DE102009021648A1 - Höhenstandssensor mit integriertem Beschleunigungssensor - Google Patents

Höhenstandssensor mit integriertem Beschleunigungssensor Download PDF

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Abstract

Sensoranordnung, insbesondere zur Erfassung der relativen Position eines Fahrzeugchassis eines Kraftfahrzeugs zu dessen Fahrwerk und zur Erfassung wenigstens einer Beschleunigung des Fahrzeugchassis oder des Fahrwerks, wobei diese Sensoranordnung wenigstens eine Sensoreinheit (1) umfasst, die zumindest ein Wegsensorelement und/oder Positionssensorelement (2) und/oder Höhenstandssensorelement und zusätzlich mindestens ein Beschleunigungssensorelement (3) aufweist, wobei die Sensoreinheit (1) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie die relative Position des Fahrzeugchassis und die Beschleunigung des Fahrzeugchassis oder des Fahrwerks jeweils wenigstens im Wesentlichen in/entlang der z-Richtung, im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche, erfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung der Sensoranordnung in Kraftfahrzeugen.
  • Druckschrift DE 20 2004 014 323 U1 schlägt eine Sensoreinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem induktiven Höhenstandssensor und einem Beschleunigungssensor vor, wobei der Beschleunigungssensor die Beschleunigung in Längsrichtung und Querrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst.
  • Der Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Sensoranordnung vorzuschlagen, bei welcher die Kombination aus Positions- bzw. Höhenstandserfassung und Beschleunigungserfassung zusätzliche Synergie schafft.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Sensoranordnung gemäß Anspruch 1.
  • Der Erfindung liegt insbesondere der Gedanke zu Grunde, eine Sensoranordnung mit wenigstens einer Sensoreinheit vorzuschlagen, die ein Höhenstandssensorelement bzw. Positionssensorelement und ein Beschleunigungssensorelement aufweist, welche so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie wenigstens eine gemeinsame Messrichtung aufweisen und zwar zumindest in z-Richtung, im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn oberfläche.
  • Unter einer relativen Position zwischen dem Fahrzeugchassis und dem Fahrwerk wird bevorzugt eine relative Position zwischen einem Teil des Fahrzeugchassis bzw. einem Referenzpunkt des Fahrzeugchassis zu einem Teil des Fahrwerks bzw. einem Referenzpunkt des Fahrwerks verstanden, insbesondere bezogen auf einen Radaufhängungsbereich.
  • Die Sensoreinheit ist bevorzugt einem Stoßdämpfer und/oder Stabilisator eines Rades zugeordnet.
  • Die Sensoreinheit ist vorzugsweise am Chassis angeordnet bzw. mit diesem verbunden bzw. an diesem befestigt, insbesondere im Bereich der oberen Stoßdämpferaufhängung eines Rades oder im Bereich des Kofferraums des Kraftfahrzeugs, dabei weist das Höhenstandssensorelement einen Hebelarm auf, welcher mit einem Querlenker oder Stabilisator des Fahrwerks verbunden ist, um die relative Position zwischen Chassis und Fahrwerk in diesem Bereich zu erfassen. Alternativ vorzugsweise ist die Sensoreinheit am Fahrwerk angeordnet bzw. mit einem Teil des Fahrwerks verbunden, insbesondere an einem Querlenker oder Stabilisator. Der Hebelarm des Höhenstandssensorelements ist dabei mit dem Chassis verbunden.
  • Die Sensoreinheit weist vorzugsweise eine einzige Schnittstelle, insbesondere mit einem einzigen Stecker und/oder Kabel auf.
  • Es ist bevorzugt, dass jedem Rad bzw. jeder Radaufhängung des Kraftfahrzeugs eine eigene Sensoreinheit zugeordnet ist.
  • Es ist zweckmäßig, dass die Sensoreinheit so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie die relative Position zwischen dem Fahrzeugchassis und dem Fahrwerk erfasst und ein Positionssensorsignal bereitstellt und zusätzlich die Beschleunigung des Fahrzeugchassis oder des Fahrwerks erfasst und ein Beschleunigungssensorsignal bereitstellt, wobei die Sensoreinheit mindestens eine Signalverarbeitungsschaltung aufweist und/oder mit zumindest einer Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist, die so ausgebildet ist, dass sie das Positionssensorsignal und das Beschleunigungssensorsignal der Sensoreinheit gemeinsam auswertet und/oder plausibilisiert, insbesondere zumindest hinsichtlich der relativen Position und Beschleunigung in z-Richtung. Insbesondere ist diese Signalverarbeitungsschaltung so ausgebildet, dass sie die Nullpunktsstabilität und/oder einen Offset und/oder die erfasste Beschleunigung des Beschleunigungssensors durch die Informationen des zugeordneten/zugehörigen Positionssensors korrigieren und/oder verbessern kann.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung ist dabei zweckmäßigerweise, insbesondere jeweils, in die Sensoreinheit integriert.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Sensorelemente einer Sensoreinheit sich aufgrund der bereitgestellten Informationen des jeweilig anderen Sensorelements gegenseitig überwacht werden.
  • Es ist zweckmäßig, dass innerhalb einer Sensoreinheit das Sensorelementausgangssignal des einen Sensorelements bei einem Ausfall des anderen Sensorelements zumindest teilweise als Ersatz genutzt wird, wozu die Signalverarbeitungsschaltung zweckmäßigerweise entsprechend ausgebildet ist.
  • Obige gemeinsame Signalverarbeitungsmaßnahmen bezüglich der Sensorelementausgangssignale der beiden unterschiedlichen Sensorelemente sind insbesondere aufgrund der gemeinsamen Anordnung und räumlich relativ kurzen Entfernung voneinander möglich.
  • Vorzugsweise sind sämtliche Sensoreinheiten mit einer gemeinsamen, zentralen elektronischen Kontrolleinheit verbunden, welche insbesondere die Signalverarbeitungsschaltung umfasst.
  • Es ist bevorzugt, dass die zumindest eine Sensoreinheit eine einzige Daten- und Energieübertragungsschnittstelle aufweist.
  • Die Sensoreinheit weist bevorzugt ein gemeinsames Gehäuse auf. Daraus ergeben sich gegenüber einem jeweils separaten Höhenstands/Positionssensor und Beschleunigungssensor folgende Vorteile: geringere/kompaktere Abmessungen insgesamt, geringeres Gesamtgewicht, gemeinsamer Stecker/Kabelstrang möglich, gemeinsame, integrierte Sicherheitsfunktionen, gemeinsame Nutzung eines Bussystems möglich und eine gemeinsame Befestigung des gemeinsamen Gehäuses.
  • Die wenigstens eine Sensoreinheit weist zweckmäßigerweise eine gemeinsame Schnittstelleneinheit auf, die insbesondere in die Signalverarbeitungsschaltung integriert ist, welche die Daten/Informationen beider/sämtlicher Sensorelemente der Sensoreinheit über ein gemeinsames Datenübertragungsprotokoll bereitstellt.
  • Das Weg-/Positionssensorelement, insbesondere umfassend ein Hall-/ und/oder AMR-/ und/oder GMR-Element, und das Beschleunigungssensorelement, insbesondere als kapazitives mikromechanisches Sensorelement ausgebildet, sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Platine angeordnet oder auf einem gemeinsamen Chip integriert.
  • Das Beschleunigungssensorelement wenigstens einer Sensoreinheit ist vorzugsweise als ein- oder zwei- oder mehrachsiges Beschleunigungssensorelement ausgebildet.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung der Sensoranordnung in Kraftfahrzeugen.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand einer Figur.
  • Es zeigt in schematischer Darstellung
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit der Sensoranordnung.
  • In 1 ist eine beispielhafte Sensoreinheit 1 der Sensor anordnung abgebildet, welche ein Positionssensorelement 2 bzw. Höhenstandssensorelement mit einem Hebelarm 4, ein Beschleunigungssensorelement 3, ein Gehäuse 5 und einen Stecker 6 aufweist. Sensoreinheit 1 ist über Gehäuse 5 am Fahrzeugchassis befestigt, beispielsweise im Bereich der oberen Stoßdämpferaufhängung eines Rades oder im Bereich des Kofferraums. Hebelarm 4 ist mit einem Querlenker oder einem Stabilisator verbunden. Aus der rotatorischen Auslenkung des Hebelarms 4 erfasst Positionssensorelement 2 die relative Positionierung zwischen Fahrzeugchassis und Fahrwerk in z-Richtung, also senkrecht zur Fahrbahn. Ebenfalls in z-Richtung erfasst Beschleunigungssensorelement 3 die Beschleunigung des Fahrzeugchassis. Diese relative Positionierung und diese Beschleunigung werden in einer nicht dargestellten Signalverarbeitungsschaltung mit einander plausibilisiert. Außerdem ist die Signalverarbeitungsschaltung so ausgelegt, dass die Nullpunktsstabilität und ein möglicher Offset des Beschleunigungssensorelements 3 durch das Positionssensorsignal des Positionssensorelements 2 korrigiert bzw. angepasst wird. Zusätzlich ist die Signalverarbeitungsschaltung so ausgelegt, dass die durch das Positionssensorelement 2 erfasste relative Positionierung bzw. Positionierungsänderung mittels der erfassten Beschleunigung des Beschleunigungssensorelements 3 korrigiert wird.
  • Die Sensoranordnung ist außerdem beispielgemäß so ausgebildet, dass die Sensorelemente 2 und 3 der Sensoreinheit 1 sich gegenseitig auf einen möglichen Ausfall oder auf Störungen hin überwachen. Bei Ausfall eines der Sensorelemente 2 oder 3 der Sensoreinheit 1 wird in Abhängigkeit des Aus gangssignals des anderen Sensorelements 3 bzw. 2 ein Ersatzsignal durch die Signalverarbeitungsschaltung bereitgestellt.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit an einem Fahrwerksteil befestigt bzw. angeordnet, wie beispielsweise an einem Querlenker oder Stabilisator, wobei der Hebelarm des Höhenstandssensorelements mit dem Chassis verbunden ist. Durch die Anordnung der Sensoreinheit am Fahrwerk, wird die Beschleunigung des Fahrwerks im Bereich dieser Sensoreinheit bzw. die entsprechende Radbeschleunigung durch das Beschleunigungssensorelement erfasst. Die Signalverarbeitung ist entsprechend dem vorhergehenden Beispiel ausgebildet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 202004014323 U1 [0002]

Claims (7)

  1. Sensoranordnung, insbesondere zur Erfassung der relativen Position eines Fahrzeugchassis eines Kraftfahrzeugs zu dessen Fahrwerk und zur Erfassung wenigstens einer Beschleunigung des Fahrzeugchassis oder des Fahrwerks, wobei diese Sensoranordnung wenigstens eine Sensoreinheit (1) umfasst, die zumindest ein Wegsensorelement und/oder Positionssensorelement (2) und/oder Höhenstandssensorelement und zusätzlich mindestens ein Beschleunigungssensorelement (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie die relative Position des Fahrzeugchassis und die Beschleunigung des Fahrzeugchassis oder des Fahrwerks jeweils wenigstens im Wesentlichen in/entlang der z-Richtung, im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche, erfasst.
  2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) einem Stoßdämpfer und/oder einem Stabilisator und/oder der Aufhängung eines Rades zugeordnet ist.
  3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rad des Kraftfahrzeugs eine eigene Sensoreinheit (1) zugeordnet ist.
  4. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie die relative Position zwischen dem Fahrzeugchassis und dem Fahrwerk erfasst und ein Positionssensorsignal bereitstellt und zusätzlich die Beschleunigung des Fahrzeugchassis oder des Fahrwerks erfasst und ein Beschleunigungssensorsignal bereitstellt, wobei die Sensoreinheit mindestens eine Signalverarbeitungsschaltung aufweist und/oder mit zumindest einer Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist, wobei die Signalverarbeitungsschaltung so ausgebildet ist, dass sie das Positionssensorsignal und das Beschleunigungssensorsignal der Sensoreinheit gemeinsam auswertet und/oder plausibilisiert, insbesondere zumindest hinsichtlich der relativen Position und Beschleunigung in z-Richtung.
  5. Sensoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Sensoreinheiten mit einer gemeinsamen, zentralen elektronischen Kontrolleinheit verbunden sind, welche insbesondere die Signalverarbeitungsschaltung umfasst.
  6. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (1) eine einzige Daten- und Energieübertragungsschnittstelle aufweist.
  7. Verwendung der Sensoranordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 in Kraftfahrzeugen.
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