-
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit sowie eine korrespondierende Sensoranordnung mit einer solchen Sensoreinheit.
-
Aus der
DE 10 2015 224 255 A1 ist ein Raddrehzahlsensorsystem zur Montage an einer Fahrzeugachse bekannt, welches ein erstes Raddrehzahlsensorelement mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss zur Übertragung von durch das erste Raddrehzahlsensorelement erfassten ersten Sensordaten, ein zweites Raddrehzahlsensorelement mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss zur Übertragung von durch das zweite Raddrehzahlsensorelement erfassten zweiten Sensordaten, ein Leadframe mit vier getrennten elektrischen Leitungen, welche sensorelementseitige Kontaktflächen aufweisen, die jeweils mit den ersten und zweiten elektrischen Anschlüssen der beiden Raddrehzahlsensorelemente kontaktiert sind, und welche externe Kontaktflächen zur externen Kontaktierung der beiden Raddrehzahlsensorelemente aufweisen, und einen Sensorelementträger umfasst, in den das Leadframe eingebettet ist.
-
Aus der
DE 11 2017 001 253 T5 ist eine Drehungsdetektionsvorrichtung bekannt, welche einen Magnetgeber als ein zu detektierendes Element, welches an einem inneren Ring, der als ein sich drehendes Element dient, montiert ist und mehrere Magnetpole aufweist, die in der Umfangsrichtung des inneren Rings angeordnet sind; und einen Sensorabschnitt umfasst, der dem Magnetgeber zugewandt angeordnet ist. Hierbei ist der Sensorabschnitt an einem Achsschenkel montiert, der als ein stationäres Element dient und sich nicht dreht, wenn sich der innere Ring dreht. Der Sensorabschnitt weist mehrere Magnetsensoren mit plattenförmigen Detektionsabschnitten auf, die gemeinsam mit Signalverarbeitungsschaltungen von einem Harzmaterial umhüllt sind. Die Detektionsabschnitte sind in der Richtung gestapelt, in der der Sensorabschnitt und der Magnetgeber einander zugewandt sind. Hierbei weist der am weitesten von dem Magnetgeber entfernt angeordnete Magnetsensor eine höhere Empfindlichkeit als der dem Magnetgeber am nächsten angeordnete Magnetsensor auf.
-
Aus der
DE 10 2015 202 333 A1 sind ein Sensorgehäuse für eine Radsensorvorrichtung für ein Fahrzeug und eine Radsensorvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Hierbei löst nach einem Montieren des Sensorgehäuses bzw. der Radsensorvorrichtung mit einem ersten Drehzahlsensor und einem zweiten Drehzahlsensor darin an dem Fahrzeug ein mit einem rotierenden Rad des Fahrzeugs mitrotierender Drehgeber eine Änderung mindestens einer ersten physikalischen Größe in dem ersten Drehzahlsensor und zusätzlich eine Änderung mindestens einer zweiten physikalischen Größe in dem zweiten Drehzahlsensor aus. Hierbei sind die beiden Drehzahlsensoren benachbart zueinander angeordnet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Sensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die korrespondierende Sensoranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 haben jeweils den Vorteil, dass beide Sensorelemente im montierten Zustand den gleichen Abstand zu einer Encoderspur des bewegten Messwertgebers aufweisen. Zudem ist keines der Sensorelemente in einer vorgegebenen Messrichtung der Sensoreinheit vom Sensorchip des anderen Sensorelements überdeckt. Ausführungsformen der Sensoreinheit und der Sensoranordnung werden im Fahrzeug bevorzugt zum Ermitteln von Informationen bezüglich eines Drehverhaltens eines zugeordneten Fahrzeugrads eingesetzt. So können mit den beiden Sensorelementen der Sensoreinheit beispielsweise Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit und/oder Drehrate des zugeordneten Fahrzeugrads redundant ermittelt werden, da jedes der beiden Sensorelemente ein eigenes Messsignal erfasst, welches auf der Drehbewegung des Rotors basiert. Durch die Anordnung in einem Stapel können die beiden Sensorchips der Sensoreinheit bauraumoptimiert in einem Sensorkopf der Sensoreinheit angeordnet werden. Durch die Sensoreinheit können ein Ausfall oder eine Funktionsbeeinträchtigung eines der beiden Sensorelemente verlässlich mittels des noch einsetzbaren anderen der beiden Sensorelemente kompensiert werden.
-
Ausführungsformen der Sensoreinheit oder der korrespondierenden Sensoranordnung können trotz eines Ausfalls eines der beiden Sensorelemente weiterhin aktuelle Werte bezüglich des Drehverhaltens des korrespondierenden Fahrzeugrads zur Verfügung stellen. Daher eignen sich Ausführungsformen der Erfindung insbesondere für einen Einsatz in Fahrzeug mit autonomen oder teilautonomen Fahrzeugfunktionen, welcher beispielsweise eine automatische Brems- und/oder Fahrdynamikregelung durchführen.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoreinheit mit mindestens zwei Sensorchips zum Erfassen und Auslesen einer von einem bewegten Messwertgeber bewirkten bewegungsrelevanten physikalischen Messgröße zur Verfügung, wobei jeder Sensorchip mindestens ein im Randbereich ausgebildetes Sensorelement zum Erfassen eines Messsignals aufweist. Hierbei sind die Sensorchips in einem Sensorstapel angeordnet, wobei die im Randbereich ausgebildeten Sensorelemente der mindestens zwei Sensorchips in einer bevorzugten Messrichtung der Sensoreinheit parallel zu den Chipebenen des Sensorstapels sensitiv sind, und wobei die Sensorchips so in dem Sensorstapel angeordnet sind, dass die Randbereiche mit den ausgebildeten Sensorelementen der mindestens zwei Sensorchips übereinander angeordnet sind und keines der Sensorelemente in Messrichtung vom Sensorchip des anderen Sensorelements überdeckt ist.
-
Zudem wird eine Sensoranordnung mit einem beweglichen Messwertgeber und einer solchen Sensoreinheit vorgeschlagen. Hierbei ist der Messwertgeber an einem Rotor, insbesondere einem Rad, befestigt, dessen Drehbewegung erfasst werden soll. Die Sensoreinheit ist an einem feststehenden Halter in der Umgebung des Rotors angeordnet, so dass der Messwertgeber aufgrund der Drehbewegung des Rotors an der Sensoreinheit vorbeigeführt wird und dabei die bevorzugte Messrichtung der Sensoreinheit durchläuft, so dass jedes Sensorelement ein eigenes Messsignal erfasst.
-
Unter einer Sensoreinheit wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche zwei Sensorchips umfasst, welche unabhängig voneinander jeweils eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfassen und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandeln. Die bevorzugte Messrichtung der Sensoreinheit ist vorzugsweise auf die Mitte einer Encoderspur des beweglichen Messwertgebers ausgerichtet. Die Sensorchips können beispielsweise auf ein wechselndes Magnetfeld reagieren und diese Magnetfeldänderungen dann direkt in korrespondierende elektrische Signale umwandeln und ein magnetoresistives Sensorelement oder ein induktives Sensorelement umfassen, welches die Änderung eines Magnetfeldes beispielsweise über die durch magnetische Induktion entstehende Spannung registriert. Dadurch stehen zwei voneinander unabhängige elektrische Sensorsignale zur weiteren Auswertung zur Verfügung. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit können beispielsweise zur Messung von Drehzahlen und/oder Drehrichtungen und/oder Drehgeschwindigkeiten und/oder Drehraten im Fahrzeug eingesetzt werden. Je nach Anwendungsfall kann die Sensoreinheit als Drehzahlfühler an den Rädern für ein Antiblockierbremssystem (ABS), als Drehzahl- und Phasengeber für eine Motorsteuerung oder als Lenkwinkelsensor für sogenannte Fahrdynamikregelsysteme und für elektrische Lenkhilfen eingesetzt werden. Die Sensorchips sind üblicherweise als integrierte Elektronikschaltkreise (IC) mit mindestens einem integrierten Sensorelement aufgebaut. Diese Magnetfeldänderungen können beispielsweise durch ein relativ zu den Sensorelementen bewegtes Impulsrad erzeugt werden. Daraus können die Sensorchips jeweils ein elektrisches Signal zur Ermittlung eines relativ zum jeweiligen Sensorelement zurückgelegten Wegs, einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, eines Beschleunigungsgradienten und/oder eines Drehwinkels erzeugen und ausgeben.
-
Unter einen Sensorchip wird nachfolgend eine vorzugsweise als ASIC (Anwendungsspezifischer Integrierter Schaltkreis) ausgeführte flache Baugruppe verstanden, bei welcher das mindestens eine Sensorelement im Randbereich angeordnet ist. Vorzugsweise kann das mindestens eine Sensorelement sehr nahe an der Außenkante der Stirnseite des Sensorchips angeordnet sein. Dadurch kann der Sensorchip in verkippten Lagen zum bewegten Messwertgeber betrieben werden. Das bedeutet, dass ein solcher Sensorchip in die Lage versetzt ist, in einer nahezu beliebigen Schräglage zum bewegten Messwertgeber die Magnetfeldänderungen lesen zu können. Dadurch kann die korrespondierende Sensoreinheit in unterschiedlichen Einbaulagen betrieben werden, ohne konstruktiv etwas an der Sensoreinheit zu ändern.
-
Unter dem bewegliche Messwertgeber wird nachfolgend ein Signalgeber bzw. Drehsignalgeber verstanden. Der Messwertgeber kann insbesondere ein magnetischer Drehgeber sein und beispielsweise als Encoder und/oder Inkrementalgeber ausgeführt sein.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoreinheit möglich.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann die bevorzugte Messrichtung der Sensoreinheit verkippbar zu den Chipebenen des Sensorstapels sein. Ein korrespondierender Verkippungswinkel kann in einem Winkelbereich von 0 bis 15° liegen. Da die Sensorelemente im Randbereich angeordnet sind und nicht nur selektiv in einer einzigen Messrichtung sensitiv sind, ist eine Erfassung der bewegungsrelevanten physikalischen Messgröße auch möglich, wenn die bevorzugte Messrichtung bauraumbedingt um einige Grad verkippt zu den Chipebenen des Sensorstapels ist.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann jeder Sensorchip mit einem eigenen Chipgehäuse, insbesondere mit einem Moldgehäuse, versehen sein, so dass jeder Sensorchip zusammen mit seinem Chipgehäuse einen Sensor des Sensorstapels bilden kann. Alternativ können die mindestens zwei Sensorchips in einem gemeinsamen Chipgehäuse, insbesondere in einem Moldgehäuse, verbaut sein, so dass jeder Sensorchip einen Sensor des Sensorstapels bildet und die mindestens zwei Sensorchips zusammen mit dem gemeinsamen Chipgehäuse den Sensorstapel bilden. Dadurch können die Abmessungen der Sensoreinheit weiter reduziert werden. Hierbei können die die Sensoren mit den Chipvorderseiten gegeneinander (face-to-face) oder mit den Chiprückseiten gegeneinander (bottom-to-bottom) oder mit der Chiprückseite des einen Sensors gegen die Chipvorderseite des anderen Sensors (bottom-to-face, face-to-bottom) im Sensorstapel angeordnet sein. Bei der „face-to-face“ oder „bottom-to-bottom“ Anordnung der Sensoren können symmetrische magnetische Bedingungen für die Sensorchips vorgegeben werden. Die durch die korrespondierenden Sensorelemente erfasste Drehrichtung des Messwertgebers ist bei dieser Montageart jedoch gegenläufig, was in der Signalauswertung zu berücksichtigen ist. Die „bottom-to-face“ oder „face-to-bottom“ Anordnung der Sensoren hat den Vorteil, dass die korrespondierenden Sensorelemente die gleiche Drehrichtung des Messwertgebers erfassen, so dass keine Anpassung der Signalauswertung erforderlich ist.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit können die mindestens zwei Sensorchips in einem gemeinsamen Sensorkopfgehäuse verbaut sein, welches in Kombination mit einem Einbauort die Messausrichtung und Messposition der Sensoreinheit innerhalb einer Sensoranordnung definieren kann. Dadurch können die Abmessungen der Sensoreinheit weiter reduziert werden. Zudem kann das Sensorkopfgehäuse eine Messseite aufweisen, welche die Anordnung und Orientierung des Sensorstapels mit den mindestens zwei Sensorchips innerhalb des Sensorkopfgehäuses definiert, indem jeweils der Randbereich mit dem Sensorelement der Messseite zugewandt ist. So können die mindestens zwei Sensorchips vorzugsweise so angeordnet sein, dass die Sensorelemente im Wesentlichen den gleichen Abstand zur Messseite des Sensorkopfgehäuses haben. Des Weiteren kann der Sensorstapel mit den mindestens zwei Sensorchips so angeordnet und orientiert sein, dass die Chipebenen und die Messseite des Sensorkopfgehäuses einen Winkel zwischen 45° und 135°, vorzugsweise 90°, einschlie-ßen.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann die Messsignalerfassung der Sensorelemente der mindestens zwei Sensorchips auf einem magnetischen Sensorprinzip beruhen, insbesondere auf einem GMR-Effekt (GMR: Riesenmagnetowiderstand) und/oder einem TMR-Effekt (TMR: magnetischer Tunnelwiderstand) und/oder einem AMR-Effekt (AMR: Anisotroper magnetischer Effekt). Das eingesetzte magnetische Sensorprinzip ist beispielsweise von dem zu überbrückenden Luftspalt zwischen der Sensoreinheit und dem beweglichen Messwertgeber abhängig. Vorzugsweise kann die Messignalerfassung der Sensorelemente der mindestens zwei Sensorchips auf demselben magnetischen Sensorprinzip beruhen. Dies ermöglicht die kostengünstige Verwendung von zwei gleichen Sensorchips.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
- 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
- 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1, 1A, 1B, 1C jeweils einen beweglichen Messwertgeber 3 mit einer Encoderspur 3.1 und eine erfindungsgemäße Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C jeweils mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 zum Erfassen und Auslesen einer von dem bewegten Messwertgeber 3 bewirkten bewegungsrelevanten physikalischen Messgröße, wobei jeder Sensorchip 13.1, 14.1 mindestens ein im Randbereich ausgebildetes Sensorelement 13.2, 14.2 zum Erfassen eines Messsignals aufweist. Hierbei sind die Sensorchips 13.1, 14.2 in einem Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C angeordnet, wobei die im Randbereich ausgebildeten Sensorelemente 13.2, 14.2 der mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 in einer bevorzugten Messrichtung MR der Sensoreinheit 10 parallel zu den Chipebenen des Sensorstapels 18, 18A, 18B, 18C sensitiv sind. Die Sensorchips 13.1, 14.1 sind so in dem Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C angeordnet, dass die Randbereiche mit den Sensorelementen 13.2, 14.2 übereinander angeordnet sind und keines der Sensorelemente 13.2, 14.2 in Messrichtung MR vom Sensorchip 13.1, 14.1 des anderen Sensorelements 13.2, 14.2 überdeckt ist.
-
Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist die bevorzugte Messrichtung MR der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C bauraumbedingt zu den Chipebenen des Sensorstapels 18, 18A, 18B, 18C verkippt. Hierbei liegt ein korrespondierender Verkippungswinkel in einem Winkelbereich von 0 bis 15°.
-
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Messwertgeber 3 an einem nicht dargestellten Rotor, insbesondere einem Rad, befestigt, dessen Drehbewegung erfasst werden soll. Die jeweilige Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C ist an einem feststehenden Halter in der Umgebung des Rotors angeordnet, so dass der Messwertgeber 3 aufgrund der Drehbewegung des Rotors an der jeweiligen Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C vorbeigeführt wird und dabei die bevorzugte Messrichtung MR der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C durchläuft, so dass jedes Sensorelement 13.2, 14.2 ein eigenes Messsignal erfasst.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, sind die Sensorchips 13.1, 14.1 der dargestellten Sensoreinheiten 10, 10A, 10B, 10C jeweils mit einem eigenen Chipgehäuse 13.3, 14.3 versehen, welche als Moldgehäuse ausgeführt sind. Somit bildet jeder Sensorchip 13.1, 14.1 zusammen mit seinem Chipgehäuse 13.3, 14.3 einen Sensor 13, 14 des Sensorstapels 18, 18A, 18B, 18C. Bei nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispielen der Sensoreinheit 10 sind die mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 in einem gemeinsamen Chipgehäuse verbaut. Somit bildet bei den alternativen Ausführungsbeispielen jeder Sensorchip 13.1, 14.1 einen Sensor 13, 14 des Sensorstapels 18, 18A, 18B, 18C, und die mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 bilden zusammen mit dem gemeinsamen Chipgehäuse den Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C.
-
In den dargestellten Ausführungsbeispielen beruht die Messsignalerfassung der Sensorelemente 13.2, 14.2 der mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 auf einem magnetischen Sensorprinzip. So beruht die Messignalerfassung der Sensorelemente 13.2, 14.2 der mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 auf demselben magnetischen Sensorprinzip, insbesondere auf einem GMR-Effekt. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen beruht die Messignalerfassung der Sensorelemente 13.2, 14.2 auf einem TMR-Effekt und/oder einem AMR-Effekt.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist der Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C mit den mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 in einem gemeinsamen Sensorkopfgehäuse 12 verbaut, welches in Kombination mit einem Einbauort die Messausrichtung und Messposition der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C innerhalb der Sensoranordnung 1, 1A, 1B, 1C definiert. Das Sensorkopfgehäuse 12 der jeweiligen Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C weist eine Messseite 19, 19A, 19B, 19C auf, welche die Anordnung und Orientierung des Sensorstapels 18, 18A, 18B, 18C mit den mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 innerhalb des Sensorkopfgehäuses 12 definiert, indem jeweils der Randbereich mit dem Sensorelement 13.2, 14.2 der Messseite 19, 19A, 19B, 19C zugewandt ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Sensoren 13, 14 mit den Chipvorderseiten gegeneinander (face-to-face) im Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C angeordnet. In alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Sensoren 13, 14 mit den Chiprückseiten gegeneinander (bottom-to-bottom) oder mit der Chiprückseite des einen Sensors 13, 14 gegen die Chipvorderseite des anderen Sensors 13, 14 (bottom-to-face) im Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C angeordnet.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C in dem Sensorkopf 11 jeweils ein Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C mit einem erster Sensorchip 13.1 angeordnet, welcher ein erstes Sensorelement 13.2 umfasst und beispielsweise als erster Drehzahlfühler verwendet wird. Der erste Sensorchip 13.1 ist über erste Kontaktelemente 13.4 mit einem Träger 17 kontaktiert. Hierbei erfasst das erste Sensorelement 13.2 im eingebauten Zustand eine durch den mit dem Fahrzeugrad mitrotierenden Drehgeber 3A bewirkte Änderung mindestens einer ersten physikalischen Größe. Durch ein Auswerten der Änderung der mindestens einen ersten physikalischen Größe in dem ersten Sensorchip 13.1 ist mindestens eine erste Information bezüglich eines Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads, wie beispielsweise ein erster Wert einer Drehzahl des Fahrzeugrads bzw. des an dem Fahrzeugrad angebrachten Drehgebers 3A, bestimmbar. Beispielsweise kann mindestens eine nicht dargestellte Auswerte- und Steuereinheit der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C basierend auf der Änderung der mindestens einen ersten physikalischen Größe in dem ersten Sensorelement 13.2 des ersten Sensorchips 13.1 die mindestens eine erste Information bezüglich des Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads ermitteln und ausgeben. So kann beispielsweise der erste Wert der Drehzahl ermittelt und ausgegeben werden. Selbstverständlich kann auch ein erstes Sensorsignal bezüglich der Änderung der mindestens einen ersten physikalischen Größe in dem ersten Sensorelement 13.2 des ersten Sensorchips 13.1 an eine externe Auswerteelektronik ausgegeben werden, welche anschließend die mindestens eine erste Information bezüglich des Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads ermittelt.
-
Zusätzlich zu dem ersten Sensorchip 13.1 ist ein zweiter Sensorchip 14.1 mit einem zweiten Sensorelement 14.2 in dem Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C im Sensorkopf 11 angeordnet, welcher beispielsweise als zweiter Drehzahlfühler verwendet wird. Der zweite Sensorchip 14.1 ist über zweite Kontaktelemente 14.4 mit dem Träger 17 kontaktiert. Hierbei erfasst das zweite Sensorelement 14.2 im eingebauten Zustand eine durch den mit dem Fahrzeugrad mitrotierenden Drehgeber 3A bewirkte Änderung mindestens einer zweiten physikalischen Größe. Durch ein Auswerten der Änderung der mindestens einen zweiten physikalischen Größe in dem zweiten Sensorchip 14.1 ist mindestens eine zweite Information bezüglich eines Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads, wie beispielsweise ein zweiter Wert einer Drehzahl des Fahrzeugrads bzw. des an dem Fahrzeugrad angebrachten Drehgebers 3A, bestimmbar. Beispielsweise kann die mindestens eine nicht dargestellte Auswerte- und Steuereinheit der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C basierend auf der Änderung der mindestens einen zweiten physikalischen Größe in dem zweiten Sensorelement 14.2 des zweiten Sensorchips 14.1 die mindestens eine zweite Information bezüglich des Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads ermitteln und ausgeben. So kann beispielsweise der zweite Wert der Drehzahl ermittelt und ausgegeben werden. Selbstverständlich kann auch ein zweites Sensorsignal bezüglich der Änderung der mindestens einen zweiten physikalischen Größe in dem zweiten Sensorelement 14.2 des zweiten Sensorchips 14.1 an die externe Auswerteelektronik ausgegeben werden, welche anschließend die mindestens eine zweite Information bezüglich des Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads ermittelt.
-
Aufgrund der Ausstattung der Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C mit den beiden Sensorchips 13.1, 14.1 für das gleiche mit dem Drehgeber 3A ausgestattete Fahrzeugrad können die Informationen und/oder Werte bezüglich des Drehverhaltens des Fahrzeugrads verlässlicher bestimmt werden. So kann beispielsweise die Drehzahl des Fahrzeugrads über eine Mittelwertbildung genauer festgelegt werden. Ebenso kann, sofern lediglich einer der beiden Sensorchips 13.1, 14.1 des zugeordneten Fahrzeugrads einen Extremwert ermittelt, verlässlich auf einen an dem jeweiligen Sensorchip 13.1, 14.1 vorliegenden Fehler rückgeschlossen werden. Die beiden Sensorchips 13.1, 14.1 ermöglichen somit ein Untersuchen des Drehverhaltens des korrespondierenden Fahrzeugrads mit einer größeren Genauigkeit und einer geringeren Fehlerrate. Zudem ist auch eine automatische Qualitätsüberprüfung der ermittelten Informationen und/oder Werte möglich. Gegebenenfalls kann auch das Vorliegen eines Fehlers an einem der beiden Sensorchips 13.1, 14.1 oder ein Ausfall eines der beiden Sensorchips 13.1, 14.1 mittels des anderen der beiden Sensorchips 13.1, 14.1 überbrückt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch in einer solchen Situation noch eine verlässliche Untersuchung bzw. Ermittlung des Drehverhaltens des mit dem Drehgeber 3A ausgestatteten Fahrzeugrads möglich ist.
-
Die Sensoreinheit 10, 10A, 10B, 10C weist an einem dem Sensorkopf 11 gegenüberliegenden nicht dargestellten Endbereich eine externe elektrische Schnittstelle auf. An der externen elektrischen Schnittstelle können externe Kontaktbereiche des Trägers 17 oder die Kontaktelemente 13.4, 14.4 direkt ohne Träger 17 mit Adern eines Anschlusskabels oder mit Kontaktelementen einer Steckeraufnahme kontaktiert werden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der der Träger 17 als Leiterplatte 17A ausgeführt. Alternativ kann der Träger 17 als Kunststoffspritzgussteil oder als Stanzgitter ausgeführt werden.
-
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist der jeweilige Sensorstapel 18, 18A, 18B, 18C mit den mindestens zwei Sensorchips 13.1, 14.1 in den dargestellten Ausführungsbeispielen so angeordnet und orientiert, dass die Chipebenen des jeweiligen Sensorstapels 18, 18A, 18B, 18C und die Messseite 19, 19A, 19B, 19C des jeweiligen Sensorkopfgehäuses 12 einen Winkel von 90°, einschließen. Selbstverständlich kann bauraumbedingt auch ein anderer Winkel zwischen 45° und 135° gewählt werden.
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weisen der Messwertgeber 3 und die Sensoreinheit 10A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1A eine so genannte „Side-Read-Position“ auf. Das bedeutet, dass die Messseite 19A an einer Oberseite des Sensorkopfs 11 angeordnet ist und mit einem vorgebbaren Abstand parallel zur Encoderspur 3.1 des Messwertgebers 3 verläuft. Hierbei verläuft eine Drehachse DAA des Messwertgebers senkrecht zur Messseite 19A in Hochrichtung z. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist der dargestellte Sensorstapel 18A parallel zur bevorzugten Messrichtung MR der Sensoreinheit 10A in Hochrichtung z und senkrecht zur in Längsrichtung x verlaufenden Messseite 19A ausgerichtet. Der erste Sensorchip 13.1 ist über die ersten Kontaktelemente 13.4 mit an der Oberseite des Trägers 17 angeordneten Kontaktflächen 16 kontaktiert. Der zweite Sensorchip 14.1 ist über die zweiten Kontaktelemente 14.4 mit an einer Unterseite des Trägers 17 angeordneten Kontaktflächen 16 kontaktiert. Die beiden Sensorelemente 13.2, 14.2 sind parallel versetzt symmetrisch zu der bevorzugten Messrichtung MR nebeneinander angeordnet, so dass keines der Sensorelemente 13.2, 14.2 in der bevorzugten Messrichtung MR vom Sensorchip 13.1, 14.1 des anderen Sensorelements 13.2, 14.2 überdeckt ist. Durch diese symmetrische Ausrichtung weisen das erste Sensorelement 13.1 und das zweite Sensorelement 14.1 den gleichen Abstand zur Messseite 19A und zum Messwertgeber 3 auf.
-
Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weisen der Messwertgeber 3 und die Sensoreinheit 10B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1B eine so genannte „Bottom-Read-Position“ auf. Das bedeutet, dass die Messseite 19B an einer Stirnseite des Sensorkopfs 11 angeordnet ist und mit einem vorgebbaren Abstand parallel zur Encoderspur 3.1 des Messwertgebers 3 verläuft. Hierbei verläuft die Drehachse DAB des Messwertgebers 3 senkrecht zur Messseite 19B in Längsrichtung x. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist der dargestellte Sensorstapel 18B parallel zur bevorzugten Messrichtung MR der Sensoreinheit 10B in Längsrichtung x und senkrecht zur in Hochrichtung z verlaufenden Messseite 19B ausgerichtet. Der erste Sensorchip 13.1 ist über die ersten Kontaktelemente 13.4 mit an der Oberseite des Trägers 17 angeordneten Kontaktflächen 16 kontaktiert. Der zweite Sensorchip 14.1 ist über die zweiten Kontaktelemente 14.4 mit an einer Unterseite des Trägers 17 angeordneten Kontaktflächen 16 kontaktiert. Die beiden Sensorelemente 13.2, 14.2 sind parallel versetzt symmetrisch zu der bevorzugten Messrichtung MR nebeneinander angeordnet, so dass keines der Sensorelemente 13.2, 14.2 in der bevorzugten Messrichtung MR vom Sensorchip 13.1, 14.1 des anderen Sensorelements 13.2, 14.2 überdeckt ist. Durch diese symmetrische Ausrichtung weisen das erste Sensorelement 13.1 und das zweite Sensorelement 14.1 den gleichen Abstand zur Messseite 19A und zum Messwertgeber 3 auf.
-
Bei dem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 10C weist das Sensorkopfgehäuse 12 eine Abschrägung auf. Im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist die Messseite 19C an einer Oberseite des abgeschrägten Teils des Sensorkopfs 11 angeordnet und verläuft mit einem vorgebbaren Abstand parallel zur Encoderspur 3.1 des Messwertgebers 3. Hierbei verläuft die Drehachse DAC des Messwertgebers senkrecht zur Messseite 19C aber schräg zur Hochrichtung z und zur Längsrichtung x. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist der dargestellte Sensorstapel 18B parallel zur bevorzugten Messrichtung MR der Sensoreinheit 10B und senkrecht zur Messseite 19C ausgerichtet. Der erste Sensorchip 13.1 der Sensoreinheit 10C ist über die ersten Kontaktelemente 13.4 mit an der Oberseite des Trägers 17 angeordneten Kontaktflächen 16 kontaktiert. Der zweite Sensorchip 14.1 ist über die zweiten Kontaktelemente 14.4 mit an einer Unterseite des Trägers 17 angeordneten Kontaktflächen 16 kontaktiert. Die beiden Sensorelemente 13.2, 14.2 sind parallel versetzt symmetrisch zu der bevorzugten Messrichtung MR nebeneinander angeordnet, so dass keines der Sensorelemente 13.2, 14.2 in der bevorzugten Messrichtung MR vom Sensorchip 13.1, 14.1 des anderen Sensorelements 13.2, 14.2 überdeckt ist. Durch die symmetrische Ausrichtung weisen das erste Sensorelement 13.1 und das zweite Sensorelement 14.1 den gleichen Abstand zur Messseite 19A und zum Messwertgeber 3 auf.
-
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 102015224255 A1 [0002]
- DE 112017001253 T5 [0003]
- DE 102015202333 A1 [0004]
