DE3809886A1 - Sensor fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für Kraftfahr­ zeuge mit elektronischer Regelung oder Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens, insbesondere Fahr- und Bremsverhaltens und/oder der Schwingungsdämpfung, in Abhängigkeit von der Radgeschwindigkeit und von der Vertikalbeschleunigung des Rades oder der Radaufhängung bzw. der Fahrzeugaufbaube­ schleunigung.

Elektronische Regler für unterschiedliche fahrzeugdynami­ sche Größen haben bereits Einzug in die Kraftfahrzeugtech­ nik genommen. Durch elektronische Regelung des negativen Radschlupfs wird das Blockieren der Fahrzeugräder infolge eines zu hohen Bremsdruckes verhindert und dadurch das Verhalten beim Bremsvorgang entscheidend verbessert. Mit Hilfe solcher Antiblockiersysteme wird auch auf sehr glat­ ter Fahrbahn oder in Gefahrensituationen, die zu Panik­ bremsungen verleiten, die Fahrstabilität und Lenkfähigkeit des Fahrzeuges aufrechterhalten.

Durch Begrenzung des positiven Radschlupfes mit Hilfe elektronischer Antriebsschlupfregelungssysteme wird das Anfahren des Fahrzeugs auf glatter Fahrbahn erleichtert und die Fahrstabilität bei Beschleunigungsvorgängen ver­ bessert.

Schwingungsdämpfer mit verstellbarer Charakteristik sind ebenfalls bekannt. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Dämpferhärte mit Hilfe von elektrisch steuerbaren Ven­ tilen, die in den Verbindungsleitungen zwischen den Ar­ beitskammern hydraulischer, regelbarer Schwingungsdämpfer eingefügt sind, selbsttätig in Abhängigkeit von Bewegungs­ größen, nämlich Fahrzeuggeschwindigkeit, Vertikalbeschleu­ nigung bzw. Fahrzeugaufbaubeschleunigung, zu variieren. Eine Verbesserung des Bremsverhaltes durch Steuerung oder Regelung der Dämpferhärte wäre denkbar. Eine Unterstützung eines mit einem Antiblockiersystem geregelten Bremsvorgan­ ges durch Veränderung der Dämpferhärte müßte ebenfalls zu einer effektiveren Abbremsung und Erhöhung des Bremskom­ forts führen.

Eine derartige Weiterentwicklung elektronischer Regelungs­ systeme und deren Anwendung auf breiter Front setzt jedoch voraus, daß leistungsfähige und preiswerte Sensoren zur Messung der Regelgrößen bzw. Umwandlung der Bewegungs­ größen in ein elektrisches Signal, das in der Logik des Reglers weiterverarbeitet werden kann, zur Verfügung ste­ hen. Bei Systemen der beschriebenen Art interessieren ins­ besondere die Radgeschwindigkeit und die Fahrzeugauf­ bau- oder Vertikalbeschleunigung im Bereich des Schwin­ gungsdämpfers.

Zur Messung der Radgeschwindigkeit und des Raddrehverhal­ tens sind magnetische und magnetoresistive Meßwertaufneh­ mer bekannt, in denen eine mit dem Rad rotierende Zahn­ scheibe ein Wechselsignal induziert bzw. durch Wider­ standsänderung hervorruft. Die Vertikalbeschleunigung läßt sich mit Hilfe einer trägen Masse bestimmen, deren Rela­ tivverschiebung zu einem mit dem Fahrzeugaufbau gekoppel­ ten Bauteil oder Meßelement ermittelt wird.

Es sind also an jedem Rad mehrere Sensoren erforderlich. Dadurch werden die Herstellungskosten sowie der Monta­ ge- und Justierungsaufwand, einschließlich der Verlegung der Anschlußkabel usw., recht hoch. Nachteilig ist auch der für mehrere Sensoren benötigte Raum, zumal in der Praxis nur wenige Stellen an der Radaufhängung für die Sensoranbringung in Frage kommen oder günstig sind.

Der Erfindung liegt daher die allgemeine Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu überwinden und den erfor­ derlichen Herstellungsaufwand erheblich zu reduzieren. Die Zuverlässigkeit der Sensoren sollte erhöht werden oder zu­ mindest erhalten bleiben.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe durch Weiter­ bildung eines Sensors der eingangs genannen Art gelöst werden kann, die darin besteht, daß der Sensor durch Kom­ bination und bauliche Vereinigung zweier oder mehrerer Wandlersysteme, insbesondere eines induktiven oder magne­ toresistiven Meßwertaufnehmers, der an dem Fahrzeugaufbau nahe der Peripherie einer mit dem Rad rotierenden Zahn­ scheibe angeordnet ist und ein der Drehbewegung des Rades proportionales elektrisches Signal liefert, mit einem Ver­ tikalbeschleunigsungssensorsystem zu einem Doppel- oder Mehrfachfunktionssensor ausgestaltet ist.

Durch die Kombination und bauliche Vereinigung der Wand­ lersysteme wird zum einen eine erhebliche Verringerung des Herstellungs- und Montageaufwandes erreicht und zum ande­ ren eine Anbringung der vereinigten Wandlersysteme genau an der Stelle der Radaufhängung, die für die Messung opti­ mal ist, ermöglicht. Der Platzbedarf für die Sensorik wird gering.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind die Wandlersysteme in einem gemeinsamen Sensorgehäuse an­ geordnet und über eine gemeinsame Signalleitung, d.h. eine mehradrige Leitung, eine Koaxialleitung oder dergl. an­ schließbar. Die Verbindung zum Regler läßt sich zweckmäßi­ gerweise über einen gemeinsamen Stecker herstellen.

Zusätzlich können in dem Sensorgehäuse elektronische Schaltkreise zur Aufbereitung, Verstärkung und/oder Verar­ beitung der Signale eines einzigen oder mehrerer der Wand­ lersysteme angeordnet sein.

Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, Bauteile der Wand­ lersysteme derart auszubilden und anzuordnen, daß sie Dop­ pel- oder Mehrfachfunktion in dem Signalwand­ lungs- und/oder Signalverarbeitungsprozeß erfüllen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart der Er­ findung besitzt das Vertikalbeschleunigungssensorsystem des erfindungsgemäßen Sensors eine träge Masse, deren La­ geänderung relativ zu einem mit dem Sensorgehäuse gekop­ pelten Bauteil oder Meßelement mit Hilfe einer piezoelek­ trischen, induktiven, resistiven oder magnetoresistiven Meßeinrichtung, mit Hilfe eines verstellbaren Schwingkrei­ ses, durch Modulation einer Hochfrequenz-Schwingung oder dergl. ermittelbar ist.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß der induktive Meßwertaufnehmer im wesentlichen aus ei­ ner (im montierten Zustand) aufrecht oder nahezu aufrecht­ stehenden Spule mit einem Kern besteht, der gleichzeitig als Widerlager für eine Platte aus piezoelektrischem Mate­ rial dient, auf der die träge Masse des Vertikalbeschleu­ nigungssensorsystems aufliegt und elastisch andrückbar ist, beispielsweise durch Einbetten der trägen Masse in einen Gummiblock im Inneren des Sensorgehäuses.

Bei einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel besteht der Sensor im wesentlichen aus einer Spule, die auf der der Zahnscheibe zugewandten Seite einen Permanentma­ gnet-Kern und eine Drehzahl-Meßwicklung sowie oberhalb des Kernes eine in vertikaler Richtung elastisch eingebettete träge Masse mit einer Beschleunigungs-Meßwicklung besitzt.

Zur Verwirklichung eines resistiven Meßsystems ist die träge Masse des Beschleunigungssensorsystems in einer Hal­ terung oder in Formschalen aus leitfähigem Gummi eingebet­ tet, dessen innerer Widerstand von der Druck- und/oder Krafteinwirkung durch die träge Masse abhängig und zur Er­ mittlung der Vertikalbeschleunigung auswertbar ist.

Ferner besteht ein Sensor nach der Erfindung noch darin, daß das Beschleunigungssensorsystem eine aufrecht- oder schrägstehende Spule aufweist, deren Kern sich aus einem oder mehreren im Sensorgehäuse ortsfest angeordneten Per­ manentmagneten und mindestens einem Permanentmagneten, der durch Magnetkraft über dem ortsfesten oder zwischen zwei ortsfesten Permanentmagneten in der Schwebe gehalten ist und als träge Masse zur Bestimmung der Vertikalbeschleuni­ gung dient, zusammensetzt, und die mindestens eine Meß­ wicklung trägt.

Schließlich ist es erfindungsgemäß noch vorgesehen, den Sensor als Doppelfunktionssensor auszubilden, der im we­ sentlichen aus einer aufrecht- oder schrägstehenden Spule besteht, deren Kern sich aus mehreren auf einer Achse an­ geordneten Permanentmagneten zusammensetzt, von denen min­ destens einer durch Magnetkraft zwischen ortsfesten Perma­ nentmagneten oder auf einem ortsfesten Permanentmagneten in der Schwebe gehalten ist, wobei die Spule sowohl Wick­ lungen zur Ermittlung der Radgeschwindigkeit als auch zur Bestimmung der Vertikalbeschleunigung besitzt.

Anstelle der Meßwicklungen können auch Körper aus magneto­ resistivem Material verwendet werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen in schematisch vereinfachter Darstellung, im Schnitt

Fig. 1 einen Sensor mit piezoelektrischer Beschleuni­ gungs-Meßeinrichtung,

Fig. 2 einen Sensor mit resistiver Beschleunigungs-Meß­ einrichtung,

Fig. 3 einen im wesentlichen aus einer Spule bestehen­ den Sensor,

Fig. 4 einen Sensor mit durch Magnetkraft in der Schwe­ be gehaltenen Permanentmagneten,

Fig. 5 einen Sensor mit senkrecht zueinander angeordne­ ten Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-Meß­ spulen,

Fig. 6 einen Sensor mit magnetoresistivem Meßwertauf­ nehmer,

Fig. 7 als weiteres Ausführungsbeispiel einen Sensor mit magnetoresistivem Meßwertaufnehmer und mit einer elastisch eingebetteten Masse, deren Bewe­ gung auf einen Permanentmagneten übertragbar ist, und

Fig. 8 einen ähnlichen Sensoraufbau wie Fig. 4, jedoch mit magnetoresistiven Meßeinrichtungen.

In der Ausführungsart nach Fig. 1 setzt sich ein Doppel­ funktionssensor nach der Erfindung aus einem induktiven Meßwertaufnehmer 1 zur Drehzahlmessung und aus einem Sen­ sorsystem 2 zur Messung einer Vertikalbeschleunigung zu­ sammen. Beide Wandlersysteme sind kombiniert und in einem Sensorgehäuse 3 baulich vereinigt.

Der induktive Meßwertaufnehmer 1 des Doppelfunktionssen­ sors 1 besteht aus einer Spule mit einem Spulenkern 4, die, wenn der Sensor 1 montiert ist, aufrecht steht oder gering geneigt ist, und aus einer Meßwicklung 5. Der Sen­ sor nach Fig. 1 wird unmittelbar an der Peripherie einer Zahnscheibe 6 montiert, die mit dem Rad, dessen Drehver­ halten bestimmt werden soll, fest verbunden ist und daher mit diesem Rad rotiert. Als Kern 4 dient ein Dauermagnet.

Sobald die aus magnetischleitendem Material bestehende Zahnscheibe 6 rotiert, wird in der Meßwicklung 5 eine Wechselspannung induziert, deren Frequenz und Frequenzän­ derungen das Drehverhalten des mit der Zahnscheibe 6 ver­ bundenen Rades, z.B. eines Kraftfahrzeugrades, wiedergibt.

Der Kern 4 der Spule dient gleichzeitig als Widerlager für eine träge Masse 7 des Beschleunigungssensorsystems. Diese träge Masse 7 wird durch die Elastizität des Gummiblockes 8 im Inneren des Sensorgehäuses 3 auf eine Platte 9 aus piezoelektrischem Material gedrückt, die sich über eine doppelseitig beschichtete Platine 10 auf dem Kern 4 ab­ stützt. Als träge Masse 7 dient hier ein Messingklotz, der zusammen mit der Piezo-Platte 9 und der Platine 10 mit ei­ ner sehr dünnen Messingfolie 11 umhüllt ist. Diese Folie 11 umläuft den Messingklotz 7 und die untere leitende Schicht der Platine 10, hat jedoch keinen Kontakt zu den seitlichen Kanten der Piezo-Platte 9 und der leitenden Oberseite dieser Platine. Dies wurde durch eine Schutzgum­ mierung erreicht. Durch diesen Aufbau entsteht gewisser­ maßen ein Koaxialsystem, das infolge der Schirmwirkung der Folie 11 weitgehend gegen elektrische Störeinflüsse ge­ schützt ist. Das Meßsignal wird zwischen der Oberseite der Platine 10 und der Folie 11 ausgeleitet. Die träge Masse 7 wird also über die Piezo-Platte 9 auf dem Magnetkern 4 ab­ gestützt.

Der Sensor 1 wird vertikal, d.h. in der in Fig. 1 darge­ stellten Lage, z.B. an der Radaufhängung bzw. in der Nähe des Rades an den Aufbau eines Kraftfahrzeuges montiert. Hierzu wird das Sensorgehäuse 3 starr mit dem Bauteil ver­ bunden, dessen Vertikalbeschleunigung gemessen werden soll. Durch die Erschütterungen oder Vertikalbeschleuni­ gung des Fahrzeugaufbaues wird die träge Masse 7 relativ zu dem Gehäuse 3 und dem Fahrzeugaufbau vertikal verscho­ ben und in Schwingungen versetzt, da die Masse 7 in dem Gummiblock 8 elastisch eingebettet ist und federnd über die Piezo-Platte 9 und die Platine 10 auf das durch den Kern 4 gebildete Widerlager gedrückt wird. An der Piezo-Platte 9 läßt sich daher ein elektrisches Signal ab­ greifen, das der Vertikalbeschleunigung bzw. Vertikal­ schwingung entspricht.

Der Übersichtlichkeit halber sind die elektrischen An­ schlußleitungen für beide Wandlersysteme 1, 2 in Fig. 1 nicht dargestellt. Die Meßsignale können über ein gemein­ sames Koaxialkabel oder über eine mehradrige, d.h. zwei-, drei- oder vieradrige, Leitung aus dem Sensor herausge­ führt und über einen gemeinsamen Stecker an die zugehörige Elektronik angeschlossen werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 vor allem durch die Art und Weise, in der die Vertikalbeschleunigung und Schwingung der trä­ gen Masse in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Nach Fig. 2 ist als träge Masse eine Glaskugel 12 vorgesehen, die in Formschalen 13, 14 aus leitfähigem Gummi eingebettet ist. Der innere Widerstand eines solchen Gummis ist abhän­ gig von dem auf das Material ausgeübten Druck. Es wurden daher für die Einbettung der Kugel 12 zwei Halbschalen, nämlich - bezogen auf die Richtung der zu messenden Verti­ kalbeschleunigung - eine obere und eine untere Halbschale 14 bzw. 13 verwendet, deren innere Widerstände sich bei dem Auftreten einer Vertikalbeschleunigung gegenläufig än­ dern, weil bei Druckbelastung der einen Schale die andere entlastet wird und umgekehrt. Die Anordnung der Form- bzw. Halbschalen 13, 14 ist abhängig von der Einbauweise oder von dem Einbauwinkel des Doppelfunktionssensors. Der hier dargestellte Sensor ist zur Montage am Fahrzeugaufbau in einem Winkel von etwa 45° vorgesehen.

Die Formschalen sind wiederum auf dem Kern 15 des indukti­ ven Meßwertaufnehmers des Sensors abgestützt.

In Fig. 2 ist außer dem in dem Sensorgehäuse 17 noch eine elektronische Schaltung 16 untergebracht, die zur Aufbe­ reitung, Verstärkung, und/oder Verarbeitung der Signale des Beschleunigungssensorsystems oder beider Sensorsysteme dient. Die nach außen führenden Signalleitungen sind auch in Fig. 2 nicht eingezeichnet.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 3 besitzt zur Messung der Vertikalbeschleunigung eine Meßwicklung 18, in der ein Signal induziert wird, sobald sich eine zwischen Gummifedern 19, 20 vertikal verschiebbar gelagerte träge Masse 21, z.B. Stahlmasse, relativ zu dem Sensorge­ häuse 22 bewegt. Das Wandlersystem 1′ zur Bestimmung der Radgeschwindigkeit gleicht dem Wandlersystem 1 nach Fig. 1.

Der Sensor nach Fig. 3 ist also besonders einfach aufge­ baut. Er besteht im wesentlichen nur aus einer aufrecht­ stehenden Spule oder einem Spulenkörper 23 mit einer Ge­ schwindigkeits- und einer Beschleunigungsmeßwicklung 24 bzw. 18, einem Permanentmagnetkern 4′ und der ebenfalls im Kern der Spule angeordneten Stahlmasse 21, die zwischen dem ortsfesten, in der Spule 23 eingeklebten Permanentma­ gneten 4′ und dem Sensorgehäuse 22 durch die Gummifedern 19, 20 eingespannt ist.

Bei einer Schwingung der trägen Masse 21 infolge einer Aufbaubeschleunigung wird zwar in beiden Meßspulen 18, 24 ein Signal induziert. Dieses Signal läßt sich jedoch elek­ tronisch von dem vorwiegend nur in der Drehzahlmeßwicklung 24 hervorgerufenen Drehzahlsignal trennen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsart eines erfindungs­ gemäßen Doppelfunktionssensors, der wiederum im wesentli­ chen nur aus einer aufrechtstehenden Spule mit mehreren Wicklungen 26, 27, 28 und mit einem mehrteiligen Kern 29, 30, 31 im Innenrohr des Spulenkörpers besteht. Der Kern setzt sich aus drei auf einer Achse übereinander angeord­ neten Permanentmagneten 29, 30, 31 zusammen, von denen die beiden äußeren 29, 31 im Sensorgehäuse 32 bzw. im Spulen­ rohr ortsfest angeordnet sind, z.B. durch Einkleben, wäh­ rend der mittlere Permanentmagnet 30 zwischen den beiden Magneten 29, 31 "schwebt". In dieser Position wird der mittlere Permanentmagnet 30 durch Magnetkraft, nämlich durch die Abstoßungskräfte gleichnamiger Magnetpole gehal­ ten.

Die äußeren Wicklungen 26, 28 der Spule 25 sind in Serie geschaltet, die Wicklung 27 ist separat. Die mechanischen Schwingungseigenschaften des Beschleunigungssensorsystems werden durch die Masse des mittleren Magneten 30, die ma­ gnetischen Abstoßungskräfte der gleichnamigen Magnetpole und die Reibung im Spulenkörper 25 eingestellt. Durch Ver­ ringern des Abstandes zwischen den Magneten 29 und 31 wird die Federwirkung erhöht. Die Masse des mittleren Magneten 30 bzw. die Schwerkraft beeinflußt ebenfalls das Beschleu­ nigungsmeßsystem.

Die Anordnung der Spule und Permanentmagneten nach Fig. 4 hat mehrere Vorteile. Bei einer Vertikalschwingung des Fahrzeugaufbaus und damit des Sensorgehäuses 32 gerät der schwebend positionierte Dauermagnet 30 in Schwingung. Der dadurch sich ändernde Fluß wird zwischen den Magneten 29/30 und 30/31 phasengegensinnig verstärkt oder ge­ schwächt. Die in den Wicklungen 26 und 28 induzierten Spannungen infolge der Aufbauschwingungen heben sich daher wegen der Reihenschaltung diese beiden Wicklungen nahezu auf, wogegen in der mittleren Wicklung 20 gerade in diesem Fall ein Meßsignal induziert wird.

Eine Drehbewegung der Zahnscheibe 6 führt dagegen zu un­ symmetrischen Spannungen in den Wicklungen 28 und 26. Die Drehbewegung führt vorwiegend zu einem Signal in der nahe der Peripherie der Scheibe 6 angeordneten Wicklung 28. Das Geschwindigkeitsmeßsignal läßt sich daher sauber von dem Beschleunigungsmeßsignal trennen.

Es ist auch möglich, die Wicklung 27 als Hochfrequenz-Spu­ le eines Schwingkreises auszulegen. In diesem Fall rea­ giert die Spule dann nicht auf die Veränderung des stati­ schen Magnetfeldes, sondern auf die Änderung der Indukti­ vität, die mit einer Verschiebung des magnetisch positio­ nierten Permanentmägneten 30 einhergeht. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall die Spule 27 relativ zu dem Permanent­ magneten 30 derart angeordnet, daß der schwingende Körper 30 mehr oder weniger in die Spule eintaucht. Die Frequenz­ änderung des Schwingungskreises ist in diesem Fall ein Maß für die zu messende Vertikalbeschleunigung.

Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 5 und 6 unter­ scheiden sich von den beschriebenen Sensoren vor allem durch die um 90° gedrehte Anordnung der Drehzahl-Meßsyste­ me 33, 39. In der neutralen Zone des Permanentmagneten 34 ist aufrechtstehend ein Vertikalbeschleunigungssensorsy­ stem 35 angeordnet, das im wesentlichen aus einem ortsfe­ sten Permanentmagneten 36, einem über diesem durch magne­ tische Abstoßungsreaktion der gleichnamigen Magnetpole in Schwebe gehaltenen Permanentmagneten 37 und aus einer Meß­ wicklung 38 besteht. Der Sensor nach Fig. 5 muß aufrecht oder höchstens schräg geneigt am Fahrzeugaufbau befestigt werden, weil der Magnet 37 durch Magnetkraft und durch Schwerkraft in seiner Position gehalten ist.

Zur Änderung der Schwingungscharakteristik könnte, ver­ gleichbar mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, ein weiterer ortsfester Permanentmagnet oberhalb des Magneten 37 angeordnet werden.

Fig. 6 veranschaulicht einen Sensor der erfindungsgemäßen Art, bei dem sowohl das Drehzahlsignal als auch das Verti­ kalbeschleunigungssignal mit Hilfe eines magnetoresistiven Sensors oder Körpers 40 bzw. 41 gewonnen wird.

Der Arbeitspunkt der magnetoresistiven Körper 40, 41 wird durch die Permanentmagnete 42 bzw. 43, 44 festgelegt. Eine Drehbewegung der Zahnscheibe 6 führt zur Änderung des Ma­ gnetfeldes und damit des inneren Widerstandes des Körpers 41. Bei einer Vertikalbeschleunigung oder Schwingung des Fahrzeugaufbaus wird die Lageveränderung des schwebend po­ sitionierten Permanentmagneten 44 das Magnetfeld im Be­ reich des Körpers 41 verändern, den Innenwiderstand dieses Körpers modulieren und dadurch ein Meßsignal hervorrufen. Die elektrischen Anschlußdrähte und Schaltungsanordnungen zur Aufbereitung und Verarbeitung der von den Körpern 40 und 41 abgegriffenen Meßsignale sind der Übersichtlicht­ keit wegen in Fig. 6 nicht dargestellt.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsart des erfindungsgemäßen Doppelfunktionssensors dargestellt, bei dem ein magnetore­ sistiver Meßwertaufnehmer 51 zur Drehzahlbestimmung vorge­ sehen ist. Der magnetoresistive Körper 51 ist durch einen Permanentmagneten 45 auf seinen Arbeitspunkt vorgespannt. Eine Drehung der Zahnscheibe 6 relativ zu dem dargestell­ ten Sensor führt zur Änderung des Magnetfeldes und damit zur Änderung des Innenwiderstandes des magnetoresistiven Körpers 51.

Der Permanentmagnet 45 befindet sich im Kernbereich einer Spule 46 mit einer Wicklung 47. Der Magnet 45 und die Wicklung 47 bilden in Verbindung mit der Wirkung einer trägen Masse oder Stahlkugel 48, die in Gummiformteile 49 im Inneren des Sensorgehäuses 50 angeordnet ist, das Sen­ sorsystem zur Messung der Vertikal- oder Aufbaubeschleuni­ gung. Durch Wahl des Gummis, der Einspannkräfte usw. las­ sen sich die Dämpfung- und Federwirkung auf die Masse und damit die Charakteristik des Vertikalbeschleunigungssy­ stems einstellen und den Erfordernissen des vorgesehenen Anwendungsfalles anpassen.

Schließlich ist in Fig. 8 noch ein Sensor dargestellt, der in seinem Ausbau weitgehend dem Sensor nach Fig. 4 ähnelt. Anstelle der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verwende­ ten Meßwicklungen werden nach Fig. 8 magnetoresistive Kör­ per 52 und 53 zur Messung der Magnetfeldänderungen bzw. zur Geschwindigkeitsmessung (Körper 52) und Aufbaube­ schleunigung (Körper 53) verwendet. Im Inneren eines Glas­ rohres 54 sind wiederum zwei ortsfeste Permanentmagnete 55, 56 und zwischen diesen ein magnetisch positionierter Permanentmagnet 57 eingefügt.

Ein elektronischer Schaltkreis 58 ist ebenfalls in dem Sensorgehäuse 59 integriert. Über nicht dargestellte Lei­ tungen werden die Meßsignale der magnetoresistiven Körper 52 und 53 dem Schaltkreis 58 zugeführt, dort aufbereitet und verstärkt. Die Versorgungsspannung für die Meßkörper 52, 53 wird ebenfalls über diesen Schaltkreis 58 zugeführt und dort stabilisiert. Die Signalleitung, über die die Meßsignale gemeinsam nach außen geführt werden, ist der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 8 nicht dargestellt.

Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und durch weitgehende Varia­ tionsmöglichkeiten aus. Es lassen sich sowohl empfindliche Wandlersysteme als auch solche realisieren, die erst beim Überschreiten relativ hoher Schwellwerte ein Meßsignal ab­ geben.

Claims (12)

1. Sensor für Kraftfahrzeuge mit elektronischer Regelung oder Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens, insbesondere Fahr- und Bremsverhaltens und/oder der Schwingungs­ dämpfung, in Abhängigkeit von der Radgeschwindigkeit und von der Vertikalbeschleunigung des Rades oder der Radaufhängung bzw. der Fahrzeugaufbaubeschleunigung, dadurch gekennzeichnet, daß dieser durch Kombination und bauliche Vereinigung zweier oder meh­ rerer Wandlersysteme, insbesondere eines induktiven oder magnetoresistiven Meßwertaufnehmers (1, 1′), der an dem Fahrzeugaufbau nahe der Peripherie einer mit dem Rad rotierenden Zahnscheibe (6) angeordnet ist und ein der Drehbewegung des Rades proportionales elektri­ sches Signal liefert, mit einem Vertikalbeschleuni­ gungssensorsystem (2) zu einem Doppel- oder Mehrfach­ funktionssensor ausgestaltet ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandlersysteme in einem ge­ meinsamen Sensorgehäuse (3, 17, 22, 32, 50, 59) angeordnet sind und über eine gemeinsame Signalleitung, d.h. eine mehradrige Leitung, eine Koaxialleitung oder derglei­ chen, anschließbar sind.

3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Sensorgehäuse (17, 59) elektronische Schaltkreise (16, 58) zur Aufbereitung, Verstärkung und/oder Verarbeitung der Signale eines einzigen oder mehrerer der Wandlersysteme angeordnet sind.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bauteile der Wandler­ systeme Doppel- oder Mehrfachfunktion in dem Signal­ wandlungs- und/oder Signalverarbeitungsprozeß erfüllen.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vertikalbeschleu­ nigungssensorsystem (2) eine träge Masse (7, 12, 21, 30, 37, 44, 48, 57) besitzt, deren Lageänderung relativ zu einem mit dem Sensorgehäuse (3, 17, 22, 32, 50, 59) gekoppelten Bauteil oder Meßelement mit Hilfe einer piezoelektrischen (9), induktiven (27, 38), resistiven oder magnetoresistiven Meßeinrich­ tung (41, 53), mit Hilfe eines verstimmbaren Schwing­ kreises, durch Modulation einer Hochfrequenz-Schwin­ gung oder dergleichen ermittelbar ist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Meß­ wertaufnehmer (1) im wesentlichen aus einer (im mon­ tierten Zustand) aufrecht- oder schrägstehenden Spule mit einem Kern (4) besteht, der gleichzeitig als Wi­ derlager für eine Platte (9) aus piezoelektrischem Ma­ terial dient, auf der die träge Masse (7) des Verti­ kalbeschleunigungssensorsystems (2) aufliegt und ela­ stisch andrückbar ist.

7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die träge Masse (7) des Vertikal­ beschleunigungssensorsystems (2) durch Einbetten in einen Gummiblock (8) im Inneren des Sensorgehäuses (3) auf der piezoelektrischen Platte (9) elastisch gehal­ tert ist.

8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser im wesentli­ chen aus einer Spule besteht, die auf der der Zahn­ scheibe (6) zugewandten Seite einen Permanentma­ gnet-Kern (4′) und eine Drehzahl-Meßwicklung (24) und oberhalb des Kerns (4′) eine in vertikaler Richtung elastisch eingebettete träge Masse (21) mit einer Be­ schleunigungs-Meßwicklung (18) besitzt.

9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (12) des Vertikalbeschleunigungssenorsystems in einer Hal­ terung oder in Formschalen (13, 14) aus leitfähigem Gummi eingebettet ist, dessen innerer Widerstand von der Druck- oder Krafteinwirkung durch die träge Masse (12) abhängig und zur Ermittlung der Vertikalbeschleu­ nigung auswertbar ist.

10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vertikalbeschleu­ nigungssensorsystem (35) aus einer aufrecht- oder schrägstehenden Spule besteht, deren Kern sich aus ei­ nem oder mehreren im Sensorgehäuse ortsfest angeordne­ ten Permanentmagneten (36) und mindestens einem Perma­ nentmagneten (37), der durch Magnetkraft über dem ortsfesten oder zwischen zwei ortsfesten Permanentma­ gneten in der Schwebe gehalten ist und als träge Masse (37) zur Bestimmung der Vertikalbeschleunigung dient, zusammensetzt, und die mindestens eine Meßwicklung (38) trägt.

11. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Doppel­ funktionssensor ausgebildet ist und im wesentlichen aus einer aufrecht- oder schrägstehenden Spule (25) besteht, deren Kern sich aus mehreren auf einer Achse nebeneinander bzw. übereinander angeordneten Perma­ nentmagneten (29, 30, 31) zusammensetzt, von denen min­ destens ein Permanentmagnet (30) durch Magnetkraft zwischen ortsfesten Permanentmagneten (29, 31) oder über einem ortsfesten Permanentmagneten in der Schwebe gehalten ist, und daß die Spule sowohl Wicklungen (26, 27, 38) zur Ermittlung der Radgeschwindigkeit als auch zur Bestimnung der Vertikalbeschleunigung besitzt.

12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Doppel­ funktionssensor ausgebildet ist und im wesentlichen aus einem aufrecht- oder schrägstehenden Rohr (54) be­ steht, in dem mehrere Permanentmagnete (55, 56, 57) übereinander angeordnet sind, von denen mindestens ein Permanentmagnet (57) durch Magnetkraft zwischen orts­ festen Permanentmagneten (55, 56) oder über einem orts­ festen Permanentmagneten in der Schwebe gehalten ist, und daß außen an dem Rohr (54) zur Ermittlung der Rad­ geschwindigkeit als auch zur Bestimmung der Vertikal­ beschleunigung Körper (52, 53) aus magnetoresistivem Material angefügt sind.