CN104903730B - 传感器装置及其用途以及制动设备及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器装置及其用途以及制动设备及车辆。用于在车辆的车轮上进行转速测量的传感器装置具有传感器托架，其带有整合的传感器，以便感测极转子的转动以进行转速测量。传感器装置有整合在传感器托架内的夹紧器件，传感器托架借助夹紧器件能移动地夹保持开口中和/或关于围绕传感器托架的纵轴线的转动在任意的定向中被夹紧。传感器装置可以取代常用的由夹套和棒式传感器构成的组合。弹簧弹性的夹紧器件作为夹条紧固在传感器内的纵向槽中，其弹簧弹性的元件在安装之前凸出超过棒式传感器的周边。夹条借助形状锁合的连接或粘接或螺接与传感器连接。

Description

传感器装置及其用途以及制动设备及车辆
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆、尤其是载货车的车轮上进行转速测量的传感器装置。传感器装置具有传感器托架，该传感器托架带有整合在传感器托架内的传感器，以便为了转速测量而感测、特别是扫描随车轮一起转动的极转子的转动。本发明尤其涉及一种棒式传感器，其具有棒，其中，传感器被整合在该棒中。
此外，本发明还涉及一种用于车辆的带有这种传感器装置的制动设备以及一种带有该制动设备的车辆。最后，本发明涉及一种将根据本发明的传感器装置用于在车辆的车轮上进行转速测量的用途。
背景技术
本文开头提到类型的公知的传感器装置是一种具有棒的棒式传感器，在其传感器头上布置有用于无源地感测极转子的转动的无源传感器。这种公知的棒式传感器被构造成使棒可以借助单独的夹套关于绕其棒轴线的转动在任意的定向中牢固地夹在布置在车轮区域中的保持开口、例如孔或钻孔中。为此，先是将夹套移入保持开口中。接下来将公知的棒移入夹套中直至与布置在车轮上且随车轮一起转动的极转子接触，并且借助夹套使其牢固夹在保持开口中。但是，棒在此在使用足够大的力的情况下能被挪动，尤其是能沿轴向在保持开口中移动。因此，尤其在具有棒式传感器和极转子作为制动设备一部分的车辆的弯道行驶中，极转子可以通过轴承间隙将棒式传感器在保持开口中沿轴向回压，不过此时棒同时借助夹套保持在保持开口中。这种类型的固定防止了棒式传感器的可能的损坏。
将公知的棒式传感器的棒借助公知的夹条夹在保持开口中的缺陷在于制造及安装的成本和耗费。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，减小用于在车辆的车轮上进行转速测量的耗费和成本。
本发明用按本发明所述的传感器装置、按本发明所述的用于车辆的制动设备、按本发明所述的车辆以及按本发明所述的传感器装置的用途来解决这个技术问题。
按本发明的传感器装置是本文开头提到类型的，但具有整合在传感器托架中的夹紧器件。夹紧器件尤其固定在传感器托架的壳体或套上，其中，整合在传感器托架中的传感器优选完整地被壳体包围或完全布置在壳体内。壳体优选是通过例如用塑料对传感器的硬化包封形成的主体。夹紧器件优选仅部分布置在壳体上或者不是完整地包围壳体。传感器装置或夹紧器件被构造成使得传感器托架借助夹紧器件能够在车轮区域中的本文开头提到的保持开口内可挪动地，尤其是可轴向移动地被夹紧和/或可以关于围绕传感器托架的纵轴线、尤其是棒轴线转动在任意的定向中被夹紧，或能够沿任意能围绕传感器托架的纵轴线、尤其是棒轴线转动的方向被夹紧，以进行转速测量。
在能轴向移动的构造方案中，传感器托架优选能够仅以能轴向移动的方式被夹紧。因此，获得了沿径向的安全的止动。此外，传感器托架优选能够以如下方式被夹紧，即，使得传感器托架能够仅通过克服在传感器托架、尤其是夹紧器件与保持开口之间轴向作用的静摩擦力在保持开口内移动。保持开口例如是钻孔、孔或特殊的保持装置。
至少只要传感器托架被构造成可以关于围绕传感器托架的纵轴线的转动在任意的定向中被夹紧，该传感器托架优选不具有任何强制传感器托架在保持开口内以预定的方式定向的器件。因此，传感器托架的安装无需很大的耗费，尤其是无需校准活动。
本发明在没有本文开头提到的单独的夹套的情况下也应付得了。传感器托架或棒可以直接借助整合的夹紧器件插入保持开口中并在那里自动地牢固夹紧。按本发明的传感器装置除了传感器托架外还优选具有联接缆线，并且可以成本低廉地制造以及可以简单且成本低廉地安装。在现有系统中，公知的由棒式传感器和夹套构成的组合可以容易且成本低廉地用按本发明的传感器装置来替换。
按照一种优选实施方式，传感器托架被构造成使得传感器托架能够在公知的保持开口中被夹紧，该保持开口适用于容纳公知的夹套，该夹套基本上圆柱形地包围圆棒形的传感器。也就是说，在保持开口中可以夹紧圆柱形或圆棒形的物体。因此，要夹在保持开口中的传感器托架优选但不是强制性地同样构造成圆棒形。尤其在不考虑夹紧器件的情况下，传感器托架优选构造成基本上呈圆棒形。传感器托架与牢固地整合的夹紧器件一起优选构造成至少近似呈圆棒形。
但按照一种备选实施方式，传感器托架具有任意的其他形状，该形状适合将传感器托架以能沿轴向移动的方式夹紧或支承在保持开口中。按照这种备选实施方式的传感器托架例如是椭圆的或多角的或者说构造有垂直于其纵轴线的椭圆的或多角的横截面。按照一种特殊实施方式，传感器托架具有垂直于其纵轴线的基本上呈三角形的横截面，但带有倒圆的角。在这两种实施方式中，优选不需要对公知的保持开口进行改动。按本发明的传感器装置的传感器托架能插入每一个公知的保持开口中，该保持开口也适用于容纳公知的夹套。
按照一种特别优选的实施方式，夹紧器件的部分至少在传感器托架未夹紧的情况下部分沿径向凸出超过传感器托架的壳体。带有夹紧器件的传感器托架在此不被视为是基本上呈圆棒形的，而顶多被视为是仅接近圆棒形的或具有其他形状、例如具有上述的多角的、尤其基本上呈三角形的或椭圆的横截面。基于夹紧器件的这种构造，夹紧器件可以提供足够大的径向作用的预应力以及因此可以提供足够大的轴向作用的静摩擦力。
特别优选的是，在传感器托架被夹在保持开口中的情况下，夹紧器件主要、尤其是几乎仅布置在传感器托架(不考虑夹紧器件)的周边内，或者仅布置在壳体的假想的包封端部内。这优选尤其是在传感器托架(不考虑夹紧器件)的基本上呈圆棒形的构造中适用。在这种情况下，带有整合的夹紧器件的传感器托架即使在夹紧的情况下也是基本上呈圆棒形的以及因此可以有利地在相应的、尤其是圆柱形的保持开口中被夹紧。
但在传感器托架的不同于基本上呈圆棒形的构造方案中，即例如在传感器托架的具有椭圆的、多角的，尤其是基本上呈三角形的横截面的构造方案中，传感器的如下构造方案也是有利的，该构造方案即使在没有夹紧器件的情况下也将传感器托架基本上居中地保持在保持开口中，从而在具有夹紧器件的情况下有利于在保持开口中足够牢固地安置传感器托架。
按照本发明的一种优选实施方式，夹紧器件具有至少一个夹条，尤其是正好一个、正好两个、正好三个、正好四个或多于四个的夹条，这些夹条沿着轴向或平行于纵轴线或棒轴线侧向地在传感器托架上延伸。夹条备选地具有其他形状、例如螺旋形状，或基本上呈圆形地围绕传感器托架的壳体或套的周边放置。本发明尤其已经认识到没有必要设置如由夹套所公知的圆柱形的夹紧器件。更确切地说，传感器托架直接支承在保持开口中。借助夹条、尤其是正好一个夹条足以将传感器托架牢固地夹在保持开口中。
夹条为此优选具有多个弹簧元件，以便导致在传感器托架和保持开口之间沿传感器托架的轴向方向的限定的摩擦锁合(Reibschluss)或以便提供足够的静摩擦力。夹条优选是金属的或具有金属。作为备选，夹条具有其他材料，例如塑料。基于弹簧元件，可以将传感器托架牢固地夹在保持开口中，从而防止了传感器托架无意地打滑。同时，弹簧元件能够实现极转子例如在弯道行驶中能将传感器托架在保持开口内沿轴向回移，从而使得传感器托架不会受损或其功能不会受到不利影响，并且接下来又相对极转子具有足够的间距。
按照一种有利扩展设计方案，夹紧器件或壳体还附加地具有至少一个接触条，当传感器托架在保持开口内被夹紧时，该接触条提供与保持开口的一个接触面或至少两个接触点或支承点。与夹条不同的是，接触条不具有弹簧元件。但优选的是，接触条在其他方面与夹条相同或类似地构造并整合在传感器托架中。
按照一种特殊实施方式，传感器托架在第一变型方案中具有至少三个、尤其是正好三个来自包括夹条和接触条的组的条，其中，这些条平行于传感器托架的纵轴线以及优选彼此间等距地布置。夹紧器件尤其具有至少一个或正好一个夹条或者至少两个或正好两个接触条。作为备选，按这个特殊实施方式的第一变型方案的夹紧器件具有至少两个或正好两个夹条以及至少一个或正好两个接触条。因此，可以用最少的材料耗费达到在保持开口内的定心。
按照这个特殊实施方式的一种备选变型方案，传感器托架具有至少四个、尤其是正好四个沿轴向方向取向以及优选彼此间等距地布置的条，在这些条中，优选至少两个条构造成夹条。虽然用四个条比用三个条的材料耗费略高。但是由此能够实现构件尤其也相对条的多重的直角布置。这导致制造技术上的优势并因此又导致了降低的成本。作为备选，夹紧器件具有仅一个夹条和/或仅一个接触条或两个或多于四个或者说任意数量的夹条和/或接触条和/或其他用于夹紧的器件。
按照一种优选实施方式，夹条被构造成使得弹簧元件在建立起摩擦锁合的情况下，在传感器托架在保持开口内轴向移动之后自动对抗这种轴向移动的反转，或甚至为这种轴向移动补充一个附加量。弹簧元件负责使传感器托架在其在保持开口中被极转子移动之后不会再次被往回摆动，而是保持在其已达到的位置上或在弹簧元件与保持开口啮合或建立起摩擦锁合的情况下借助这个弹簧元件甚至略微进一步从极转子压开，从而接下来减少了与极转子接触的概率。由此，总体上最小化了与极转子的接触以及因此最小化了传感器头在极转子上的打磨。
按照本发明的一种优选实施方式，传感器托架因此被构造成对抗在传感器托架上由极转子导致的磨损行为。作为备选或附加，这可以通过合适的材料选择来实现，其中，传感器头例如构造成金属的或具有金属部分，它们比传感器托架的在其他情况下优选主要由塑料构成的套具有更小的磨损行为。
夹条优选在传感器托架的传感器头上在头部区段中延伸或沿径向朝传感器托架的纵轴线的方向弯折，从而使得这些头部区段对抗在传感器托架上由极转子导致的磨损行为。夹紧器件或夹条(包括必要时存在的连接区段或在传感器头上的头部区段)优选被构造成金属的。作为备选，夹紧器件或夹条由塑料或其他能可逆变形的材料构成，或由为了夹紧功能而能至少部分可逆变形的其他材料混合物或材料组合构成。
按照一种优选实施方式，传感器装置具有布置在传感器托架的传感器头上的、用于有源地检测极转子的转动的有源传感器。与无源传感器不同的是，有源传感器没有辅助电压就不会产生信号，而是需要供应电压或辅助电压。在此，有源传感器优选具有无源接收器和初级电子部件。初级电子部件需要辅助电压，用以评估无源接收器的能依赖于极转子的位置改变的电气特性。有利的是，有源传感器是霍尔传感器或霍尔效应传感器或差分霍尔传感器，用以在利用霍尔效应的情况下感测、尤其是扫描极转子的转动。霍尔传感器能够实现通过可测量的电位降的无接触测量，该电位降依赖于极转子相对有源传感器的位置、尤其是依赖于极转子的一个齿或处在两个齿之间的一个缺口是否正好处在有源传感器之前而产生。
按照一种备选实施方式，有源传感器是磁场传感器，尤其是所谓的GMR(giantmagneto resistance巨磁阻)传感器或者说巨大磁阻传感器。GMR传感器利用所谓的GMR效应，GMR效应是一种量子力学效应。在此，磁场由极转子的位置改变或转动导致的变化引起了有源传感器内的为此设置的结构的电阻的能测到的改变。
有源传感器以及因此传感器托架总体上可以关于围绕传感器托架的纵轴线的转动优选不依赖于位置地夹在保持开口中，从而使得传感器装置可以无需校准工作地安装并且无需校正活动地运行。有源传感器尤其被构造成使该有源传感器从所记录的测量值中自动识别出其关于围绕传感器托架的纵轴线的转动的定向或其相对极转子的定向。有源传感器因此优选是一种不依赖于位置的传感器，它不要求在预定的定向中的安装。
按照一种备选实施方式，传感器装置在传感器托架的传感器头上具有用于无源地检测极转子的转动的无源传感器。电功能在此等于公知的能借助夹套夹在保持开口中的无源传感器的功能。因此，本发明也支持仅评估无源传感器的信号的制动设备。
按本发明的制动设备具有多个传感器装置，在这些传感器装置中，至少一个传感器装置按本发明构造。此外，制动设备具有多个用于使车辆的车轮制动和/或停住的制动器。此外，制动设备优选具有借助电的信号线路或数据线路与传感器装置连接的制动电子部件，用以在考虑到传感器装置的信号的情况下控制和/或调节制动器。
制动设备可以具有传感器装置的混合装备，其中，部分使用公知的传感器装置并且部分使用按本发明的传感器装置。在公知的传感器装置故障的情况下，由夹套和故障的传感器装置构成的组合可以用按本发明的没有夹套的传感器来替代。
按本发明的车辆尤其是一种载货车辆并且具有按本发明的传感器装置和/或具有带按本发明的传感器装置的制动设备。此外，车辆优选具有多个车桥，尤其是带至少一个车轮的至少一个前桥以及带至少一个车轮的至少一个后桥。在至少一个这样的车轮的区域中，按本发明的传感器装置的传感器托架布置在保持开口中。
最后，本发明涉及将传感器装置、尤其是棒式传感器用于在车辆的车轮上进行转速测量的用途。在此，传感器装置按照本发明构造以及可以使用在按本发明的制动设备或按本发明的车辆中。
附图说明
其他实施方式由权利要求以及由借助附图详细阐释的实施例得出。
在附图中：
图1在侧视图中简化示意性地示出了按本发明的实施例的传感器装置；
图2在朝向传感器头的俯视图中简化示意性地示出了按图1的实施例的传感器装置；以及
图3在侧向剖面图中简化示意性地示出了按图1和2的实施例的传感器装置。
具体实施方式
图1、图2和图3示出了按本发明的实施例的传感器装置1。传感器装置1被构造成棒式传感器，以及适合并设置用于在车辆的车轮上的转速测量。图1在此示出了侧视图，图2示出了俯视图以及图3示出了在图2中标注的剖切平面A的剖面图，纵轴线或棒轴线Z在该剖切平面中延伸。
传感器装置1具有构造成棒的传感器托架2和联接缆线4。传感器托架2基本上被构造成圆棒形，但具有四个平行于纵轴线或棒轴线Z的槽6、6′、6″和6″′，在这些槽中布置有夹条8、8′、8″和8″′。夹条8、8′、8″和8″′是夹紧器件9或夹紧器件9的部分，它们具有弹簧元件10、10′、10″和10″′以将传感器装置1或传感器托架2夹在车辆的车轮区域中的保持开口内。弹簧元件10、10′、10″和10″′分别一体构造在各自的夹条8、8′、8″或8″′中或被构造成金属带，若干部分作为弹簧元件10、10′、10″和10″′从该金属带中弯曲伸出，使得它们凸出超过传感器托架2的周边，而无需考虑夹紧器件9。至少弹簧元件10′和10″′按照这个实施例通过传感器托架2的传感器头12相互连接，尤其是一体构造，如由图2和3可知的那样。弹簧元件10和10″同样可以相互连接以及必要时也可以与在传感器头12上的弹簧元件10′和10″′连接。
作为所示实施例的备选，取消了夹条8、8′、8″或8″′通过传感器头12的连接。按照按本发明的传感器装置的未示出的实施例，其传感器托架具有少于或多于四个的夹条，例如一个、两个、三个、五个或六个夹条以及具有一个或多个接触条或不同地构造的夹紧器件和/或导引器件。
与将夹条8、8′、8″或8″′的区段弯折地构造为弹簧元件类似，按照这个实施例还设置有其他区段，它们形成了沿纵轴线或棒轴线Z的方向弯折的钩14以及伸入传感器托架2的壳体或套16(尤其是塑料套)的盲孔中。夹条8、8′、8″或8″′因此被牢固地固定在传感器托架2的套16上。
按照备选的实施例，夹条8、8′、8″或8″′的被设置用于固定在壳体上的区段没有形成钩，而是具有任意的其他形状，这种形状适用于将夹条8、8′、8″或8″′固定在传感器托架2的壳体或套16上以及因此适用于将夹紧器件9整合到传感器托架2中。盲孔在所示的实施例中具有笔直的区段，但按备选的实施例也可以具有不同类型的、例如凹的或凸的区段，尤其是用以形成用于夹紧或卡锁夹条8、8′、8″或8″′的钩14或相应的其他区段的凸起。
作为所示的实施例的备选，取消钩14和/或在套16中的盲孔。取代盲孔的是，例如设置凸起，它们填满在夹条8、8′、8″或8″′中的孔以及因此将夹条紧固在套16上。作为备选或附加，夹条8、8′、8″或8″′被粘接或拧紧在套16上，或通过专门的轮廓或以其他方式牢固地固定在套16上以及因此整合到传感器托架2中，其中，借助这些专门的轮廓可以例如建立与套16的形状锁合(Formschluss)或锚固或楔住。
传感器托架2的传感器头12上布置有传感器18，用该传感器可以检测或测量极转子的转动或相应的位置。这个传感器18在一种设计方案中被设置作为有源传感器，当传感器托架2被夹在恰当地定位在该极转子前的保持开口中时，借助该传感器可以有源地，也就是说在使用辅助电压或供应电压的情况下感测，尤其是扫描极转子的转动或相应的位置。作为备选，可以设置无源传感器。有源传感器18基于其特殊的构造而能够自动获知其相对极转子的转动运动的方向。因此，带有源传感器18的传感器托架2可以关于围绕纵轴线或棒轴线Z的转动与位置无关地并且进而无需昂贵的校正以及接下来的手动校准地构造。
基于传感器装置1、尤其是夹条8、8′、8″或8″′的特殊设计，防止了或与公知的借助夹套夹紧的传感器装置相比至少减小了传感器装置1通过在极转子上的磨削导致的磨损行为。综上所述，本发明提供了一种能成本低廉地制造的、能简单地夹在保持开口中的以及因此能无需很大耗费且成本低廉地安装的、用于在车辆的车轮上进行转速测量的传感器装置。
所有在之前的说明中以及在权利要求中提到的特征既能单独地也能彼此任意组合地使用。本发明的公开内容因此并不局限于所说明的或所要求保护的特征组合。更确切地说，所有特征组合都被视作是公开的。

Claims (13)

1.一种用于在车辆的车轮上进行转速测量的传感器装置，其中，所述传感器装置(1)具有传感器托架(2)，所述传感器托架带有整合在所述传感器托架(2)中的传感器(18)，以便感测随着车轮一起转动的极转子的转动以进行转速测量，其特征在于具有整合在所述传感器托架(2)中的夹紧器件(9)，所述传感器托架(2)借助所述夹紧器件能在车轮区域中的保持开口内能挪动地夹紧和/或能关于围绕所述传感器托架(2)的纵轴线(Z)的转动在任意的定向中夹紧，以进行转速测量，其中，所述夹紧器件(9)具有至少一个沿轴向方向侧向地在所述传感器托架(2)上延伸的、带有多个弹簧元件(10、10′、10″、10″′)的夹条(8、8′、8″、8″′)，以便导致在所述传感器托架(2)与所述保持开口之间沿所述传感器托架(2)的轴向方向限定的摩擦锁合，所述夹紧器件(9)具有正好三个或正好四个沿轴向方向侧向地在所述传感器托架(2)上延伸的、带有多个弹簧元件(10、10′、10″、10″′)的夹条(8、8′、8″、8″′)，以便导致在所述传感器托架(2)与所述保持开口之间沿所述传感器托架(2)的轴向方向限定的摩擦锁合，所述传感器托架具有至少一个平行于棒轴线Z的槽，在所述槽中布置有至少一个夹条。
2.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述夹紧器件部分在所述传感器托架(2)未夹紧的情况下部分沿径向凸出超过所述传感器托架(2)的壳体(16)。
3.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述夹条(8、8′、8″、8″′)被构造成使得所述弹簧元件(10、10′、10″、10″′)在建立起摩擦锁合的情况下在所述传感器托架(2)在保持开口内轴向移动之后自动对抗该轴向移动的反转，或为该轴向移动补充附加量。
4.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，构造所述传感器托架(2)从而对抗在所述传感器托架(2)上由极转子导致的磨损行为。
5.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器(18)是布置在所述传感器托架(2)的传感器头(12)上的、用于有源地检测极转子的转动的有源传感器(18)。
6.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器是布置在所述传感器托架(2)的传感器头(12)上的、用于无源地检测极转子的转动的无源传感器。
7.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器装置是棒式传感器。
8.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器托架是棒。
9.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器托架(2)借助所述夹紧器件能在车轮区域中的保持开口内能沿轴向移动地夹紧和/或能关于围绕所述传感器托架(2)的纵轴线(Z)的转动在任意的定向中夹紧，以进行转速测量。
10.一种用于车辆的制动设备，其中，所述制动设备具有多个用于使车辆的车轮制动和/或停住的制动器、多个用于在车轮上进行转速测量的传感器装置(1)，其中，至少一个传感器装置(1)按前述权利要求中任一项构造，以及所述制动设备还具有借助电的信号线路或数据线路与所述传感器装置(1)连接的制动电子部件，用以在考虑到所述传感器装置(1)的信号的情况下控制和/或调节所述制动器。
11.一种车辆，具有按权利要求1至9中任一项所述的传感器装置和/或具有按权利要求10所述的制动设备。
12.一种将传感器装置(1)用于在车辆的车轮上进行转速测量的用途，其特征在于，所述传感器装置(1)按权利要求1至9中任一项构造，或所述传感器装置(1)在按权利要求1至9中任一项的构造方案中被用于在按权利要求10所述的制动设备中和/或在按权利要求11所述的车辆中进行转速测量。
13.按权利要求12所述的用途，其特征在于，所述传感器装置是棒式传感器。
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