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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit, z. B. einen Drehzahlsensor, zum Einbau in ein Kraftfahrzeug, eine Sensier- und Auswertevorrichtung mit einer derartigen Sensoreinheit sowie ein Kraftfahrzeug oder Anhänger damit. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schützen von elektronischen Bauteilen einer mit einer Sensoreinheit über mindestens zwei Verbindungsleitungen verbundenen Auswerteeinrichtung vor zu großen elektrischen Spannungen.
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Herkömmlicherweise werden Sensoreinheiten in Form von Drehzahlsensoren in Kraftfahrzeugen, z. B. für ein Anti-Blockier-System (ABS) eines elektronischen Bremssystems, eingesetzt, um die Drehgeschwindigkeit eines Rades zu erfassen und in Abhängigkeit dieser Drehbewegung die zugehörige Bremse anzusteuern. Dazu werden die von der Sensoreinheit gemessenen Werte über mindestens zwei Verbindungsleitungen an eine Auswerteeinrichtung übergeben. Eine derartige Sensoreinheit ist beispielsweise in
DE 10 2006 021 018 B4 gezeigt.
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Gerade im Radbereich eines Kraftfahrzeugs kommt es jedoch zu elektrostatischer Aufladung innerhalb einzelner galvanisch getrennten Teilen des Kraftfahrzeugs. Die elektrostatische Aufladung entsteht z. B. durch die Reibung der Reifen während der Fahrt. Da die Fahrwerksteile, insbesondere Fahrzeugachsen, keine leitende Verbindung zum Fahrzeugrahmen aufweisen, können elektrostatische Ladungen nicht aus der Fahrzeugachse abgeleitet werden, wodurch eine ständige Potentialerhöhung zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugrahmen entsteht. Bei Überschreitung einer Grenzspannung erfolgt ein Überschlag der Ladung auf das nächstliegende elektrisch leitfähige Teil. Derartige Überschläge treten insbesondere im Bereich von Verbindungsleitungen zwischen elektrischen Sensoreinheiten und elektronischen Auswerteeinrichtungen auf.
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Elektrische Schaltungen mit integrierten Bauelementen, wie sie in Auswerteeineinrichtungen, insbesondere in Steuergeräten für elektronische Bremssysteme, eingesetzt werden, sind jedoch empfindlich gegenüber zu großen Störspannungen, die aufgrund von elektrostatischen Entladungen (elektrostatic discharge – ESD) in einzelnen Fahrzeugteilen auftreten können. Treten derartige Überspannungen auf, die oberhalb einer oberen Toleranzgrenze einer maximal zulässigen Spannung der Auswerteeinrichtung liegen, kann die Auswerteeinrichtung zerstört werden.
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Um elektrische Schaltungen, wie Auswerteeinrichtungen in Steuergeräten, gegen Überspannungen zu schützen, werden herkömmlicherweise Überspannungsschutzvorrichtungen, wie z. B. direkte Überspannungsableiter, eingesetzt, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen ansonsten galvanisch entkoppelten Fahrzeugteilen herstellen und somit mögliche entstehende elektrostatische Ladungen ableiten.
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DE 9412038 U1 zeigt eine Vorrichtung zum Anschließen eines Sensors an einem Fahrwerk eines Fahrzeugs. Dieser Sensor weist neben zwei Leitungsadern, welche mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar sind, eine dritte Leitungsader auf, welche an Masse (GND) angeordnet ist. Dazu ist der Sensor von einem Umhüllungskörper aus nicht leitendem Kunststoff umgeben, aus dem die dritte Leitungsader herausragt. Dieser Umhüllungskörper mit der herausragenden dritten Leitungsader ist von einem weiteren Umhüllungskörper aus leitfähigem Kunststoff zumindest teilweise umschlossen, wobei der Sensor mittels diesem weiteren Umhüllungskörper derart an der Radhalterungseinrichtung befestigt ist, dass diese Radhalterungseinrichtung leitend über die dritte Leitungsader an Masse angeordnet ist.
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Derartige Überspannungsableiter erfordern jedoch einen kostenintensiven Mehraufwand, da eine zusätzliche Leitung vorgesehen ist, welche eine Änderung von standardisierten Steuergeräten erfordert und einen höheren Wartungsaufwand der Fahrzeugelektronik nach sich zieht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Anordnung sowie ein Verfahren zur sicheren Ableitung von elektrostatischer Ladung zu schaffen, um elektrische Schaltungen, insbesondere die Auswerteeinrichtung eines Steuergerätes, mit geringem Aufwand vor Überspannungen zu schützen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Sensoreinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, mit einer Sensier- und Auswertevorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11, mit einem Kraftfahrzeug oder Anhänger mit den Merkmalen gemäß Anspruch 14 sowie mit einem Verfahren zum Schützen von elektronischen Bauteilen einer Auswerteeinrichtung vor zu großen elektrischen Spannungen mit den Merkmalen gemäß Anspruch 15.
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Die erfindungsgemäße Sensoreinheit ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Anhänger geeignet, wobei als Anhänger auch ein Dolly mit einer Sattelkupplung zur Aufnahme eines Sattelaufliegers verstanden wird. Die Sensoreinheit weist einen Sensormessaufbau zum Sensieren mindestens einer physikalischen Größe, ein den Sensormessaufbau teilweise oder vollständig umgebenes, elektrisch leitendes Sensorgehäuse und mindestens zwei Verbindungsleitungen auf.
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Dabei umfasst der Sensormessaufbau den Teil der Sensoreinheit, welcher zum Erfassen der Messgröße notwendig ist. Bei einem Drehzahlsensor beispielsweise umfasst der Sensormessaufbau im Wesentlichen einen Magneten zum Erzeugen eines magnetischen Flusses und eine Spule zum Erfassen von Änderungen des magnetischen Flusses. Der Sensormessaufbau eines Temperatursensors umfasst im Wesentlichen einen temperaturabhängigen Widerstand, z. B. PT100.
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Der Sensormessaufbau ist über die Verbindungsleitungen der Sensoreinheit mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar. Ferner ist die Sensoreinheit mit dem Sensorgehäuse galvanisch mit einem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse, verbindbar.
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Zum Abführen vorhandener elektrostatischer Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers weist die Sensoreinheit einen vorbestimmten Entladungspfad zwischen dem elektrisch leitenden Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit oder zwischen dem elektrisch leitenden Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit auf. Über diesen Entladungspfad wird vorteilhafterweise die elektrostatische Ladung über den Sensormessaufbau und/oder eine Verbindungsleitung an die Auswerteeinrichtung abgegeben. Dabei ist der Entladungspfad derart dimensioniert, dass der Entladungspfad eine Schwellenspannung aufweist, welche unterhalb der maximal zulässigen Spannung einer mit der Sensoreinheit verbundenen Auswerteeinrichtung liegt. Somit wird die Isolationsspannung der Sensoreinheit derart verringert, so dass die elektrostatische Ladung vorteilhafterweise aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse, über die Auswerteeinrichtung abgeleitet werden kann, ohne diese Auswerteeinrichtung zu zerstören.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den vorbestimmten Entladungspfad als eine vorbestimmte Funkenstrecke zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit auszubilden. Eine derartige Funkstrecke ist vorteilhafterweise besonders einfach aufgebaut.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Funkenstrecke durch einen ersten Kontakt, welcher leitend mit dem Sensorgehäuse verbunden ist, und durch einen zweiten Kontakt, welcher leitend mit einer Verbindungsleitung oder dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit verbunden ist, gebildet. Die beiden Kontakte liegen bevorzugt einander gegenüber und weisen einen vorbestimmten Abstand zueinander auf. Durch die Ausgestaltung der Kontakte und die Beabstandung der Kontakte voneinander bei Berücksichtigung des zwischen den Kontakten befindlichen Mediums lässt sich die Schwellenspannung bzw. Durchschlagspannung vorteilhafterweise genau festlegen.
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Eine alternative Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den vorbestimmten Entladungspfad als ein Varistor zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit auszubilden. Ein Varistor ist ein spannungsabhängiger Widerstand, welcher oberhalb einer bestimmten Schwellenspannung abrupt kleiner wird, d. h. im Normalbetrieb ist der Widerstand sehr groß und wird bei Überspannung fast verzögerungsfrei sehr klein, so dass vorteilhafterweise die elektrostatische Ladung abgeleitet werden kann. Ein derartiger Entladungspfad als ein Varistor ist vorteilhafterweise besonders einfach innerhalb einer Sensoreinheit umzusetzen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Varistor eine Schwellenspannung auf, welche unterhalb der maximal zulässigen Spannung einer mit der Sensoreinheit verbundenen Auswerteeinrichtung liegt. Die maximal zulässige Spannung der Auswerteeinrichtung ist dabei durch die Durchschlagspannung des schwächsten elektrischen Bauteils der Auswerteeinrichtung gegeben. Durch die Festlegung der verwendeten Schwellenspannung kann die elektrostatische Ladung vorteilhafterweise gefahrlos aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse, über die Auswerteeinrichtung abgeleitet werden, ohne die Auswerteeinrichtung dabei zu zerstören.
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Eine alternative Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den vorbestimmten Entladungspfad als einen hochohmigen Widerstand zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau auszubilden. Ein derartiger Entladungspfad als einen hochohmigen Widerstand ist ebenfalls vorteilhafterweise besonders einfach aufgebaut.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der hochohmige Widerstand zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit einen Widerstandswert zwischen 100 kΩ und 1000 kΩ auf. Durch den hochohmigen Widerstand kann die elektrostatische Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse, vorteilhafterweise über die Auswerteeinrichtung abgeleitet werden, ohne die Auswerteeinrichtung zu zerstören.
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Eine alternative Weiterbildung der Erfindung sieht vor, den vorbestimmten Entladungspfad als eine hochohmige Vergussmasse zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit auszubilden. Bevorzugt wird der Sensormessaufbau der Sensoreinheit in einer Vergussmasse aus Epoxid- oder Polyurethan-Basis eingekapselt. Ein derartiger Entladungspfad als eine hochohmige Vergussmasse ist ebenfalls vorteilhafterweise besonders einfach aufgebaut.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die hochohmige Vergussmasse zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit einen derartigen spezifischen Widerstand auf, um einen Widerstandswert des vorbestimmten Entladungspfades zwischen 100 kΩ und 1000 kΩ zu erzeugen. Beispielsweise durch Anreicherung der Vergussmasse mit Nickel- und/oder Silber-Partikeln kann der Vergussmasse eine vorbestimmte elektrische Leitfähigkeit verliehen werden. Aufgrund der hochohmigen Vergussmasse kann somit vorteilhafterweise die elektrostatische Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse, über die Auswerteeinrichtung abgeleitet werden, ohne die Auswerteeinrichtung zu zerstören.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoreinheit ein Drehzahlsensor. Da es gerade im Radbereich eines Fahrzeugs zu elektrostatischer Aufladung kommt und diese Ladung nicht gezielt abgeführt werden kann, weil die Fahrwerksteile oftmals keine leitende Verbindung zum Fahrzeugrahmen aufweisen, sind die im Radbereich befestigten Drehzahlsensoren und die damit verbundene Auswerteeinrichtung besonders durch Überspannung gefährdet. Ist nun der Drehzahlsensor die erfindungsgemäße Sensoreinheit, lässt sich vorteilhafterweise die vorhandene elektrostatische Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers abführen, ohne die mit dem Drehzahlsensor verbundene Auswerteeinrichtung zu beschädigen.
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Ferner wird die o. g. Aufgabe mittels einer Sensier- und Auswertevorrichtung gelöst, wobei die Sensier- und Auswertevorrichtung wenigstens eine vorstehend beschriebene Sensoreinrichtung und eine Auswerteeinrichtung, z. B. in einem Achsmodulator eines elektronischen Bremssystems, aufweist.
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Erfindungsgemäß weist die Sensier- und Auswertevorrichtung einen vorbestimmten Entladungspfad zum Abführen vorhandener elektrostatischer Ladung aus einem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers auf, wobei der vorbestimmte Entladungspfad zwischen dem Sensorgehäuse der Sensoreinheit und einer Verbindungsleitung, welche den Sensormessaufbau der Sensoreinheit mit der Auswerteeinrichtung verbindet, oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit angeordnet ist.
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Ein derartiger vorbestimmter Entladungspfad verhindert vorteilhafterweise ein Aufbauen von zu viel elektrostatischer Ladung innerhalb eines leitfähigen Teils des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, welcher mit der Sensoreinheit verbunden ist, indem die elektrostatische Ladung über diesen Entladungspfad und über die Auswerteeinrichtung abgebaut wird. Der erfindungsgemäße Entladungspfad ist dabei derart ausgelegt, dass die an der Sensoreinheit anliegende Isolationsspannung so gering ist, dass die Auswerteeinrichtung durch die abgeführte Ladung nicht beschädigt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung einen Varistor auf, welcher derart angeordnet ist, um die in der Auswerteeinrichtung befindlichen elektronischen Bauteile vor einer Zerstörung durch Überspannung zu schützen. Der Varistor wirkt somit vorteilhafterweise als Schutz gegen induzierte Überspannungen, da er im Normalbetrieb einen hohen Widerstand aufweist, bei Überspannung jedoch stark leitend wird und somit die Spannungsspitze abfängt.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Varistor in der Auswerteeinrichtung zwischen einer Anschlussleitung zur Masse (GND) und einer Anschlussleitung, welche den Sensormessaufbau der Sensoreinheit mit der Auswerteeinrichtung verbindet, angeordnet. Diese Anordnung des Varistors erzeugt vorteilhafterweise einen zusätzlichen Schutz der Auswerteeinrichtung zu dem erfindungsgemäßen Entladungspfad, welcher in der mit der Auswerteeinrichtung verbundenen Sensoreinheit angeordnet ist, gegen Beschädigungen innerhalb der Auswerteeinrichtung aufgrund von Überspannungen, welche durch eine spontane Entladung elektrostatischer Ladung entstehen kann.
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In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist in der Auswerteeinrichtung zwischen einer Anschlussleitung zur Masse (GND) und einer Anschlussleitung, welche den Sensormessaufbau der Sensoreinheit mit der Auswerteeinrichtung verbindet, eine vorbestimmte Funkenstrecke angeordnet. Diese Funkenstrecke dient ebenfalls vorteilhafterweise als Schutz gegen induzierte Überspannungen. Bevorzugt wird diese Funkenstrecke durch zwei sich gegenüberliegende Kontakte gebildet. Durch die Ausgestaltung und Anordnung dieser Kontakte kann bei Berücksichtigung des zwischen den Kontakten befindlichen Mediums eine vorbestimmte Schwellenspannung bzw. Durchschlagspannung bestimmt werden, bei der es zu einer Ableitung der anliegenden Überspannung kommt.
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Ferner wird die o. g. Aufgabe mittels eines Kraftfahrzeugs, z. B. Nutzfahrzeug, oder Anhängers gelöst, wobei das Kraftfahrzeug oder der Anhänger wenigstens eine vorstehend beschriebene Sensoreinrichtung und/oder wenigstens eine vorstehend beschriebene Sensier- und Auswertevorrichtung aufweist. Ein derartiges Kraftfahrzeug oder Anhänger benötigt vorteilhafterweise weniger Reparaturen aufgrund defekter Steuergeräte, dessen Auswerteeinrichtung mit wenigstens einer Sensoreinheit elektrisch verbunden ist, da die Auswerteeinrichtung vorteilhafterweise gegen Schäden aufgrund von Überspannungen mittels des erfindungsgemäßen Entladungspfades in der Sensoreinheit geschützt ist.
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Schließlich wird die o. g. Aufgabe mittels eines Verfahrens zum Schützen von elektronischen Bauteilen einer mit einer Sensoreinheit über mindestens zwei Verbindungsleitungen verbundenen Auswerteeinrichtung vor zu großen elektrischen Spannungen gelöst. Dazu weist die Sensoreinheit einen Sensormessaufbau zum Sensieren mindestens einer physikalischen Größe sowie ein den Sensormessaufbau teilweise oder vollständig umgebenes Sensorgehäuse auf. Die Sensoreinheit ist mit dem Sensorgehäuse galvanisch mit einem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse, verbunden.
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Die in dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers vorhandene elektrostatische Ladung wird vorteilhafterweise über einen vorbestimmten Entladungspfad zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung, welche den Sensormessaufbau der Sensoreinheit mit der Auswerteeinrichtung verbindet, oder zwischen dem Sensorgehäuse und dem Sensormessaufbau der Sensoreinheit abgeführt, während die Messung des Sensors an sich nicht beeinflusst wird.
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Eine Überspannungsschutzeinrichtung in Form eines erfindungsgemäßen Entladungspfades in der Sensoreinheit ist besonders einfach und kostengünstig umzusetzen, da weiterhin standardisierte Schaltungen bzw. Auswerteeinrichtungen zum Anschluss an die Sensoreinheit verwendet werden können. Die elektrostatische Ladung kann somit aus dem Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, an dem die Sensoreinheit befestigt ist, über die Verbindungsleitung und der damit verbundenen Auswerteeinrichtung abgeleitet werden, da die Auswerteeinrichtung üblicherweise eine mit dem Fahrzeugrahmen verbundene Masseleitung aufweist. Dadurch kann sich die elektrostatische Ladung vorteilhafterweise nicht mehr in dem Maße aufbauen, welche bei einer Entladung die Zerstörung der Auswerteeinrichtung bewirken würden.
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus den anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Sensoreinheit mit einem als vorbestimmte Funkentrecke ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung,
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2 eine Sensoreinheit mit einem als Varistor ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung,
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3 eine Sensoreinheit mit einem als hochohmigen Widerstand ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung und
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4 eine Sensoreinheit mit einem als hochohmige Vergussmasse ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung.
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1 zeigt eine Sensoreinheit 2 mit einem vorbestimmten Entladungspfad 4 und eine mit der Sensoreinheit 2 verbundene Auswerteeinrichtung 6.
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Durch die Reibung der Reifen 8 während der Fahrt wird z. B. elektrostatische Ladung innerhalb der Fahrzeugachse 10 erzeugt. Meist sind die Fahrwerksteile, wie z. B. Fahrzeugachsen 10, eines Kraftfahrzeugs oder Anhängers jedoch galvanisch getrennt bzw. isoliert vom Fahrzeugrahmen 11, welcher in der Regel das Massepotential aufweist, angeordnet. Dadurch kann, gerade im Radbereich des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, elektrostatische Aufladung, z. B. der Fahrzeugachse 10, entstehen, wobei sich diese Ladung bei Überschreitung einer Grenzspannung durch einen Überschlag auf das nächstliegende elektrisch leitfähige Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers entlädt.
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Wenn nun an der Fahrzeugachse 10 eine Sensoreinheit 2 derart befestigt ist, dass zwischen einem Sensorgehäuse 12 und der Fahrzeugachse 10 eine leitende Verbindung 14 besteht, erfolgt die Entladung über die Sensoreinheit 2 und führt möglicherweise zur Zerstörung der Sensoreinheit 2 und/oder einer an die Sensoreinheit 2 angeschlossenen Auswerteeinrichtung 6.
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Um eine derartige Zerstörung von Sensoreinheit 2 und/oder Auswerteeinrichtung 6 zu vermeiden, weist die erfindungsgemäße Sensoreinheit 2 einen Entladungspfad 4 auf, welcher derart ausgestaltet ist, um eine in dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, z. B. der Fahrzeugachse 10, vorhandene elektrostatische Ladung zuverlässig abzuführen. Dazu ist der vorbestimmte Entladungspfad 4 zwischen dem elektrisch leitenden Sensorgehäuse 12 und einem Sensormessaufbau 16 innerhalb des Sensorgehäuses 12 angeordnet.
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Die in 1 dargestellte Sensoreinheit 2 entspricht einem Drehzahlsensor mit einem bekanntem Sensormessaufbau 16. Dieser Sensormessaufbau 16 umfasst im Wesentlichen einen Magneten zum Erzeugen eines magnetischen Flusses und eine Spule zum Erfassen einer Änderung des magnetischen Flusses. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Drehzahlsensoren als Sensoreinheit 2 beschränkt. Vielmehr können jedwede Sensoreinheiten 2, welche ein elektrisch leitfähiges Sensorgehäuse 12 aufweisen und über mindestens zwei Verbindungsleitungen 18 mit weiteren elektrischen Einrichtungen, wie z. B. Auswerteeinrichtung, verbunden sind, mit einem vorbestimmten Entladungspfad 4 versehen werden, um die über die Verbindungsleitungen 18 mit der Sensoreinheit 2 verbundene elektrische Einrichtung vor einer Überspannung zu schützen, welche durch elektrostatische Ladung, z. B. in der Fahrzeugachse 10, hervorgerufen wurde. Somit lassen sich vorteilhafterweise auch Temperatursensoren, Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, etc. mit dem erfindungsgemäßen Entladungspfad 4 ausstatten.
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Bevorzugt weist die in 1 dargestellte Sensoreinheit 2 ein elektrisch leitendes, topfförmiges Sensorgehäuse 12 auf, welches durch ein Verschlussstück 20 verschlossen ist, aus dem die Verbindungsleitungen 18 aus der Sensoreinheit 2 herausgeführt werden. Diese Verbindungsleitungen 18 sind über eine Steckverbindung mit der Auswerteeinrichtung 6 verbunden und werden innerhalb der Auswerteeinrichtung 6 einer Auswertungsschaltung 22 zugeführt.
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Über eine weitere elektrische Leitung 24 ist die Auswerteeinrichtung 6 mit dem Fahrzeugrahmen 11 als Massepotential verbunden.
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Um die Auswerteeinrichtung 6 zusätzlich zum Entladungspfad 4 vor Überspannung zu schützen, kann diese mit einem spannungsabhängigen Widerstand 28, auch Varistor genannt, versehen werden. Dazu wird der Varistor 28 zwischen einer Masseanschlussleitung 30 und einer Anschlussleitung 32, welche mit einer Verbindungsleitung 18 verbunden ist, angeordnet.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der vorbestimmte Entladungspfad 4 als eine vorbestimmte Funkenstrecke 4.1 ausgebildet. Die Funkenstrecke 4.1 wird durch einen ersten Kontakt, welcher leitend mit dem Sensorgehäuse 12 verbunden ist und einem zweiten Kontakt, welcher leitend mit einer Verbindungsleitung 18 der Sensoreinheit 2 verbunden ist, gebildet. Dabei sind die Kontakte gegenüberliegend angeordnet und weisen einen vorbestimmten Abstand zueinander auf.
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Bevorzugt sind die Kontakte in dem Sensorgehäuse 12 hermetisch dicht eingeschlossen und die Sensoreinheit 2 mit einem Gas gefüllt. Das hat den Vorteil, dass die Durchschlagspannung der Funkenstrecke 4.1 unabhängig von Verunreinigungen, Feuchtigkeit und Luftdruck ist. Durch die Ausgestaltung der Kontakte, die Beabstandung der Kontakte voneinander und die Wahl des zwischen den Kontakten befindlichen Gases kann vorteilhafterweise die Durchschlagspannung genau bestimmt werden, bei der die elektrostatische Ladung abgeführt wird. Diese Durchschlagspannung ist bevorzugt derart bemessen, dass die Auswerteeinrichtung 6 durch die abgeführte Ladung nicht beschädigt wird.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung bei der der vorbestimmte Entladungspfad 4 zwischen dem Sensorgehäuse 12 und einer Verbindungsleitung 18 als Varistor 4.2 ausgebildet ist.
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Bei dem Varistor 4.2 handelt es sich um einen spannungsabhängigen Widerstand, welcher oberhalb einer bestimmten Schwellenspannung abrupt kleiner wird. Dabei ist die Schwellenspannung bevorzugt derart gewählt, dass diese unterhalb der maximal zulässigen Spannung einer mit der Sensoreinheit 2 verbundenen Auswerteeinrichtung 6 liegt. Die maximal zulässige Spannung der Auswerteeinrichtung 6 ist dabei abhängig von der Durchschlagspannung des schwächsten Bauteils dieser Auswerteeinrichtung 6. Somit kann vorteilhafterweise die z. B. in der Fahrzeugachse 10 induzierte elektrostatische Ladung abgeführt werden, ohne die Auswerteeinrichtung 6 zu zerstören, während die Messung des Sensors an sich nicht beeinflusst wird.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung bei der der vorbestimmte Entladungspfad 4 zwischen dem Sensorgehäuse 12 und einer Verbindungsleitung 18 als hochohmiger Widerstand 4.3 ausgebildet ist.
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Bevorzugt weist der Widerstand 4.3 einen Widerstandswert zwischen 100 kΩ und 1000 kΩ auf und ist damit derart bemessen, dass die z. B. in der Fahrzeugachse 10 induzierte elektrostatische Ladung abgeführt werden kann, ohne die Auswerteeinrichtung 6 zu zerstören.
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4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung bei der der vorbestimmte Entladungspfad 4 zwischen dem Sensorgehäuse 12 und einer Verbindungsleitung 18 als hochohmige Vergussmasse 4.4 ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist die hochohmige Vergussmasse 4.4 derart ausgestaltet, dass sie einen spezifischen Widerstand aufweist, welcher einen Widerstandswert von 100 kΩ bis 1000 kΩ des Entladungspfades 4 bildet. Der spezifische Widerstand ist dabei abhängig von einer Anreicherung der Vergussmasse 4.4 mit leitfähigen Partikeln und der Abmessung dieser Vergussmasse 4.4. Wesentlich für die Erfindung ist jedoch, dass der Widerstand der hochohmigen Vergussmasse 4.4 derart dimensioniert ist, dass die z. B. in der Fahrzeugachse 10 induzierte elektrostatische Ladung abgeführt werden kann, ohne die Auswerteeinrichtung 6 zu zerstören.
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Die vorstehend beschriebenen alternativen Ausführungsformen der Erfindung gemäß 1 bis 4 unterscheiden sich lediglich in der Umsetzung der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Entladungspfades 4. Die unter 1 beschriebenen Funktionen des Entladungspfades 4 gelten somit in analoger Weise auch für die Ausgestaltungen gemäß den 2 bis 4.
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Der erfindungsgemäße Entladungspfad 4 lässt sich besonders einfach und kostengünstig in der Sensoreinheit 2 umsetzen, so dass eine Sensier- und Auswertevorrichtung aus einer derartigen Sensoreinheit 2 und damit verbundenen Auswerteeinrichtung 6 einen zuverlässigen Überspannungsschutz aufweist.
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Sämtliche in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006021018 B4 [0002]
- DE 9412038 U1 [0006]
