von Korrosion und anderen Störeinflüssen weitgehend
unabhängigen
Erfassung der Position des Indikatorelements. Ein Hall-Sensor spricht sehr
empfindlich auf Änderungen
des magnetischen Flusses an, so dass bereits kleine Bewegungen des Indikatorelements
erfasst werden können.
Die Kennlinie eines Hall-Sensors, d. h. die Abhängigkeit des Sensorsignals
von der Lage des Indikatorelements und damit der Lage der Betätigungseinheit,
lässt sich auf
einfache Weise durch Anpassung der elektrischen Hall-Sensorbeschaltung
oder durch Programmierung der Auswerteelektronik auf vorgegebene Wünsche und
Anforderungen anpassen. Der sich mit der Betätigungseinheit bewegende Permanentmagnet
dient dabei als Indikatorelement und ein ortsfest in einem Gehäuse der
Detektoreinheit montierter Hall-Sensor wird durch die Änderung
des magnetischen Flusses wird in seinem Umfeld beeinflusst und ändert daher
sein Ausgangssignal.
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Alternativ
zu dieser Anordnung kann aber auch als Sensorelement ein induktiver
Näherungssensor
(Wirbelstromsensor) verwendet werden, der durch eine sich nähernde metallische
Platte beeinflusst wird. Schließlich
sind auch Systeme denkbar, die auf kapazitiver oder optischer Basis
arbeiten.
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Die
vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen berührungslosen Positionsaufnehmers
kommen besonders dann zum Tragen, wenn die Betätigungseinheit mit einem Bremspedal
verbindbar ist und das Sensorsignal so ausgelegt ist, dass es ein
Bremslicht in Abhängigkeit
von einer Position des Bremspedals schaltet. Allerdings lassen sich
die erfindungsgemäßen Prinzipien
auch auf andere Näherungsschaltersysteme
und auch auf Systeme übertragen,
bei denen das Sensorsignal eine Information über die exakte Position des
Indikatorelements liefert. Weiterhin können selbstverständlich in dem
erfindungsgemäßen berührungslosen
Positionsaufnehmer auch mehr als ein Sensorelement und mehr als
ein Indikatorelement vorgesehen sein.
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Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen berührungslosen Positionsaufnehmers
besteht darin, dass ein Verfahren zum Justieren diese Positionsaufnehmers
neben den Schritten der eigentlichen Justage auch die Möglichkeit
bietet, das Indikatorelement wieder zurück in die ursprüngliche vormontierte
Position zu bewegen und auf diese Weise die Schritte der Justage
beliebig oft wiederholen zu können.
Hierzu wird erfindungsgemäß die Betätigungseinheit
in eine Entriegelungsposition bewegt, und die Montagevorrichtung
wird gedreht, um das Indikatorelement in eine teilweise entriegelte
Position zu bewegen, in der es in Richtung der Betätigungsachse
nur bis zu der vormontierten Position beweglich ist, aber noch an
der Betätigungseinheit
fixiert ist. Anschließend
bewegt man die Betätigungseinheit
in die als definierte Lage bezeichnete Nulllage und dreht die Montagevorrichtung,
um das Indikatorelement wieder zurück in die ursprüngliche
vormontierte Position, die man auch als Grundstellung bezeichnen kann,
zu bewegen. Dabei wird auch die Verbindung zwischen der Montagevorrichtung
und der Betätigungseinheit
wieder gelöst.
Dies wird in vor teilhafter Weise dadurch ermöglicht, dass die Montagevorrichtung
durch eine Klemmung an der Betätigungseinheit fixiert
ist, welche durch ein Zurückdrehen
der Montagevorrichtung unter Aufwendung ausreichender Kraft gelöst werden
kann.
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Anhand
der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen
wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende
Einzelheiten sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische explodierte Darstellung des erfindungsgemäßen Positionsaufnehmers
in einem vormontierten Zustand;
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2 eine
perspektivische Außenansicht der
Anordnung aus 1 im vormontierten Zustand;
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3 eine
teilweise geöffnete
perspektivische Darstellung des Positionsaufnehmers aus 2;
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4 einen
Schnitt durch die Anordnung aus 3 entlang
der Schnittlinie A-A;
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5 ein
Detail aus der 4;
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6 eine
perspektivische teilweise geschnittene Darstellung des erfindungsgemäßen berührungslosen
Positionsaufnehmers in einer endmontierten Stellung;
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7 einen
Schnitt durch die Anordnung aus 6 entlang
der Schnittlinie B-B;
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8 ein
Detail aus der 7;
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9 eine
teilweise geöffnete
perspektivische Darstellung des berührungslosen Positionsaufnehmers
in einer Stellung, die sich ergibt, wenn das Bremspedal betätigt ist;
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10 eine
teilweise geöffnete
perspektivische Darstellung der Anordnung aus 9 vor
einem Entriegelungsschritt;
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11 einen
Schnitt durch die Anordnung aus 10 entlang
der Schnittlinie C-C;
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12 eine
teilweise geöffnete
perspektivische Darstellung des berührungslosen Positionsaufnehmers
in der wieder entriegelten Stellung.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung als Beispiel eines berührungslosen
Positionsaufnehmers gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Bremslichtschalter für ein Bremspedal in einer vormontierten
Stellung.
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Vom
physikalischen Grundprinzip her umfasst der Positionsaufnehmer
100,
im Folgenden auch als Näherungsschalter
oder Bremslichtschalter bezeichnet, eine Betätigungseinheit
102,
die entsprechend der europäischen
Patentschrift
EP 0751
541 B1 mit einem hier nicht dargestellten Bremspedal verbunden
wird, und einer Detektoreinheit
104, die beim Erreichen
einer bestimmten Position der Betätigungseinheit
102 einen
hier nicht gezeigten Stromkreis mit einem Bremslicht schließt. Die
Detektoreinheit umfasst dabei ein Detektorgehäuse
106, in dem ein
Schaltungsträger
108 montiert
ist, der als Sensorelement
110 eine Hall-Sonde trägt. Weiterhin
sind auf dem Schaltungsträger
108,
hier einem sogenannten Printed Circuit Board (PCB), verschiedene
zur Signalauswertung erforderliche Bauteile
112 sowie die zur
Weiterleitung des Schaltsignals benötigten Anschlüsse
114 angeordnet.
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In
der hier gezeigten speziellen Ausführungsform wird die geometrische
Lage der mit einem Bremspedal verbundenen Betätigungseinheit 102 mittels
einer Hall-Sonde 110 detektiert, die als Sensorelement
verwendet wird und das Magnetfeld eines im End zustand an der Betätigungseinheit 102 als Indikatorelement
montierten Permanentmagneten 116 erfasst. Erfindungsgemäß ist der
als Indikatorelement fungierende Permanentmagnet 116 im
vormontierten Zustand in einer durch einen Träger 118 und ein Montageelement 120 gebildeten
Montagevorrichtung gehalten.
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Wie
mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren im Detail erläutert wird,
befindet sich das in dem Magnetträger 118 gehaltene
Indikatorelement 116 in 1 in einer
vormontierten Position, in der die Betätigungseinheit 102,
hier im Folgenden auch als Stößel bezeichnet,
in der Betätigungsrichtung 122 noch frei
beweglich ist. Dabei ist die aus Magnetträger 118 und Montageelement 120 gebildete
Montagevorrichtung in einem Gehäuse 124 so
gehalten, dass das Indikatorelement 116 mit Bezug auf die
ebenfalls an dem Gehäuse 124 montierte
Detektoreinheit 104 in Richtung 122 eine genau
festgelegte geometrische Lage einnimmt. In der gezeigten Ausführungsform entspricht
diese definierte Lage der Position, die das Indikatorelement haben
soll, wenn sich die Betätigungseinheit 102 im
späteren
Betrieb in einem Ruhezustand befindet, d. h., wenn das Pedal nicht
betätigt ist.
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Durch
eine Drehbewegung in Richtung 126, die eine Bedienungsperson
mit Hilfe der Betätigungsflächen 128 durchführt, kann
während
der Montage der Permanentmagnet 116, der in dem Träger 118 gehalten
ist, entlang einer radial umlaufenden Ebene in eine endmontierte
Position bewegt werden, in der er an der Betätigungseinheit 102 fixiert
und in Antwort auf eine Pedalbewegung in Richtung 122 bewegt werden
kann.
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Diese
Betätigungsflächen 128 sind
durch entsprechende Öffnungen 130 in
einem Deckel 132, der das Gehäuse 124 verschließt, von
außen
zugänglich.
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Mit
zusätzlichem
Bezug auf die 2 bis 5, die sich
sämtlich
auf den in 1 dargestellten vormontierten
Zustand beziehen, soll der erfindungsgemäße berührungslose Positionsaufnehmer 100 in
seiner vormontierten Stellung nunmehr im Detail erläutert werden.
Dabei befindet sich der Stößel 102 in
einer Position, die einer Nulllage eines mit dem Stößel in Verbindung
stehenden Bremspedals entspricht. Der Stößel 102 besitzt Führungsvorsprünge 134,
die mit zugehörigen
Nuten an dem Gehäuse 124 so
zusammenwirken, dass der Stößel mit
Bezug auf das Gehäuse
in Richtung 122 verschieblich ist, aber nicht gedreht werden
kann.
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In
der teilweise geöffneten
Darstellung der 3 wird deutlich, dass der Permanentmagnet 116, der
in dem Magnetträger 118 gehalten
ist, in der vormontierten Stellung zwischen einem ersten Anschlag 136 an
dem Gehäuse
und einem zweiten Anschlag 138, der an dem Deckel 132 vorgesehen
ist, in axialer Richtung mit Bezug auf die Detektoreinheit 104 und
das darin enthaltene Sensorelement 110 genau positioniert
ist. In dieser Stellung ist der Stößel 102 mit Bezug
auf den Magnetträger 118 in
Richtung 122 frei beweglich. Dies wird dadurch erreicht,
dass, wie aus den 4 und 5 erkennbar
ist, der Stößel-Außendurchmesser
einerseits und der Innendurchmesser des Magnetträgers 118 andererseits
jeweils elliptisch ausgebildet sind, wobei die beiden langen Achsen
dieser Ellipsen in der vormontierten Stellung deckungsgleich sind,
d. h. keinen Winkel einschließen,
und somit in dem Bereich 140 ausreichend Spiel für die Beweglichkeit
des Stößels 102 vorhanden
ist.
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Zum
Verrasten des berührungslosen
Positionsaufnehmers 100 mit einem in den Figuren nicht gezeigten
Pedal weist das Gehäuse 124 insgesamt drei
Rasthaken 142 auf. Diese Rasthaken sind umlaufend um den
Umfang des Gehäuses 124 gleichmäßig verteilt.
Selbstverständlich
könnten
aber auch beliebige andere Formen einer Verrastung mit dem Pedal
vorgesehen sein.
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Der Übergang
in die endmontierte Stellung soll mit Bezug auf die 6 bis 8 erläutert werden.
Dabei erfolgt der selbstjustierende Übergang von der in 3 gezeigten
vormontierten Stellung in die endmontierte Stellung durch ein Verdrehen
des aus diesem Grund auch als Verdreher bezeichneten Montageelements 120 in
Richtung 126, d. h. um eine durch den Stößel 102 definierte
Rotationsachse 144.
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Dabei
wird der Magnetträger 118 bei
dieser Drehbewegung so gehalten, dass sich seine Lage in Längsrichtung
bezüglich
des Stößels 102 einerseits und
bezüglich
des Sensorelements 110 andererseits nicht mehr ändert. Da
der Stößel 102 mit
Hilfe der Vorsprünge 134 am
Gehäuse 124 festgehalten
ist, sich also nicht verdrehen kann, verdreht sich der elliptische
Außendurchmesser
des Magnetträgers 118 durch
die Drehbewegung in einer Weise, dass die langen Achsen der beiden
elliptischen Durchmesser einen Winkel einschließen.
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Wählt man
die geometrischen Abmessungen geeignet, so tritt, wie in 8 skizziert,
eine Klemmung des elliptischen Stößel-Außendurchmessers in dem ebenfalls
elliptischen Magnetträger-Innendurchmesser
auf. Damit ist das in dem Magnetträger 118 gehaltene
Indikatorelement 116 fest auf der Betätigungseinheit 102 fixiert
und gleichzeitig auch selbsttätig
mit Bezug auf das Sensorelement 110 optimal justiert. Durch
die Drehbewegung ist das Indikatorelement außerdem aus den beiden Anschlägen 136, 138 herausbewegt
und befindet sich in einer Führungsnut,
in der es, durch die Betätigungseinheit 102 bewegt,
in Richtung 122 verschieblich ist. Die in 6 gezeigte
Stellung des Stößels 102 entspricht einer
Lage, in der das Bremspedal unbetätigt ist, also der Nulllage
der gesamten Anordnung.
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Wie
aus der Zusammenschau mit der 1 ersichtlich,
hintergreifen in dieser Stellung außerdem drei Rasthakensicherungen 146 die
Rasthaken 142 und verhindern so in vorteilhafter Weise
ein unbeabsichtigtes Lösen
des Positionsaufnehmers 100 von dem Pedal. Eine durch Nocken 148 gespannte
Ausgleichsfeder 150 stellt außerdem sicher, dass in dieser
vollständig
montierten Position zwischen einer nicht dargestellten Pedalaufnahme
und dem berührungslosen
Positionsaufnehmer 100 kein Spiel mehr auftritt.
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Aufgrund
der Klemmbefestigung des Magnetträgers 118 an dem Stößel 102 kann
auf besonders einfache Art und Weise eine Entriegelung dieser beiden
Komponenten voneinander und eine vollständige Rückführung der Anordnung in den
vormontierten Grundzustand herbeigeführt werden. Dieser Vorgang
soll mit Bezug auf die 9 bis 12 im
Detail erläutert
werden.
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9 zeigt
die Situation, wenn das Pedal betätigt wird und demzufolge der
Stößel 102 durch Einwirkung
der Rückstellfeder 152 nach
unten bewegt wird. Dabei wird der Magnetträger 118 mit dem Indikatorelement 116 in
einer entsprechenden Führungsnut
an dem Gehäuse 124 geführt. Dies
entspricht dem normalen Betrieb.
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Stellt
man jedoch fest, dass eine Neujustierung der Anordnung erforderlich
ist, so kann dies erfindungsgemäß dann geschehen,
wenn das Pedal ganz zurückgezogen
wird, und dadurch der Stößel 102 bis
an den Deckel 132 in die Positionsaufnehmeranordnung hineingedrückt wird.
Mit dem Stößel zusammen
wird auch der Magnetträger 118 in
eine entsprechende Führungsnut
in dem Deckel 132 bewegt. Erfindungsgemäß ist diese Führungsnut
breiter als die entsprechende Führungsnut
im Gehäuse 124,
so dass in dieser Entriegelungsposition des Stößels 102 das Montageelement 120 um
zirka 12° zurückgedreht
werden kann, wie dies in 11 angedeutet
ist.
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Wird
nun das Pedal entlastet und der Stößel 102 durch die
Federkraft der Rückstellfeder 152 wieder
aus dem Deckelbereich herausbewegt, so trifft der Magnetträger 118 beim
Eintreten in den Gehäusebereich
auf dem Anschlag 136 auf. Dreht man in dieser Position
das Montageelement 120 in die vormontierte Position zurück, so löst sich
die Verklemmung zwischen dem Magnetträger 118 und dem Stößel 102 und
gleichzeitig ist der Magnetträger 118 wieder
in seiner vormontierten Position zwischen dem Gehäuseanschlag
und dem Deckelanschlag gehalten. Der Justageprozess kann aus dieser
Ausgangslage heraus wieder neu vorgenommen werden. Die Prozedur
kann, wenn nötig,
beliebig oft wiederholt werden.
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Die
einzelnen Schritte des Montierens, Justierens und Entriegelns sollen
im Überblick
mit Bezug auf die 1 bis 12 im
Folgenden nacheinander detailliert erläutert werden. Der Zusammenbau
des erfindungsgemäßen Positionsaufnehmers
beginnt mit dem Zusammenfügen
der Detektoreinheit 104, indem die gedruckte Leiterplatte 108 mit
der Hall-Sonde 110 in dem Detektorgehäuse 106 montiert wird
und mit einem Deckel 107 verschlossen wird. Ein Kragen 109,
der an dem Gehäuse 106 angeformt
ist, ermöglicht
den Anschluss an die Steckerstifte 114.
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Die
Detektoreinheit 104 wird anschließend in eine entsprechende
Aufnahme 125 an dem Gehäuse des
Positiansaufnehmers 124 montiert. In einem nächsten Arbeitsschritt
wird die Ausgleichsfeder 150 eingelegt und das Montageelement 120 darauf
montiert. An dem Stößel 102 wird
ein O-Ring 103, vorzugsweise aus elastischem Kunststoff,
befestigt, der eventuelle Anschlaggeräusche des Stößels dämpfen soll.
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Der
Stößel wird
in dem Gehäuse
positioniert, so dass die Vorsprünge 134 in
die entsprechenden Führungsnuten
am Gehäuse 124 passen.
Der Permanentmagnet 116 wird in den Magnetträger 118 warm
verstemmt und der Magnetträger 118 dann
in die entsprechende Aufnahme an dem Montageelement 120 eingelegt.
Der Magnetträger 118 liegt
in dieser Stellung auf dem Anschlag 136 des Gehäuses 124 auf.
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Die
Rückstellfeder 152 wird
nun an einem entsprechenden Positionierungsdorn des Deckels 132 aufgesteckt
und der Deckel über
die Anordnung gelegt. Der Deckel 132 verrastet mit dem
Gehäuse 124.
Die Betätigungsflächen 128 bleiben
von außen zugänglich,
ebenso der Steckerkragen 109 und der Stößel 102, der mit dem
Bremspedal in Berührung kommt.
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Nun
kann die gesamte Einheit im vormontierten Zustand an einer Pedalaufnahme
mit Hilfe der Rastvorrichtungen 142 verrastet werden. In
diesem Zustand kann der gesamte Pedalblock bevorratet und ausgeliefert
werden, während
die eigentliche Justage erst am Kraftfahrzeug vorgenommen wird.
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Für die Justage
wird das Pedal in eine Nulllage gebracht und der Stößel 102 nimmt
die entsprechende definierte Nullposition ein. Nun wird durch Verdrehen
des Montageelements 120 der zwischen den Anschlägen 136, 138 gehaltene
Magnetträger 118 so
verdreht, dass er zum Einen an dem Stößel 102 verklemmt
ist und zum Anderen in dem Bereich einer Führungsnut angeordnet ist, in
der er in einer Richtung parallel zur Betätigungsrichtung des Stößels frei
verschieblich ist. Dies ist der normale Betriebszustand des justierten
Positionsaufnehmers. Dabei wird das Montageelement bei dieser Drehbewegung
mit seinen Führungsvorsprüngen 121 in
den an dem Gehäuse 124 vorgesehenen
radialen Führungsnuten 123 geführt und
in axialer Richtung gehalten.
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Für den Fall,
dass eine erneute Justierung der Anordnung erforderlich ist, kann
mit dem erfindungsgemäßen berührungslosen
Positionsaufnehmer auch eine vollständige Rückführung in den Grundzustand,
also den vormontierten Zustand, erreicht werden. Hierzu wird das
Pedal in eine zurückgezogene
Stellung bewegt, so dass sich der Stößel 102 bis in den
Deckelbereich hineinbewegt. Da die Führung des Magnetträgers 118 im
Deckelbereich weiter ist als im korrespondierenden Gehäusebereich,
kann in dieser Stellung das Montageelement 120 um zirka
12° wieder
in Richtung auf die vormontierte Stellung zurückgedreht werden. Die Seitenwand
der Führungsnut
in dem Deckel bildet dabei einen Anschlag für diese Drehbewegung.
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Wird
nun der Stößel 102 entlastet,
bewegt er sich unter Einwirkung der Rückstellfeder 152 wieder von
dem Deckel 132 weg und der noch an dem Stößel fixierte
Magnetträger 118 folgt
dieser Bewegung, bis er an dem Anschlag 136 anstößt. Nun
kann das Montageelement 120 bis vollständig in die vormontierte Stellung
zurückgedreht
werden, wobei durch geeignete Kraftaufwendung die Klemmverbindung zwischen
dem Magnetträger 118 und
dem Stößel 102 wieder
gelöst
wird, so dass sich der Positionsaufnehmer wieder in dem vormontierten
Grundzustand befindet. Auch die Rasthaken 142 sind von
den Sicherungen 146 befreit, so dass im Schadensfall der
Positionsaufnehmer auch problemlos abgenommen und ausgetauscht oder
repariert werden kann.
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Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Prinzipien lässt sich
ein berührungsloser
Positionsaufnehmer schaffen, der eine einfache stufenlose Justage
eines Bremslichtschalters ermöglicht,
um die Pedaltoleranzen auszugleichen und gleichzeitig vormontiert
am Pedal geliefert werden kann. Weiterhin ist die Anordnung beliebig
oft wieder in den Grundzustand rückführbar und
einer erneuten Justage zugänglich.
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Die
vorstehend und in den Ansprüchen
beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind sowohl einzeln
als auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft realisierbar.
Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern im Rahmen fachmännischen
Könnens
in mancherlei Weise abwandelbar. So ist beispielsweise das Verklemmen
zwischen dem Stößel und
dem Magnetträger über beliebige
länglich geformte
und entsprechend zueinander passende Querschnittsformen möglich.