EP3245479A1 - Sensoreinheit mit elektrischer verbindung des sensorgehäuses zum abführen elektrostatischer ladung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Sensoreinheit mit elektrischer verbindung des sensorgehäuses zum abführen elektrostatischer ladung eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP3245479A1
EP3245479A1 EP16701406.7A EP16701406A EP3245479A1 EP 3245479 A1 EP3245479 A1 EP 3245479A1 EP 16701406 A EP16701406 A EP 16701406A EP 3245479 A1 EP3245479 A1 EP 3245479A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
sensor unit
evaluation device
housing
motor vehicle
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16701406.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Bormann
Jens Gröger
Hartmut Schappler
Marek Swoboda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Europe BV
Original Assignee
Wabco GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wabco GmbH filed Critical Wabco GmbH
Publication of EP3245479A1 publication Critical patent/EP3245479A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/06—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for removing electrostatic charges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/032—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure affecting incoming signal, e.g. by averaging; gating undesired signals

Definitions

  • the invention relates to a sensor unit, e.g. a speed sensor for installation in a motor vehicle, a sensing and evaluation device with such a sensor unit and a motor vehicle or trailer so. Furthermore, the invention relates to a method for protecting electronic components of an evaluation device connected to a sensor unit via at least two connecting lines from excessive electrical voltages.
  • sensor units in the form of speed sensors in motor vehicles, e.g. for an anti-lock braking system (ABS) of an electronic braking system, used to detect the rotational speed of a wheel and to control the associated brake in response to this rotational movement.
  • ABS anti-lock braking system
  • the values measured by the sensor unit are transferred via at least two connecting lines to an evaluation device.
  • Such a sensor unit is shown for example in DE 10 2006 021 018 B4.
  • electrostatic charging occurs within individual galvanically separated parts of the motor vehicle.
  • the electrostatic charge is caused, for example, by the friction of the tires while driving.
  • the chassis parts, especially vehicle axles have no conductive connection to the vehicle frame, electrostatic charges can not be derived from the vehicle axle, whereby a constant increase in potential between the vehicle axle and vehicle frame is created. If a limit voltage is exceeded, the charge will flash over to the nearest electrically conductive part. Such flashovers occur in particular in the area of connecting lines between electrical sensor units and electronic evaluation devices.
  • ESD electrostatic discharge
  • surge protection devices such as e.g. direct Studentsnapssabieiter used, which produce an electrically conductive connection between otherwise galvanically decoupled vehicle parts and thus derive possible resulting electrostatic charges.
  • DE 9412038 U1 shows a device for connecting a sensor to a chassis of a vehicle.
  • This sensor has two wires, which are connectable to an evaluation, a third line wire, which is arranged to ground (GND).
  • GND ground
  • the sensor is surrounded by a cladding body of non-conductive plastic from which protrudes the third conductor wire.
  • This cladding body with the protruding third conductor wire is at least partially enclosed by a further cladding body made of conductive plastic, wherein the sensor is attached to the wheel support device by means of this further cladding body such that this wheel support device is conductively connected to ground via the third line wire.
  • the invention is therefore based on the object, a cost-effective arrangement and a method for the safe dissipation of electrostatic charge to protect electrical circuits, in particular the evaluation of a control unit, with little effort against overvoltages.
  • the invention solves this problem with a sensor unit having the features according to claim 1, with a sensing and evaluation device having the features according to claim 11, with a motor vehicle or trailer with the features according to claim 14 and with a method for protecting electronic components of an evaluation device too high electrical voltages with the features according to claim 15.
  • the sensor unit according to the invention is suitable for installation in a motor vehicle or trailer, being understood as a trailer dolly with a fifth wheel for receiving a semi-trailer.
  • the sensor unit has a sensor measurement setup for sensing at least one physical variable, an electrically conductive sensor housing partially or completely surrounded by the sensor measurement setup, and at least two connection lines.
  • the sensor measuring structure comprises the part of the sensor unit which is necessary for detecting the measured variable.
  • the sensor measurement structure basically comprises a magnet for generating a magnetic flux and a coil for detecting changes in the magnetic flux.
  • the sensor measurement setup of a temperature sensor essentially comprises a temperature-dependent resistor, e.g. PT100.
  • the sensor measuring structure can be connected to an evaluation device via the connecting lines of the sensor unit. Furthermore, the sensor unit with the sensor housing is galvanically connected to a conductive part of the motor vehicle or trailer, e.g. the vehicle axle, connectable.
  • the sensor unit For discharging existing electrostatic charge from the conductive part of the motor vehicle or trailer, the sensor unit has a predetermined discharge path between the electrically conductive sensor housing and a connection line of the sensor unit or between the electrically conductive sensor housing and the sensor measurement structure of the sensor unit.
  • the discharge path is advantageously the electrostatic charge via the sensor measurement and / or a connection line to the evaluation issued.
  • the discharge path is dimensioned such that the discharge path has a threshold voltage which is below the maximum permissible voltage of an evaluation device connected to the sensor unit.
  • the isolation voltage of the sensor unit is reduced so that the electrostatic charge can advantageously be derived from the conductive part of the motor vehicle or trailer, eg the vehicle axle, via the evaluation device without destroying this evaluation device.
  • a development of the invention provides to form the predetermined discharge path as a predetermined spark gap between the sensor housing and a connecting line of the sensor unit or between the sensor housing and the sensor measuring structure of the sensor unit.
  • Radio link is advantageously particularly simple design.
  • the spark gap is formed by a first contact, which is conductively connected to the sensor housing, and by a second contact, which is conductively connected to a connecting line or the sensor measuring structure of the sensor unit.
  • the two contacts are preferably opposite each other and have a predetermined distance from each other. Due to the design of the contacts and the
  • the threshold voltage or breakdown voltage can advantageously set exactly.
  • An alternative development of the invention provides to form the predetermined discharge path as a varistor between the sensor housing and a connecting line of the sensor unit or between the sensor housing and the sensor measuring structure of the sensor unit.
  • a varistor is a voltage-dependent resistor, which becomes abruptly smaller above a certain threshold voltage, ie in normal operation the resistance is very high and at overvoltage becomes almost instantaneously very small, so that advantageously the electrostatic charge can be dissipated.
  • Such an Charge path as a varistor is advantageously particularly simple to implement within a sensor unit.
  • the varistor has a threshold voltage which lies below the maximum permissible voltage of an evaluation device connected to the sensor unit.
  • the maximum allowable voltage of the evaluation device is given by the breakdown voltage of the weakest electrical component of the evaluation.
  • An alternative development of the invention provides to form the predetermined discharge path as a high-resistance resistor between the sensor housing and a connecting line of the sensor unit or between the sensor housing and the sensor measurement structure.
  • Such a discharge path as a high-resistance resistor is also advantageously particularly simple.
  • the high-resistance resistor between the sensor housing and a connecting line of the sensor unit has a resistance value between 100 kü and 1000 kQ. Due to the high resistance, the electrostatic charge can be discharged from the conductive part of the motor vehicle or trailer, e.g. the vehicle axle, are advantageously derived via the evaluation, without destroying the evaluation.
  • An alternative development of the invention provides to form the predetermined discharge path as a high-resistance potting compound between the sensor housing and a connecting line of the sensor unit or between the sensor housing and the sensor measurement structure of the sensor unit.
  • the sensor measurement structure of the sensor unit is encapsulated in a potting compound of epoxy or polyurethane base.
  • Such a discharge path as a high-impedance potting compound is also advantageously particularly simple design.
  • the high-resistance potting compound between the sensor housing and a connecting line of the sensor unit or between the sensor housing and the sensor measurement structure of the sensor unit such a resistivity in order to generate a resistance value of the predetermined discharge path between 100 kQ and 1000 kQ.
  • the potting compound can be given a predetermined electrical conductivity. Due to the high-resistance potting compound can thus advantageously the electrostatic charge from the conductive part of the motor vehicle or trailer, e.g. the vehicle axle, are derived via the evaluation, without destroying the evaluation.
  • the sensor unit is a speed sensor. Since there is electrostatic charge in the wheel area of a vehicle and this charge can not be deliberately dissipated because the chassis parts often have no conductive connection to the vehicle frame, the speed sensors mounted in the wheel area and the evaluation device associated therewith are particularly endangered by overvoltage. Now, if the speed sensor is the sensor unit according to the invention, can advantageously dissipate the existing electrostatic charge from the conductive part of the motor vehicle or trailer, without damaging the evaluation device connected to the speed sensor.
  • the o. G. Problem solved by means of a sensing and evaluation device wherein the sensing and evaluation device at least one sensor device described above and an evaluation device, e.g. in an axle modulator of an electronic brake system.
  • the sensing and evaluating device has a predetermined discharge path for discharging existing electrostatic charge from a conductive part of the motor vehicle or trailer, wherein the predetermined discharge path between the sensor housing of the sensor unit and a connecting line, which connects the sensor measuring structure of the sensor unit with the evaluation device, or is arranged between the sensor housing and the sensor measuring structure of the sensor unit.
  • Such a predetermined discharge path advantageously prevents build up of too much electrostatic charge within a conductive part of the motor vehicle or trailer which is connected to the sensor unit by dissipating the electrostatic charge via this discharge path and via the evaluation device.
  • the discharge path according to the invention is designed such that the voltage applied to the sensor unit insulation voltage is so low that the evaluation is not damaged by the discharged charge.
  • the evaluation device has a varistor, which is arranged in such a way as to protect the electronic components located in the evaluation device against destruction by overvoltage.
  • the varistor thus advantageously acts as protection against induced overvoltages, since it has a high resistance in normal operation, but becomes highly conductive in the event of overvoltage and thus intercepts the voltage spike.
  • the varistor in the evaluation device is arranged between a connecting line to ground (GND) and a connecting line which connects the sensor measuring structure of the sensor unit to the evaluation device.
  • GND ground
  • This arrangement of the varistor advantageously produces an additional protection of the evaluation device to the discharge path according to the invention, which is arranged in the sensor unit connected to the evaluation, against damage within the evaluation due to overvoltages, which may be caused by a spontaneous discharge of electrostatic charge.
  • a predetermined spark gap is arranged in the evaluation device between a connecting line to ground (GND) and a connecting line, which connects the sensor measuring structure of the sensor unit to the evaluation device.
  • This spark gap also advantageously serves as protection against induced overvoltages.
  • this spark gap is formed by two opposing contacts. Due to the design and arrangement of these contacts, a predetermined threshold voltage or breakdown voltage can be determined in consideration of the media located between the contacts, in which there is a derivative of the applied overvoltage.
  • the motor vehicle or the trailer has at least one sensor device described above and / or at least one sensing and evaluation device described above.
  • a motor vehicle or trailer advantageously requires fewer repairs due to defective control devices whose evaluation device is electrically connected to at least one sensor unit, since the evaluation device is advantageously protected against damage due to overvoltages by means of the discharge path according to the invention in the sensor unit.
  • the sensor unit has a sensor measurement setup for sensing at least one physical variable and a sensor housing partially or completely surrounded by the sensor measurement setup.
  • the sensor unit is electrically connected to the sensor housing with a conductive part of the motor vehicle or trailer, e.g. the vehicle axle, connected.
  • the electrostatic charge present in the conductive part of the motor vehicle or trailer is advantageously dissipated via a predetermined discharge path between the sensor housing and a connection line which connects the sensor measurement structure of the sensor unit to the evaluation device, or between the sensor housing and the sensor measurement structure of the sensor unit, while the measurement of the Sensor itself is not affected.
  • An overvoltage protection device in the form of a discharge path according to the invention in the sensor unit is particularly simple and inexpensive to implement, since further standardized circuits or evaluation devices for connection to the sensor unit can be used.
  • the electrostatic charge can thus be derived from the part of the motor vehicle or trailer to which the sensor unit is attached, via the connecting line and the evaluation device connected thereto, since the evaluation device usually has a grounding line connected to the vehicle frame. As a result, the electrostatic charge can advantageously no longer build up to the extent that would cause the destruction of the evaluation device during a discharge.
  • FIG. 1 shows a sensor unit with a discharge path designed as a predetermined radio path and an evaluation device connected to the sensor unit,
  • FIG. 2 shows a sensor unit with a discharge path designed as a varistor and an evaluation device connected to the sensor unit
  • FIG. 3 shows a sensor unit with a discharge path designed as a high-resistance resistor and an evaluation device connected to the sensor unit and
  • FIG. 3 shows a sensor unit with a discharge path designed as a high-resistance resistor and an evaluation device connected to the sensor unit and
  • FIG. 4 shows a sensor unit with a discharge path designed as a high-resistance potting compound and an evaluation device connected to the sensor unit.
  • FIG. 1 shows a sensor unit 2 with a predetermined discharge path 4 and an evaluation device 6 connected to the sensor unit 2.
  • a sensor unit 2 is now fastened to the vehicle axle 10 such that a conductive connection 14 exists between a sensor housing 12 and the vehicle axle 10, the discharge takes place via the sensor unit 2 and possibly leads to the destruction of the sensor unit 2 and / or one to the sensor unit 2 connected evaluation device 6.
  • the sensor unit 2 has a discharge path 4, which is designed so as to produce a signal in the conductive part of the motor vehicle or trailer, e.g. the vehicle axle 10, reliably dissipate existing electrostatic charge.
  • the predetermined discharge path 4 is arranged between the electrically conductive sensor housing 12 and a sensor measurement structure 16 within the sensor housing 12.
  • the sensor unit 2 shown in FIG. 1 corresponds to a speed sensor having a known sensor measurement structure 16.
  • This sensor measurement structure 16 essentially comprises a magnet for generating a magnetic flux and a coil for detecting a change in the magnetic flux.
  • the invention is not limited to the use of rotational speed sensors as the sensor unit 2.
  • any sensor units 2, which have an electrically conductive sensor housing 12 and are connected via at least two connecting lines 18 to other electrical devices, such as evaluation, are provided with a predetermined discharge path 4 to those connected via the connecting lines 18 to the sensor unit 2 electrical device to protect against overvoltage, which was caused by electrostatic charge, for example in the vehicle axle 10.
  • temperature sensors, pressure sensors, acceleration sensors, etc. can also be equipped with the discharge path 4 according to the invention.
  • the evaluation device 6 is connected to the vehicle frame 1 1 as a ground potential.
  • the evaluation device 6 In order to protect the evaluation device 6 in addition to the discharge path 4 from overvoltage, it can be provided with a voltage-dependent resistor 28, also called a varistor.
  • the varistor 28 is arranged between a ground connection line 30 and a connection line 32, which is connected to a connection line 18.
  • the predetermined discharge path 4 is formed as a predetermined spark gap 4.1.
  • the spark gap 4.1 is formed by a first contact, which is conductively connected to the sensor housing 12 and a second contact, which is conductively connected to a connecting line 18 of the sensor unit 2.
  • the contacts are arranged opposite each other and have a predetermined distance from each other.
  • the contacts in the sensor housing 12 are hermetically sealed and the sensor unit 2 filled with a gas.
  • This has the advantage that the breakdown voltage of the spark gap 4.1 is independent of impurities, moisture and air pressure. Due to the design of the contacts, the spacing of the contacts from each other and the choice of the gas located between the contacts advantageously the breakdown voltage can be determined at which the electrostatic charge is dissipated. This breakdown voltage is preferably dimensioned such that the evaluation device 6 is not damaged by the discharged charge.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of the invention in which the predetermined discharge path 4 between the sensor housing 12 and a connecting line 18 is formed as a varistor 4.2.
  • the varistor 4.2 is a voltage-dependent resistor which abruptly decreases above a certain threshold voltage.
  • the threshold voltage is preferably selected such that it lies below the maximum permissible voltage of an evaluation device 6 connected to the sensor unit 2.
  • the maximum permissible voltage of the evaluation device 6 is dependent on the breakdown voltage of the weakest component of this evaluation device 6.
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment of the invention in which the predetermined discharge path 4 between the sensor housing 12 and a connecting line 18 is formed as a high-resistance resistor 4.3.
  • the resistor 4.3 has a resistance value between 100 kQ and 1000 kO and is thus dimensioned such that the e.g. in the vehicle axle 10 induced electrostatic charge can be dissipated without destroying the evaluation device 6.
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of the invention in which the predetermined discharge path 4 between the sensor housing 12 and a connecting line 18 is formed as a high-resistance casting compound 4.4.
  • the high-resistance potting compound 4.4 is designed such that it has a specific resistance, which forms a resistance value of 100 kO to 1000 kQ of the discharge path 4.
  • the specific resistance is dependent on an enrichment of the casting compound 4.4 with conductive particles and the dimension of this casting compound 4.4.
  • the resistance of the high-resistance potting compound 4.4 is dimensioned such that the electrical current induced in the vehicle axle 10, for example, is dimensioned. can be discharged rust-static charge without destroying the evaluation device 6.
  • the discharge path 4 according to the invention can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner in the sensor unit 2, so that a sensing and evaluating device comprising such a sensor unit 2 and evaluation device 6 connected thereto has reliable overvoltage protection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit (2) zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Anhänger, wobei die Sensoreinheit einen Sensormessaufbau (16) zum Sensieren mindestens einer physikalischen Größe, ein den Sensormessaufbau (16) teilweise oder vollständig umgebenes Sensorgehäuse (12) und mindestens zwei Verbindungsleitungen (18) aufweist. Die Sensoreinheit (2) ist mit dem Sensorgehäuse (12) galvanisch mit einem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers und der Sensormessaufbau (16) ist über die Verbindungsleitungen (18) mit einer Auswerteeinrichtung (6) verbindbar. Zum Abführen vorhandener elektrostatischer Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers weist die Sensoreinheit (2) einen vorbestimmten Entladungspfad (4) zwischen dem elektrisch leitenden Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) oder zwischen dem Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) auf, so dass die elektrostatische Ladung über die mit der Sensoreinheit (2) verbundenen Auswerteeinrichtung (6) abgeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Sensier- und Auswertevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit (2) und einer Auswerteeinrichtung (6) sowie ein Kraftfahrzeug oder Anhänger mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit (2) und/oder wenigstens einer erfindungsgemäßen Sensier- und Auswertevorrichtung, und ein Verfahren zum Schützen der Auswerteeinrichtung (6).

Description

SENSOREINHEIT MIT ELEKTRISCHER VERBINDUNG DES
SENSORGEHÄUSES ZUM ABFÜHREN ELEKTROSTATISCHER LADUNG
EINES KRAFTFAHRZEUGS
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.
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.
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. Elektrische Schaltungen mit integrierten Bauelementen, wie sie in Auswerteein- einrichtungen, 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.
Um elektrische Schaltungen, wie Auswerteeinrichtungen in Steuergeräten, gegen Überspannungen zu schützen, werden herkömmlicherweise Überspannungsschutzvorrichtungen, wie z.B. direkte Überspannungsabieiter, eingesetzt, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen ansonsten galvanisch entkoppelten Fahrzeugteilen herstellen und somit mögliche entstehende elektrostatische Ladungen ableiten.
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.
Derartige Überspannungsabieiter 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Ent- ladungspfad als ein Varistor ist vorteilhafterweise besonders einfach innerhalb einer Sensoreinheit umzusetzen.
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.
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.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der hochohmige Widerstand zwischen dem Sensorgehäuse und einer Verbindungsleitung der Sensoreinheit einen Widerstandswert zwischen 100 kü und 1000 kQ 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.
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 Epo- xid- oder Polyurethan-Basis eingekapselt. Ein derartiger Entladungspfad als eine hochohmige Vergussmasse ist ebenfalls vorteilhafterweise besonders einfach aufgebaut.
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 kQ und 1000 kQ 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus den anhand der Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Sensoreinheit mit einem als vorbestimmte Funkentrecke ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung,
Fig. 2 eine Sensoreinheit mit einem als Varistor ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung,
Fig. 3 eine Sensoreinheit mit einem als hochohmigen Widerstand ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung und
Fig. 4 eine Sensoreinheit mit einem als hochohmige Vergussmasse ausgebildeten Entladungspfad und eine mit der Sensoreinheit verbundene Auswerteinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Sensoreinheit 2 mit einem vorbestimmten Entladungspfad 4 und eine mit der Sensoreinheit 2 verbundene Auswerteeinrichtung 6.
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.
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.
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.
Die in Fig. 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. Bevorzugt weist die in Fig. 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.
Über eine weitere elektrische Leitung 24 ist die Auswerteeinrichtung 6 mit dem Fahrzeugrahmen 1 1 als Massepotential verbunden.
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.
In dem in Fig. 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.
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. Fig. 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.
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.
Fig. 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.
Bevorzugt weist der Widerstand 4.3 einen Widerstandswert zwischen 100 kQ und 1000 kO 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.
Fig. 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.
Bevorzugt ist die hochohmige Vergussmasse 4.4 derart ausgestaltet, dass sie einen spezifischen Widerstand aufweist, welcher einen Widerstandswert von 100 kO bis 1000 kQ 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 elekt- rostatische Ladung abgeführt werden kann, ohne die Auswerteeinrichtung 6 zu zerstören.
Die vorstehend beschriebenen alternativen Ausführungsformen der Erfindung gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 unterscheiden sich lediglich in der Umsetzung der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Entladungspfades 4. Die unter Fig. 1 beschriebenen Funktionen des Entladungspfades 4 gelten somit in analoger Weise auch für die Ausgestaltungen gemäß den Fig. 2 bis Fig. 4.
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.
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.

Claims

Ansprüche
1. Sensoreinheit zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Anhänger, wobei die Sensoreinheit (2) einen Sensormessaufbau (16) zum Sensieren mindestens einer physikalischen Größe, ein den Sensormessaufbau (16) teilweise oder vollständig umgebendes Sensorgehäuse (12) und mindestens zwei Verbindungsleitungen (18) aufweist, wobei der Sensormessaufbau (16) über die Verbindungsleitungen (18) mit einer Auswerteeinrichtung (6) verbindbar ist und wobei die Sensoreinheit (2) mit dem Sensorgehäuse (12) galvanisch mit einem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinheit (2) einen vorbestimmten Entladungspfad (4) zwischen dem elektrisch leitenden Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) oder zwischen dem elektrisch leitenden Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) zum Abführen elektrostatischer Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs aufweist.
2. Sensoreinheit nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorbestimmte Entladungspfad (4) als vorbestimmte Funkenstrecke (4.1 ) zwischen dem Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) oder zwischen dem Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) ausgebildet ist.
3. Sensoreinheit nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
einen ersten Kontakt der Funkenstrecke (4.1 ), welcher leitend mit dem Sensorgehäuse (12) verbunden ist und
einen zweiten Kontakt der Funkenstrecke (4.1 ), welcher leitend mit einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) verbunden ist, wobei die beiden Kontakte einander gegenüberliegen und einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen.
4. Sensoreinheit nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorbestimmte Entladungspfad (4) als Varistor (4.2) zwischen dem Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) oder zwischen dem Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) ausgebildet ist.
5. Sensoreinheit nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Varistor (4.2) eine Schwellenspannung aufweist, welche unterhalb der maximal zulässigen Spannung einer mit der Sensoreinheit (2) verbundenen Auswerteeinrichtung (6) liegt, wobei die maximal zulässige Spannung durch die Durchschlagspannung des schwächsten elektrischen Bauteils der Auswerteeinrichtung (6) gegeben ist.
6. Sensoreinheit nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorbestimmte Entladungspfad (4) als ein hochohmiger Widerstand (4.3) zwischen dem Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) oder zwischen dem Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) ausgebildet ist.
7. Sensoreinheit nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch
einen Widerstandswert des hochohmigen Widerstandes (4.3) zwischen dem Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) zwischen 100 kO und 1000 kQ.
8. Sensoreinheit nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorbestimmte Entladungspfad (4) als eine hochohmige Vergussmasse (4.4) zwischen dem Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) oder zwischen dem Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) ausgebildet ist.
9. Sensoreinheit nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die hochohmige Vergussmasse (4.4) zwischen dem Sensorgehäuse (12) und einer Verbindungsleitung (18) der Sensoreinheit (2) einen derartigen spezifischen Widerstand aufweist, um einen Widerstandswert zwischen 100 kü und 1000 kQ des vorbestimmten Entladungspfades (4) zu erzeugen.
10. Sensoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinheit ein Drehzahlsensor ist.
11. Sensier- und Auswertevorrichtung zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder Anhänger, wobei die Sensier- und Auswertevorrichtung eine Sensoreinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüchen und eine Auswerteeinrichtung (6) aufweist,
gekennzeichnet durch
einen vorbestimmten Entladungspfad (4) zum Abführen elektrostatischer Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers, wobei der vorbestimmte Entladungspfad (4) zwischen dem Sensorgehäuse (12) der Sensoreinheit (2) und einer Verbindungsleitung (18), welche den Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) mit der Auswerteeinrichtung (6) verbindet, oder zwischen dem Sensorgehäuse (12) und dem Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) angeordnet ist.
12. Sensier- und Auswertevorrichtung nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (6) einen Varistor (28) aufweist, welcher derart angeordnet ist, um die in der Auswerteeinrichtung (6) befindlichen elektronischen Bauteile vor einer Zerstörung durch Überspannung zu schützen.
13. Sensier- und Auswertevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
der Varistor (28) in der Auswerteeinrichtung (6) zwischen einer Anschlussleitung zur Masse (30) und einer Anschlussleitung (32) zu einer Verbindungsleitung (18), welche den Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) mit der Auswerteeinrichtung (6) verbindet, angeordnet ist.
14. Kraftfahrzeug oder Anhänger,
gekennzeichnet durch
wenigstens eine Sensoreinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder
wenigstens eine Sensier- und Auswertevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13.
15. Verfahren zum Schützen von elektronischen Bauteilen einer mit einer Sensoreinheit (2) über mindestens zwei Verbindungsleitungen (18) verbundenen Auswerteeinrichtung (6) vor zu großen elektrischen Spannungen durch elektrostatische Aufladung, wobei die Sensoreinheit (2) einen Sensormessaufbau (16) zum Sensieren mindestens einer physikalischen Größe und ein den Sensormessaufbau (16) teilweise oder vollständig umgebenes Sensorgehäuse (12) aufweist und wobei die Sensoreinheit (2) mit dem Sensorgehäuse (12) galvanisch mit einem leitfähigen Teil eines Kraftfahrzeugs oder Anhängers verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
elektrostatische Ladung aus dem leitfähigen Teil des Kraftfahrzeugs oder Anhängers über einen vorbestimmten Entladungspfad (4) zwischen dem Sensorgehäuse (12) der Sensoreinheit (2) und einer Verbindungsleitung (18), welche den Sensormessaufbau (16) der Sensoreinheit (2) mit der Auswerteeinrichtung (6) verbindet, abgeführt wird.
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