DE19602230A1

DE19602230A1 - sensor

Info

Publication number: DE19602230A1
Application number: DE1996102230
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuchs
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-24
Also published as: EP0876587A1; WO1997027457A1; JP2000504415A

Abstract

So-called active sensors are used to detect the rotational movement of a motor vehicle wheel. One type of active sensor is based on the magnetoresistive effect. Associated with the element (4) which is sensitive to magnetic fields are evaluating electronics (5) which generate current or voltage signals. The rubber tyres on vehicle wheels can become electrostatically charged; if a discharge occurs, the charges can be transmitted to the electronic components and the energy released can be so great that these components are destroyed. According to the invention, therefore, screening (8) is provided, preferably disposed between the toothed magnet wheel (2) and the element (4) which is sensitive to magnetic fields.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor insbesondere zur Erfassung der Drehbewegung eines gummibereiften Rades eines Fahrzeuges mit einem auf physikalische Veränderungen anspre chenden Element, an dem eine sich periodisch ändernde Struktur vorbeibewegt wird, mit einer Auswerteelektronik, die die Re aktionen des Elements auf physikalische Veränderungen in Strom- oder Spannungsgrößen umsetzt.The invention relates to a sensor in particular Detection of the rotary movement of a rubber-tired wheel Respond to the vehicle with physical changes element on which a periodically changing structure is moved past, with an evaluation electronics that the Re actions of the element on physical changes in Converts current or voltage quantities.

Ein derartiger Sensor ist z. B. in der EP 419040 A1 beschrie ben. Bei dem Element, daß auf physikalische Veränderungen rea giert, handelt es sich um ein magnetoresistives Element, also einem Element, das seinen elektrischen Widerstand durch die Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes verändert. Üblicherweise werden vier derartige Elemente in einer Wheatstone′schen Brük ke zusammengefaßt. Eine elektronische Auswerteeinheit greift die Spannungen an den Mittenabgriffen der Brücke ab und setzt sie in ein zeitlich veränderliches Strom- oder Spannungssignal um.Such a sensor is e.g. B. in EP 419040 A1 ben. The element that reacts to physical changes greed, it is a magnetoresistive element, so an element that has its electrical resistance through the External magnetic field changes. Usually are four such elements in a Wheatstone bridge ke summarized. An electronic evaluation unit is activated the tensions at the center taps of the bridge and sets it into a time-varying current or voltage signal around.

Üblicherweise werden die magnetoresistiven Elemente, die aus einer dünnen ferromagnetischen Schicht bestehen, auf die Stirnseite eines Magneten aufgesetzt, wobei sich die elektro nische Auswerteeinheit auf einem Träger hinter dem Magneten befindet. An dem magnetoresistive Element wird ein gezahntes Polrad vorbeigeführt, daß z. B. mit der Achse eines Fahrzeugra des verbunden ist. Durch die Eisenstruktur des Polrades werden Veränderungen im Magnetfeld verursacht, die von dem Sensor registriert werden können. Usually the magnetoresistive elements that are made consist of a thin ferromagnetic layer on which Face of a magnet placed, the electro African evaluation unit on a carrier behind the magnet located. A toothed element is attached to the magnetoresistive element Magnet wheel passed that z. B. with the axis of a Fahrzeugra of the connected. Due to the iron structure of the magnet wheel Changes in the magnetic field caused by the sensor can be registered.

Die angeschlossene Auswerteelektronik liefert ein sich zeit lich veränderndes Stromsignal, daß die Winkelgeschwindigkeit des sich drehenden Polrades wiedergibt. Die Auswerteelektro nik, der Magnet sowie die sind in einem Gehäuse untergebracht und bilden einen sog. aktiven Drehzahlsensor.The connected evaluation electronics provide a time Lich changing current signal that the angular velocity of the rotating magnet wheel. The evaluation electronics nik, the magnet and the are housed in a housing and form a so-called active speed sensor.

Derartige Sensoren haben sich insbesondere im Fahrzeugbau gut bewährt, ein besonderer Vorteil liegt darin, daß sie schon kleine Drehzahlen erfassen können.Such sensors have proven particularly useful in vehicle construction proven, a particular advantage is that it already can record low speeds.

Als nachteilig hat sich noch herausgestellt, daß Entladungen von elektrostatischen Aufladungen zu einer Zerstörung des Sen sors insbesondere seiner Halbleiterbauelemente führen können. Dies gilt auch dann, wenn statt magneto-resistiver Elemente andere magnetfeldempfindliche Sensoren eingesetzt werden.It has also been found to be disadvantageous that discharges from electrostatic charges to destruction of the sen Sors can lead especially his semiconductor devices. This also applies if instead of magneto-resistive elements other magnetic field sensitive sensors can be used.

Aus der EP 340418 A2 ist ebenfalls ein derartiger Drehzahlsen sor bekannt, der geeignet ist für den Einsatz in elektrisch angetriebenen Zügen. Insbesondere beim Anfahren des Zuges ent stehen elektrische und magnetische Felder mit hoher Feldstär ke, die in die Elektronik einstrahlen und möglicherweise zu Störungen führen können. In der Schrift wird daher vorgeschla gen, den Sensor in ein metallisches Röhrchen einzubetten, wo bei das magnetoresistive bzw. magnetfeldempfindliche Element an einem offenen Ende des Röhrchens angeordnet ist.Such a speed sensor is also from EP 340418 A2 sor known, which is suitable for use in electrical powered trains. Especially when starting the train are electrical and magnetic fields with high field strength ke that radiate into the electronics and possibly too Can cause interference. The script therefore suggests to embed the sensor in a metallic tube where at the magnetoresistive or magnetic field sensitive element an open end of the tube is arranged.

Bei Straßenfahrzeugen mit elektrisch isolierten Radachsen kann nun beobachtet werden, daß sich die Gummireifen der Räder und damit die Achsen unter bestimmten Bedingungen stark elektro statisch aufladen. Da die Radachsen mit dem Polrädern elek trisch leitend verbunden sind und die unmittelbar an der Nabe des Rades angeordnete Sensorelektronik über ihre Anschlüsse Verbindung mit der Karosserie hat, könne hohe elektrische Spannungen zwischen Polrad und Sensor auftreten. Bei einem Funkenüberschlag würde die Entladungsenergie über den Luft spalt zwischen dem Polrad und dem Sensor über die Auswerte elektronik zu den Sensoranschlüssen fließen. Dies würde mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Beschädigung der Auswerte elektronik führen.For road vehicles with electrically insulated wheel axles can now be observed that the rubber tires of the wheels and so that the axles are strongly electro under certain conditions charge statically. Since the wheel axles with the pole wheels are elec are tric conductive connected and directly on the hub of the wheel arranged sensor electronics via their connections Has connection with the body, high electrical Tensions occur between the magnet wheel and the sensor. At a Arcing would discharge energy over the air gap between the magnet wheel and the sensor via the evaluations electronics flow to the sensor connections. This would come with high probability of damage to the evaluations lead electronics.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, einen Sensor zu konstruieren, der unempfindlich ist gegen elektrostatische Entladungen.The invention is therefore based on the task of a sensor construct that is insensitive to electrostatic Discharges.

Dazu wird vorgeschlagen, daß zwischen dem auf physikalische Änderungen reagierenden Element und der periodischen Struktur eine Abschirmung vorgesehen ist, die mit dem Masseanschluß der Elektronik verbunden ist. Dadurch werden die elektrostatischen Entladungen am Sensorelement und an der Auswerteelektronik vorbeigeleitet.It is proposed that between the physical Changes responding element and periodic structure a shield is provided which is connected to the ground connection of the Electronics is connected. This will make the electrostatic Discharges on the sensor element and on the evaluation electronics passed by.

Bei der Abschirmung kann es sich um eine leitende Schicht oder eine metallische Folie handeln, die sich in etwa parallel zur Fläche des Elements, die der periodischen Struktur zugewandt ist, erstreckt. Möglicherweise reicht es aber auch aus, daß sich in dem Spalt zwischen Element und Struktur ein Draht er streckt. Beide Alternativen arbeiten wie ein Blitzableiter. Die in der EP 480418 A2 vorgeschlagene Abschirmung nimmt die Entladeenergie nicht vor dem Sensorelement auf und gewährlei stet daher keinen sicheren Schutz vor Beschädigung oder Zer störung.The shielding can be a conductive layer or act a metallic foil that is approximately parallel to the Area of the element facing the periodic structure is, extends. But it may also be sufficient that wire in the gap between element and structure stretches. Both alternatives work like a lightning rod. The shielding proposed in EP 480418 A2 takes the Do not discharge energy in front of the sensor element and guarantee therefore does not provide reliable protection against damage or damage disorder.

Wie schon erläutert, kann es sich bei dem empfindlichen Ele ment um magnetoresistive Widerstände handeln, die aus einer dünnen ferromagnetischen Schicht bestehen. Die Abschirmung würde sich dann parallel zu dieser Schicht erstrecken. Die Anordnung eines Drahtes als Abschirmung hätte den Vorteil, daß das Magnetfeld, auf das der Sensor anspricht, möglichst wenig gestört wird.As already explained, the sensitive Ele ment are magnetoresistive resistors that result from a thin ferromagnetic layer exist. The shield would then extend parallel to this layer. The Arranging a wire as a shield would have the advantage that the magnetic field to which the sensor responds as little as possible is disturbed.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 eine schemati sche Darstellung eines Sensors und eines Polrades dargestellt.To explain the invention, a schematic representation of a sensor and a pole wheel is shown in FIG. 1.

Der Sensor 1 ist in einem kleinem Abstand zum gezahnten Rand eines Polrades 2 angeordnet. In dem Gehäuse 3 des Sensors 1 ist ein magnetfeldempfindliches Element, an dem sich unmittel bar die Auswerteelektronik 5 anschließt, eingebaut ist. Man erkennt, daß das magnetfeldsensitive Element 4, insbesondere ein magnetoresistives Element, dem gezahnten Rand des Polrades zugewandt ist.The sensor 1 is arranged at a small distance from the toothed edge of a magnet wheel 2 . In the housing 3 of the sensor 1 , a magnetic field-sensitive element, to which the evaluation electronics 5 connects directly, is installed. It can be seen that the magnetic field-sensitive element 4 , in particular a magnetoresistive element, faces the toothed edge of the magnet wheel.

Zur Auswerteelektronik 5 führen mindestens zwei Zuführleitun gen 6 und 7, wobei die eine Leitung 7 mit dem Grundpotential der Bordelektronik verbunden ist. Zwischen dem Polrad 2 und dem magnetoresistives Element befindet sich eine Abschirmung 8, die über ein Kabel 9 mit der Masseleitung 7 verbunden ist. Die Abschirmung 8 kann als dünne Schicht oder als Draht ausge bildet sein, wobei die Schicht parallel zur Fläche des sensi tiven Elements 4, das dem Polrad 2 zugewandt ist, angeordnet ist.At least two supply lines 6 and 7 lead to the evaluation electronics 5 , one line 7 being connected to the basic potential of the on-board electronics. Between the magnet wheel 2 and the magnetoresistive element there is a shield 8 which is connected to the ground line 7 via a cable 9 . The shield 8 can be formed as a thin layer or as a wire, the layer being arranged parallel to the surface of the sensitive element 4 which faces the magnet wheel 2 .

Die Einheit aus Abschirmung 8, Element 4, Auswerteelektronik 5 ist aus Stabilitätsgründen in Kunststoff eingegossen. Das Polrad 2 ist mit einer Achse verbunden, auf der ein gummi bereiftes Fahrzeugrad befestigt ist. Auf dem Rad können sich elektrische Potentiale ausbilden, die zu Überschlägen auf Tei le der Karosserie aber auch auf den Sensor führen. Die Ab schirmung verhindert, daß die bei Überschlägen abfließenden Ströme das magnetfeldempfindliche Element 4 oder die Aus werteelektronik 5 beschädigen oder aber gar zerstören, da die Ströme über die Abschirmung 8, die Leitungen 9, 7 unmittelbar zum Massepotential des Bordnetzes geführt werden.The unit consisting of shielding 8 , element 4 , evaluation electronics 5 is cast in plastic for reasons of stability. The pole wheel 2 is connected to an axle on which a rubber-tired vehicle wheel is attached. Electrical potentials can form on the wheel, which lead to arcing on parts of the body but also on the sensor. From shielding prevents the currents flowing at arcs from damaging or even destroying the magnetic field-sensitive element 4 or the electronics 5 , since the currents via the shielding 8 , the lines 9 , 7 are led directly to the ground potential of the vehicle electrical system.

Claims

1. Sensor, in particular for detecting the rotary movement of a rubber-tired wheel of a vehicle with an element that responds to physical changes ( 4 ), past which a periodically changing structure is moved, with an electronic evaluation unit ( 5 ) that due to the reactions of the element Current or voltage signal generated, characterized in that a shield ( 8 ) between the element ( 4 ) and the structure ( 2 ) is provided, which is electrically conductively connected to the basic potential of the power supply for the evaluation electronics ( 5 ).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the shield consists of a thin electrically conductive layer, the extent of which corresponds approximately to the extent of the element ( 4 ).

3. Sensor according to claim 1, characterized in that the shield ( 8 ) is designed as a wire.

4. Sensor according to any one of the preceding claims, characterized in that the element is a magnetoresistive resistor and that the variable structure consists of a toothed magnet wheel ( 2 ).

5. Sensor according to claim 4, characterized in that the magnetoresistive element ( 4 ), the evaluation electronics ( 5 ) and the shield ( 8 ) are embedded in a plastic housing ( 1 ).