EP3443359A1 - Raddrehzahlsensor und befestigungssystem zur montage eines raddrehzahlsensors - Google Patents

Raddrehzahlsensor und befestigungssystem zur montage eines raddrehzahlsensors

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EP3443359A1
EP3443359A1 EP17713661.1A EP17713661A EP3443359A1 EP 3443359 A1 EP3443359 A1 EP 3443359A1 EP 17713661 A EP17713661 A EP 17713661A EP 3443359 A1 EP3443359 A1 EP 3443359A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel speed
speed sensor
sensor element
wheel
carrier
Prior art date
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Ceased
Application number
EP17713661.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf ENDRES
Stephan Jonas
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.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP3443359A1 publication Critical patent/EP3443359A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/026—Housings for speed measuring devices, e.g. pulse generator
    • 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
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • 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
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451—Incremental encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices

Definitions

  • the present invention relates to the field of sensor technology in the field of drive technology for vehicles.
  • the invention relates to a wheel speed sensor for mounting on a vehicle axle.
  • Control units of safety systems such as anti-lock braking systems (ABS) or Electronic Stability Controls (ESP). From these signals information such as a single wheel speed or a wheel speed of a wheel of the vehicle as well as a vehicle speed can be determined. Most are each
  • the detection principle of a wheel speed is generally based on the evaluation of a magnetic signal of a fixedly connected to a wheel axle encoder wheel by a
  • the signal of the wheel speed sensor is via a
  • Wheel speed sensor is highly automated driving.
  • safety systems such as ABS and ESP must be designed to be redundant, thus ensuring a failure of a safety system is that until the intervention of the driver in the driving situation and beyond the failure of the safety system does not affect the behavior of the vehicle.
  • Equipping vehicles with a redundant set of wheel speed sensors per wheel is complicated and difficult with conventional wheel speed sensors, however, since two mounting positions must be provided for each wheel speed sensor on the independent wheel, which is usually hampered by the lack of suitable Verbmaschine tone.
  • both wheel speed sensors must be positioned correctly and as identical as possible to the encoder wheel in order to provide identical signals as possible, which, however, further complicates the mounting of the redundant wheel speed sensors on the wheel.
  • the sensor systems and sensor elements presented below can be of various types.
  • the individual elements described may be realized by hardware and / or software components, for example electronic components that can be manufactured by different technologies and include, for example, semiconductor chips, ASICs, microprocessors, digital signal processors, integrated electrical circuits, electro-optical circuits and / or passive components.
  • the solution presented below is based on a
  • Speed sensor with two sensor elements, each of which can be electrically contacted separately.
  • the design can be done in a compact housing as possible.
  • the invention relates to a
  • Wheel speed sensor for mounting on a vehicle axle, with a sensor housing, and a cable carrier, which in the
  • Sensor housing is arranged, wherein the line carrier has a first surface and a second surface facing away from the first surface, wherein a first
  • Wheel speed sensor element is arranged for detecting first physical quantities on the first surface of the cable carrier, and a second wheel speed sensor element for detecting second physical quantities is arranged on the second surface of the cable carrier.
  • Such a wheel speed sensor corresponds to the
  • Safety requirements of autonomous driving as it includes two wheel speed sensor elements, one of which can act as a redundant sensor. Further, it is due to the two-sided arrangement of the wheel speed sensor elements on the line carrier, in particular on a leadframe, constructed sufficiently compact so that it occupies little more space than a system with a single wheel speed sensor element and thus can be easily attached to the vehicle axle of a vehicle.
  • the wheel speed sensor elements are configured to detect the physical measured variables on the basis of an alternating magnetic field of a magnetic read track, wherein the magnetic read track is formed by a sensor wheel, which is arranged on the vehicle axle.
  • Multipole include in which magnets are used with changing polarity.
  • the surface of the multipole ring remote from the axis may comprise or form the read track.
  • the multipole ring may be inserted in a sealing ring of a wheel bearing of the vehicle.
  • Wheel speed sensor elements of the wheel speed sensor are of the wheel speed sensor
  • the physical quantities may include measures that, when passing portions of the read track with alternating magnetic
  • This alternating signal can be from an electronics in the
  • Wheel speed sensor elements for example, an ASIC
  • a measurement signal in particular a digital measurement signal to be converted.
  • the transmission of the measurement signal to the control unit can be used as a current signal, for example in the pulse width modulation method, in the two-level method or according to a serial
  • Sensor element in particular an AMR sensor element, a
  • GMR sensor element GMR sensor element, a TMR sensor element or a
  • the magnetic sensor element may be an active or passive electronic component.
  • the active sensor element allows a larger air gap and reacts even to the smallest changes in the magnetic field, so that a very accurate
  • Radfieresensorelement each an electric circuit for the treatment of the physical parameters.
  • the advantage is achieved that the wheel speed sensor elements can be made flexible.
  • the physical measures of the wheel speed sensor elements can be processed and, for example, in a digital
  • Measuring signal to be converted can be adapted to an interface with a control unit.
  • the electrical circuit may also have a corresponding one
  • Wheel speed sensor element mounted as a separate structural components on the cable carrier. Thereby, the advantage is achieved that the wheel speed sensor elements can be made flexible.
  • the wheel speed sensor elements can in this way with various electrical circuits and / or
  • the magnetic sensor element of the first Radfieresensorelements and the magnetic sensor element of the second Radfieresensorelements are formed differently. This achieves the advantage that a redundant sensor system.
  • the second Take over wheel speed sensor element In case of failure of the first wheel speed sensor element, the second Take over wheel speed sensor element.
  • both wheel speed sensor elements can be operated in parallel to obtain a more accurate measurement by averaging.
  • the magnetic sensor elements can be designed to use different detection principles.
  • a magnetic sensor element as
  • AMR sensor element formed and the other magnetic sensor element is designed as a GMR, TMR or Hall sensor element.
  • Wheel speed sensor element and second wheel speed sensor element are arranged on an end face of the cable carrier.
  • the advantage is achieved that the most accurate possible measurement of the physical parameters can be carried out.
  • the first wheel speed sensor element and the second wheel speed sensor element are arranged on an end face of the cable carrier.
  • Conduit carrier arranged.
  • the conductor carrier comprises a leadframe, the leadframe being formed from a metal, in particular copper.
  • the conductor carrier may further comprise a carrier plate, in which the leadframe is embedded.
  • Wheel speed sensor element has a first electrical connection for transmitting the first physical measured quantities, and the second wheel speed sensor element has a second electrical connection for transmitting the second physical measured variables.
  • the first electrical connection can be connected to a first controller via a first conductor arrangement for transmitting the first physical measured variables
  • the second electrical connection can be connected to a second controller via a second conductor arrangement for transmitting the second physical measured variables.
  • Measurements can be efficiently transmitted to determine the wheel speed to the first or second control.
  • the first controller and the second controller may each include a processor and a microprocessor, respectively.
  • the first controller and the second controller may each include a processor and a microprocessor, respectively.
  • Control and the second control can each for
  • the first controller and the second controller may be the same, or the first controller and the second controller may be components of a common control of the motor vehicle.
  • the controls can be part of a safety system of the vehicle such as an anti-lock braking system (ABS) or a
  • the first conductor arrangement and the second conductor arrangement may each comprise a two-pole electrical connection cable with a voltage supply line and a further line.
  • the further line can serve as a sensor ground.
  • About the power supply line can simultaneously
  • the first controller is configured to detect a first wheel speed based on the first physical measurements, and is the second controller
  • the controls can detect the wheel speed independently of one another and only on the basis of the physical measured variables detected by the associated wheel speed sensor element. Consequently Not only the wheel speed sensor elements themselves, but also the associated controls are redundant.
  • the first conductor arrangement and the second conductor arrangement are sheathed, at least in sections, by a common sheath. Furthermore, the first
  • Ladder arrangement and the second conductor arrangement may be formed at least in sections as a common conductor arrangement. This achieves the advantage that the first
  • Ladder arrangement and the second conductor arrangement can be arranged and stored in a space-saving manner in the vehicle.
  • the sensor housing is a
  • the housing in particular an injection molded housing.
  • the sensor housing may be formed of PBT (polybutylene terephthalate).
  • the sensor housing is connected by means of a fabric-fixed connection with the line carrier.
  • the housing can be manufactured by means of injection molding.
  • the conductor carrier may comprise sealing elements which are used in the injection molding of
  • Sensor housing enter a gas and liquid-tight connection with the sensor housing.
  • the invention relates to a
  • An attachment system for mounting a wheel speed sensor to a vehicle axle of a vehicle comprising a sensor housing and a cable carrier disposed in the sensor housing, the cable carrier having a first surface and a second surface facing away from the first surface, a first
  • Radcordieresensorelement is arranged for detecting first physical quantities on the first surface of the cable carrier, and wherein a second wheel speed sensor element for detecting second physical quantities on the further arranged on the vehicle axle, a sensor wheel with a magnetic reading track, and wherein the fastening system comprises a mounting adapter which is mountable to the vehicle axle, wherein the mounting adapter comprises a receptacle for receiving the sensor housing, wherein the receptacle is configured to align the first wheel speed sensor element and the second wheel speed sensor element for detecting the respective physical measured variables in the direction of the magnetic read track.
  • Vehicle axis and alignment with the magnetic read track can be done.
  • the receptacle is formed as a recess or breakthrough in the mounting adapter, wherein the sensor housing is insertable into the recess or the opening.
  • the fastening adapter comprises a flange for mounting, in particular for screw mounting, of the fastening adapter to the vehicle axle, in particular to a steering knuckle.
  • the invention can be implemented in hardware and / or software.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • Fig. 2a is a schematic representation
  • Wheel speed sensor on a sensor wheel
  • Fig. 2b is a schematic representation of a
  • Wheel speed sensor on a sensor wheel
  • Fig. 3 is a schematic representation of a
  • implementations may have such a feature or aspect with one or more other features or aspects of the others
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • Wheel speed sensor 100 according to one embodiment.
  • the wheel speed sensor 100 comprises a sensor housing 101, and a line carrier 103, which is arranged in the sensor housing 101, wherein the line carrier 103 is a first
  • Such a wheel speed sensor 100 corresponds to the
  • wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 where one of the two can act as a redundant sensor. Furthermore, it is due to the two-sided arrangement of
  • Wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 on a cable carrier 103 constructed sufficiently compact so that it takes up little more space than a system with a single
  • Wheel speed sensor element and thus can be easily attached to the vehicle axle of a vehicle, there to determine the speed of the corresponding wheel and forward, for example, to a control unit.
  • Wheel speed sensor element 107-2 may include a first magnetic sensor element 109-1 and a second magnetic sensor element 109-2 for detecting the physical quantities.
  • the first magnetic sensor element 109-1 and the second magnetic sensor element 109-2 may each comprise an AMR sensor element, a GMR sensor element, a TMR sensor element or a
  • the Hall sensor element include.
  • the magnetic sensor elements 109-1, 109-2 may be active or passive electronic components.
  • GMR global magnetoresistance effect
  • TMR tunnel magnetoresistance effect
  • Wheel speed sensor element 107-2 may further comprise a first electrical circuit 111-1 and a second electrical circuit 111-2 for processing the physical quantities.
  • the electric circuits 111-1, 111-2 can the
  • electric scarf circuits 111-1, 111-2 can adapt the measured variables to an interface with a control unit.
  • the electrical circuits 111-1, 111-2 can also provide a corresponding EMC compatibility of the measurement signal, so that appropriate EMC guidelines are met.
  • the electric circuit scarf 111-1, 111-2 may be formed as an integrated circuit on the line carrier 103.
  • the magnetic sensor element 109-1, 109-2 and the electric circuit 111-1, 111-2 of each wheel speed sensor element 107-1, 107-2 are mounted on the lead carrier 103 as separate structural components.
  • the wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 can in this way with various electrical circuits 111-1, 111-2 and / or sensor elements 109-1, 109-2 with
  • each wheel speed sensor 107-1, 107-2 are integrated on a common chip or implemented as a common chip.
  • Wheel speed sensor element 107-1 identical to the second
  • Wheel speed sensor element 107-2 performed to provide a redundant sensor system. In case of failure of the first
  • Wheel speed sensor element 107-1 may be the second
  • wheel speed sensor element 107-2 Take over wheel speed sensor element 107-2.
  • Sensor element 109-2 of the second wheel speed sensor element 107-2 be designed differently.
  • various detection principles may be used in a wheel speed sensor 100 to reduce or prevent the occurrence of errors based on one of the detection principles.
  • Wheel speed sensor element 107-2 each disposed on an end face of the cable carrier 103, in particular a front side, which faces a magnetic read track.
  • the conductor carrier 103 may comprise a leadframe.
  • the leadframe may be comb-shaped or frame-shaped and may be formed from a metal, in particular copper.
  • the sensor housing 101 may include an injection molded plastic housing such as PBT.
  • the wheel speed sensor elements 107-1, 107-2, in particular the magnetic sensor elements 109-1, 109-2 and the electrical circuits 111-1, 111-2 may be covered in an epoxy layer or by a
  • the sensor housing 101 can be manufactured by means of an injection molding process and can
  • FIG. 2a shows a schematic representation of a
  • Wheel speed sensor 100 on the encoder wheel 200 according to a
  • the encoder wheel 200 may comprise a multi-pole ring in which magnets with alternating polarity are used.
  • the surface of the multipole ring remote from the axis may form the read track 201.
  • the multipole ring may be inserted in a sealing ring of a wheel bearing of the vehicle.
  • the wheel speed sensor 100 is connected via a first conductor arrangement 203-1 to a first controller 205-1 and via a second conductor arrangement 203-2 to a second controller 205-2.
  • the first wheel speed sensor element 107-1 may have a first electrical connection for transmitting the first physical measured quantities
  • the second wheel speed sensor element 107-2 may have a second electrical connection for transmitting the second physical measured variables.
  • the first electrical connection can be via the first
  • Conductor assembly 203-1 be connected to the first controller 205-1 to transmit the first physical measurements. Furthermore, the second electrical connection via the second
  • Ladder arrangement 203-2 be connected to the second controller 205-2 to transmit the second physical measurements.
  • the first controller 205-1 and the second controller 205-2 may each include a processor and a microprocessor, respectively.
  • the first controller 205-1 and the second controller 205-2 can be connected to a first energy source 207-1 or a second energy source 207-2 for energy supply, or to a common energy source, in particular a vehicle battery.
  • the first conductor arrangement 203-1 and the second conductor arrangement 203-2 may each comprise a two-pole electrical connection cable with a power supply line and a further line.
  • the further line can serve as a sensor ground.
  • About the power supply line can simultaneously
  • Sensor signal or measurement signal, in particular the physical Measured variables are transmitted to the corresponding controller 205-1, 205-2.
  • the first conductor arrangement 203-1 and the second conductor arrangement 203-2 are encased, at least in sections, by a common jacket.
  • the first conductor arrangement 203-1 and the second conductor arrangement 203-2 can be space-savingly arranged or laid in a common wheel sensor cable in the vehicle.
  • the wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 can be mounted on both surfaces 105-1, 105-2 of the
  • Line carrier 103 are connected separately from each other with the Radsensortiv.
  • the first controller 205 - 1 may be configured to detect a first wheel speed on the basis of the first physical measured variables. Further, the second controller 205-2 may be configured to detect a second wheel speed based on the second physical measurements. The first controller 205-1 and the second controller 205-2 may be part of a controller of the vehicle.
  • the controller may be a security systems such as a
  • ABS Anti-lock braking system
  • the controller may detect the first wheel speed and the second wheel speed and form, for example, an average of the wheel speeds. Further, the control unit in case of failure of a wheel speed sensor element 107-1, 107-2 and / or the associated control 205-1, 205-2, the wheel speed on the basis of the measurement signal of the other
  • Wheel speed sensor element 107-1 detect 107-2.
  • Fig. 2b shows a schematic representation of
  • Wheel speed sensor 100 to the encoder wheel 200 according to another embodiment.
  • Fig. 2b only one conductor assembly 209 is shown, which the wheel speed sensor 100 with a controller 211 with
  • a measurement signal 215 is transmitted from the wheel speed sensor 100 to the controller 211.
  • Wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 of the wheel speed sensor 100 detect a changing magnetic field.
  • the physical quantities may include physical quantities detected by the wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 as the portions of the alternating magnetic pole direction read track 201 pass.
  • This alternating signal can be converted by an electronic unit in the wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 (for example an ASIC) into a measuring signal 215, in particular a digital measuring signal.
  • the transmission of the measurement signal 215 to the controller 211 can be used as a current signal, for example in the pulse width modulation method, in
  • Two-level method or according to a serial data protocol, or as a voltage signal Two-level method or according to a serial data protocol, or as a voltage signal.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a
  • Mounting system 300 for the wheel speed sensor 100 with a mounting adapter 301 according to one embodiment.
  • the fastening system 300 in FIG. 3 is mounted on a vehicle axle of a vehicle, wherein a sensor wheel 200 with a magnetic read track 201 is arranged on the vehicle axle.
  • the fastening system 300 includes one, one
  • Mounting adapter 301 which is mountable to a stub axle 307 on the vehicle axle, wherein the mounting adapter 301 comprises a receptacle for receiving the sensor housing (not shown in Fig. 3), and wherein the receptacle is formed, the wheel speed sensor perpendicular to the magnetic read track 201 from to finish.
  • the inclusion may be as a recess or breakthrough in the
  • Fixing adapter 301 may be formed.
  • the sensor housing 101 can be inserted into the recess or the opening.
  • the fastening adapter 301 in FIG. 3 comprises a flange 305 for mounting the fastening adapter to the steering knuckle 307.
  • the flange can be fastened to the steering knuckle 307 by means of a fastening screw 303.
  • the wheel speed sensor 309 includes first and second wheel speed sensor elements on two opposing sides
  • Radcordieresensorelement can be arranged that end face of the wheel speed sensor 309, which in an attachment of the wheel speed sensor 309 in the
  • Attachment adapter 301 of the magnetic read track 201 faces.
  • An essential advantage of the concept of a redundant wheel speed sensor 100 presented here is that the space requirement of the wheel speed sensor 100 does not increase or only substantially increases despite redundant design of the wheel speed sensor elements, so that existing shoring concepts can be further pursued.
  • Wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 on the line carrier 103 the attachment of the wheel speed sensor 100 in an application-specific holder for correct positioning of the measuring elements in comparison to a conventional
  • Wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 in the wheel speed sensor 100 no increased footprint of the wheel speed sensor 100 compared to a conventional wheel speed sensor with a wheel speed sensor element.
  • the wheel speed sensor 100 can be installed with the redundant wheel speed sensor elements 107-1, 107-2 at the same installation position in the vehicle as a conventional wheel speed sensor with only one

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Raddrehzahlsensor (100) zur Montage an einer Fahrzeugachse, mit einem Sensorgehäuse (101), und einem Leitungsträger (103), beispielsweise ein Leadframe, welcher in dem Sensorgehäuse (101) angeordnet ist, mit einer ersten Oberfläche (105-1) und einer von der ersten Oberfläche (105-1) abgewandten zweiten Oberfläche (105-2), wobei ein erstes Raddrehzahlsensorelement (107-1) zum Erfassen von ersten physikalischen Messgrößen auf der ersten Oberfläche (105-1) des Leitungsträgers (103) angeordnet ist, und wobei ein zweites Raddrehzahlsensorelement (107-2) zum Erfassen von zweiten physikalischen Messgrößen auf der zweiten Oberfläche (105-2) des Leitungsträgers (103) angeordnet ist. Speziell können beide Sensorelemente Magnetfelder einer magnetischen Lesespur erfassen. Bei den Sensoren kann es sich um AMR-, GMR- oder TMR-Sensoren oder um Hallelemente handeln, beide Sensoren können baugleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.

Description

Raddrehzahlsensor und Befestigungssystem zur Montage eines Raddrehzahlsensors
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Sensorik im Bereich der Antriebstechnik für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Raddrehzahlsensor zur Montage an einer Fahrzeugachse .
TECHNISCHER HINTERGRUND Raddrehzahlsensoren in Fahrzeugen liefern Signale an
Steuergeräte von Sicherheitssystemen wie Antiblockiersystemen (ABS) oder Elektronische Stabilitätskontrollen (ESP) . Aus diesen Signalen können Informationen wie eine Einzelraddrehzahl oder eine Radgeschwindigkeit eines Rades des Fahrzeugs sowie eine Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden. Meist ist jedes
Einzelrad des Fahrzeugs mit einem eigenen Raddrehzahlsensor ausgestattet. Das Detektionsprinzip einer Raddrehzahl beruht in der Regel auf der Auswertung eines magnetischen Signals eines mit einer Radachse fest verbundenen Geberrades durch ein
magnetosensitives Messelement des Raddrehzahlsensors. Das Signal des Raddrehzahlsensors wird dabei über eine
Kabelverbindung an das Steuergerät (ECU, electronic control unit) weitergeleitet. Um den Anforderungen zukünftiger Sicherheitssysteme in
Fahrzeugen gerecht zu werden, ist es notwendig, jedes Einzelrad mit einem Paar redundanter Raddrehzahlsensoren auszustatten, um bei einem Ausfall eines der beiden Raddrehzahlsensoren ein zuverlässiges Eingreifen des Sicherheitssystems zu ermöglichen. Ein Beispiel für eine Anwendung eines redundanten
Raddrehzahlsensors ist hochautomatisiertes Fahren. Hierbei müssen Sicherheitssysteme wie ABS und ESP redundant ausgeführt werden, damit bei Ausfall eines Sicherheitssystems gewährleistet ist, dass bis zum Eingriff des Fahrers in die Fahrsituation und darüber hinaus der Ausfall des Sicherheitssystems das Verhalten des Fahrzeugs nicht beeinflusst. Fahrzeuge mit einem redundanten Satz Raddrehzahlsensoren pro Rad auszustatten ist mit konventionellen Raddrehzahlsensoren jedoch aufwändig und schwierig, da zwei Montagepositionen für jeweils einen Raddrehzahlsensor am Einzelrad vorgesehen werden müssen, was in der Regel durch das Fehlen geeigneter Verbausteilen erschwert wird. Ferner müssen beide Raddrehzahlsensoren korrekt und möglichst identisch zum Geberrad positioniert werden, um möglichst identische Signale zu liefern, was die Montage der redundanten Raddrehzahlsensoren am Rad jedoch zusätzlich erschwert .
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Konzept für einen Raddrehzahlsensor zu schaffen, welcher den Sicherheitsanforderungen des hochautomatisierten Fahrens genügt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Die im Folgenden vorgestellten Sensorsysteme und Sensorelemente können von verschiedener Art sein. Die einzelnen beschriebenen Elemente können durch Hardware- und oder Softwarekomponenten realisiert sein, beispielsweise elektronische Komponenten, die durch verschiedene Technologien hergestellt werden können und zum Beispiel Halbleiterchips, ASICs, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, integrierte elektrische Schaltungen, elektrooptische Schaltungen und/oder passive Bauelemente umfassen . Die im Folgenden vorgestellte Lösung basiert auf einem
Drehzahlsensor mit zwei Sensorelementen, die jeweils separat elektrisch kontaktierbar sind. Die Ausführung kann in einem möglichst kompakten Gehäuse erfolgen.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen
Raddrehzahlsensor zur Montage an einer Fahrzeugachse, mit einem Sensorgehäuse, und einem Leitungsträger, welcher in dem
Sensorgehäuse angeordnet ist, wobei der Leitungsträger eine erste Oberfläche und eine von der ersten Oberfläche abgewandte zweite Oberfläche aufweist, wobei ein erstes
Raddrehzahlsensorelement zum Erfassen von ersten physikalischen Messgrößen auf der ersten Oberfläche des Leitungsträgers angeordnet ist, und ein zweites Raddrehzahlsensorelement zum Erfassen von zweiten physikalischen Messgrößen auf der zweiten Oberfläche des Leitungsträgers angeordnet ist.
Ein solcher Raddrehzahlsensor entspricht den
Sicherheitsanforderungen des autonomen Fahrens, da er zwei Raddrehzahlsensorelemente umfasst, wobei einer der beiden als redundanter Sensor fungieren kann. Ferner ist er aufgrund der beidseitigen Anordnung der Raddrehzahlsensorelemente auf dem Leitungsträger, insbesondere auf einem Leadframe, ausreichend kompakt aufgebaut, so dass er nur wenig mehr Platz einnimmt als ein System mit einem einzigen Raddrehzahlsensorelement und damit einfach an der Fahrzeugachse eines Fahrzeugs angebracht werden kann .
Gemäß einer Ausführungsform sind die Raddrehzahlsensorelemente ausgebildet, die physikalischen Messgrößen auf der Basis eines wechselnden Magnetfelds einer magnetischen Lesespur zu erfassen, wobei die magnetische Lesespur von einem Geberrad ausgebildet wird, welches an der Fahrzeugachse angeordnet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Raddrehzahl effizient auf der Basis des wechselnden Magnetfelds des Geberrades erfasst werden kann . Das Geberrad mit der magnetischen Lesespur kann einen
Multipolring umfassen, in welchem Magnete mit wechselnder Polrichtung eingesetzt sind. Die von der Achse abgewandte Oberfläche des Multipolrings kann die Lesespur aufweisen oder bilden. Der Multipolring kann in einem Dichtring eines Radlagers des Fahrzeugs eingesetzt sein.
Bei der Drehung des Geberrades können die
Raddrehzahlsensorelemente des Raddrehzahlsensors ein
wechselndes Magnetfeld erfassen. Die physikalischen Messgrößen können Messgrößen umfassen, welche beim Vorbeilaufen von Abschnitten der Lesespur mit wechselnder magnetischer
Polrichtung von den Raddrehzahlsensorelementen erfasst werden. Dieses Wechselsignal kann von einer Elektronik in den
Raddrehzahlsensorelementen (beispielsweise einem ASIC) in ein Messsignal, insbesondere ein digitales Messsignal, umgewandelt werden. Die Übertragung des Messsignals zum Steuergerät kann als Stromsignal, beispielsweise im Pulsweitenmodulationsverfahren, im Zwei-Pegel-Verfahren oder gemäß einem seriellen
Datenprotokoll, oder als Spannungssignal erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen das erste
Raddrehzahlsensorelement und das zweite
Raddrehzahlsensorelement jeweils ein magnetisches
Sensorelement, insbesondere ein AMR-Sensorelement , ein
GMR-Sensorelement , ein TMR-Sensorelement oder ein
Hall-Sensorelement, zum Erfassen der physikalischen Messgrößen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die
Raddrehzahlsensorelemente effizient die physikalischen
Messgrößen erfassen können.
Das magnetische Sensorelement kann ein aktives oder passives elektronisches Bauteil sein. Das aktive Sensorelement lässt einen größeren Luftspalt zu und reagiert bereits auf kleinste Änderungen im Magnetfeld, so dass eine sehr genaue
Raddrehzahlmessung realisiert werden kann. Gemäß einer Ausführungsform umfassen das erste
Raddrehzahlsensorelement und das zweite
Raddrehzahlsensorelement jeweils einen elektrischen Schalkreis zur Aufbereitung der physikalischen Messgrößen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Raddrehzahlsensorelemente flexibel ausgeführt sein können.
Durch die zugehörigen elektrischen Schaltkreise können die physikalischen Messgrößen der Raddrehzahlsensorelemente aufbereitet werden und beispielsweise in ein digitales
Messsignal umgewandelt werden. Ferner können die Messgrößen an eine Schnittstelle mit einem Steuergerät angepasst werden. Der elektrische Schaltkreis kann auch eine entsprechende
EMV-Verträglichkeit des Messsignals liefern, so dass
entsprechende EMV-Richtlinien eingehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind das magnetische Sensorelement und der elektrische Schaltkreis eines jeden
Raddrehzahlsensorelements als separate bauliche Komponenten auf dem Leitungsträger montiert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Raddrehzahlsensorelemente flexibel ausgeführt sein können .
Die Raddrehzahlsensorelemente können auf diese Art und Weise mit verschiedenen elektrischen Schaltkreisen und/oder
Sensorelementen, mit unterschiedlichen Funktionalitäten, betrieben werden. Änderungen in der Ausführung der magnetischen Sensorelemente sind damit bei der Fertigung des
Raddrehzahlsensors leichter zu implementieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste
Raddrehzahlsensorelement baugleich zu dem zweiten
Raddrehzahlsensorelement ausgeführt, oder sind das magnetische Sensorelement des ersten Raddrehzahlsensorelements und das magnetische Sensorelement des zweiten Raddrehzahlsensorelements unterschiedlich ausgebildet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein redundantes Sensorsystem. Bei Ausfall des ersten Raddrehzahlsensorelements kann das zweite Raddrehzahlsensorelement übernehmen. Alternativ können auch beide Raddrehzahlsensorelemente parallel betrieben werden, um eine genauere Messung durch Mittelwertbildung zu erzielen. Die magnetischen Sensorelemente können ausgebildet sein, unterschiedliche Detektionsprinzipien zu verwenden.
Beispielsweise ist ein magnetisches Sensorelement als
AMR-Sensorelement ausgebildet und das andere magnetische Sensorelement ist als GMR-, TMR- oder Hall-Sensorelement ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste
Raddrehzahlsensorelement und zweite Raddrehzahlsensorelement an einer Stirnseite des Leitungsträgers angeordnet sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine möglichste genaue Messung der physikalischen Messgrößen erfolgen kann. Insbesondere sind das erste Raddrehzahlsensorelement und das zweite
Raddrehzahlsensorelement an der gleichen Stirnseite des
Leitungsträgers angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Leitungsträger ein Leadframe, wobei das Leadframe aus einem Metall, insbesondere Kupfer, geformt ist. Der Leitungsträger kann ferner eine Trägerplatte umfassen, in welche das Leadframe eingebettet ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das erste
Raddrehzahlsensorelement einen ersten elektrischen Anschluss zur Übertragung der ersten physikalischen Messgrößen auf, und weist das zweite Raddrehzahlsensorelement einen zweiten elektrischen Anschluss zur Übertagung der zweiten physikalischen Messgrößen auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erfassten physikalischen Messgrößen bzw. die auf den Messgrößen basierenden Messsignale effizient zur Ermittlung der Raddrehzahl beispielsweise an eine Steuerung übermittelt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste elektrische Anschluss über eine erste Leiteranordnung zur Übertragung der ersten physikalischen Messgrößen mit einer ersten Steuerung verbindbar, und ist der zweite elektrische Anschluss über eine zweite Leiteranordnung zur Übertragung der zweiten physikalischen Messgrößen mit einer zweiten Steuerung verbindbar. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erfassten physikalischen
Messgrößen effizient zur Ermittlung der Raddrehzahl an die erste bzw. zweite Steuerung übermittelt werden können.
Die erste Steuerung und die zweite Steuerung können jeweils einen Prozessor bzw. einen Mikroprozessor umfassen. Die erste
Steuerung und die zweite Steuerung können jeweils zur
Energieversorgung mit einer separaten Energiequelle oder einer gemeinsamen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, verbunden sein. Ferner können die erste Steuerung und die zweite Steuerung gleich sein, bzw. können die erste Steuerung und die zweite Steuerung Komponenten einer gemeinsamen Steuerung des Kraftfahrzeugs sein. Die Steuerungen können Teil eines Sicherheitssystems des Fahrzeugs wie einem Antiblockiersystem (ABS) oder einer
Elektronische Stabilitätskontrolle (ESP) sein.
Die erste Leiteranordnung und die zweite Leiteranordnung können jeweils ein zweipoliges elektrisches Anschlusskabel mit einer Spannungsversorgungsleitung und einer weiteren Leitung umfassen. Die weitere Leitung kann als Sensormasse dienen. Über die Spannungsversorgungsleitung kann gleichzeitig ein
Sensorsignal, insbesondere die physikalischen Messgrößen, übermittelt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerung ausgebildet, auf der Basis der ersten physikalischen Messgrößen eine erste Raddrehzahl zu erfassen, und ist die zweite Steuerung
ausgebildet, auf der Basis der zweiten physikalischen Messgrößen eine zweite Raddrehzahl zu erfassen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Steuerungen unabhängig voneinander und nur auf Basis der von dem zugehörigen Raddrehzahlsensorelement erfassten physikalischen Messgrößen die Raddrehzahl erfassen können. Somit sind nicht nur die Raddrehzahlsensorelemente selbst, sondern auch die zugehörigen Steuerungen redundant.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Leiteranordnung und die zweite Leiteranordnung zumindest abschnittsweise von einem gemeinsamen Mantel ummantelt. Ferner können die erste
Leiteranordnung und die zweite Leiteranordnung zumindest abschnittsweise als gemeinsame Leiteranordnung ausgebildet sein. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die erste
Leiteranordnung und die zweite Leiteranordnung platzsparend in dem Fahrzeug angeordnet bzw. verlegt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Sensorgehäuse ein
Kunststoffgehäuse, insbesondere ein Spritzgussgehäuse. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Gehäuse besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden kann. Das Sensorgehäuse kann aus PBT (Polybutylenterephthalat) gebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Sensorgehäuse mittels einer stofffesten Verbindung mit dem Leitungsträger verbunden . Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Befestigung des Sensorgehäuses an dem Leitungsträger erfolgen kann. Das Gehäuse kann mittels Spritzgießen gefertigt werden. Der Leitungsträger kann Dichtelemente umfassen, die beim Spritzgießen des
Sensorgehäuses eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung mit dem Sensorgehäuse eingehen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein
Befestigungssystem zur Montage eines Raddrehzahlsensors an einer Fahrzeugachse eines Fahrzeugs, wobei der Raddrehzahlsensor ein Sensorgehäuse und einen Leitungsträger umfasst, welcher in dem Sensorgehäuse angeordnet ist, wobei der Leitungsträger eine erste Oberfläche und eine von der ersten Oberfläche abgewandte zweite Oberfläche aufweist, wobei ein erstes
Raddrehzahlsensorelement zum Erfassen von ersten physikalischen Messgrößen auf der ersten Oberfläche des Leitungsträgers angeordnet ist, und wobei ein zweites Raddrehzahlsensorelement zum Erfassen von zweiten physikalischen Messgrößen auf der zweiten Oberfläche des Leitungsträgers angeordnet ist, wobei ferner an der Fahrzeugachse ein Geberrad mit einer magnetischen Lesespur angeordnet ist, und wobei das Befestigungssystem einen Befestigungsadapter umfasst, welcher an der Fahrzeugachse montierbar ist, wobei der Befestigungsadapter eine Aufnahme zum Aufnehmen des Sensorgehäuses umfasst, wobei die Aufnahme ausgebildet ist, das erste Raddrehzahlsensorelement und das zweite Raddrehzahlsensorelement zum Erfassen der jeweiligen physikalischen Messgrößen in Richtung der magnetischen Lesespur auszurichten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine effiziente Befestigung des Raddrehzahlsensors an der
Fahrzeugsachse und eine Ausrichtung auf die magnetische Lesespur erfolgen können. Gemäß einer Ausführungsform ist die Aufnahme als Aussparung oder Durchbruch in dem Befestigungsadapter geformt, wobei das Sensorgehäuse in die Aussparung oder den Durchbruch einsetzbar ist . Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Befestigungsadapter einen Flansch zur Montage, insbesondere zur Schraubmontage, des Befestigungsadapters an der Fahrzeugachse, insbesondere an einem Achsschenkel. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Befestigungsadapter effizient an dem Fahrzeug angebracht werden kann. Der Befestigungsadapter kann beispielsweise an einem Radlager des Fahrzeugs erfolgen.
Die Erfindung kann in Hardware und/oder Software realisiert werden .
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Ausführungsbeispiele werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Raddrehzahlsensors ; Fig. 2a eine schematische Darstellung
Raddrehzahlsensors an einem Geberrad;
Fig. 2b eine schematische Darstellung eines
Raddrehzahlsensors an einem Geberrad; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines
Befestigungssystems für einen Raddrehzahlsensor,
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische
Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche
spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Wenngleich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform bezüglich nur einer von mehreren
Implementierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein derartiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen
Implementierungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann.
Weiterhin sollen in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke „enthalten", „haben", „mit" oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassen" einschließend sein. Die Ausdrücke „gekoppelt" und „verbunden" können zusammen mit Ableitungen davon verwendet worden sein. Es versteht sich, dass derartige Ausdrücke dazu verwendet werden, um anzugeben, dass zwei Elemente unabhängig davon miteinander kooperieren oder interagieren, ob sie in direktem physischem oder elektrischem Kontakt stehen oder nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Außerdem ist der Ausdruck „beispielhaft" lediglich als ein Beispiel aufzufassen anstatt der Bezeichnung für das Beste oder Optimale. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Raddrehzahlsensors 100 gemäß einer Ausführungsform.
Der Raddrehzahlsensor 100 umfasst ein Sensorgehäuse 101, und einem Leitungsträger 103, welcher in dem Sensorgehäuse 101 angeordnet ist, wobei der Leitungsträger 103 eine erste
Oberfläche 105-1 und eine von der ersten Oberfläche 105-1 abgewandte zweite Oberfläche 105-2 aufweist, wobei ein erstes Raddrehzahlsensorelement 107-1 zum Erfassen von ersten physikalischen Messgrößen auf der ersten Oberfläche 105-1 des Leitungsträgers 103 angeordnet ist, und wobei ein zweites Raddrehzahlsensorelement 107-2 zum Erfassen von zweiten physikalischen Messgrößen auf der zweiten Oberfläche 105-2 des Leitungsträgers 103 angeordnet ist.
Ein solcher Raddrehzahlsensor 100 entspricht den
Sicherheitsanforderungen des autonomen Fahrens, da er zwei
Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 umfasst, wobei einer der beiden als redundanter Sensor fungieren kann. Ferner ist er aufgrund der beidseitigen Anordnung der
Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 auf einem Leitungsträger 103 ausreichend kompakt aufgebaut, so dass er nur wenig mehr Platz einnimmt als ein System mit einem einzigen
Raddrehzahlsensorelement und damit einfach an der Fahrzeugachse eines Fahrzeugs angebracht werden kann, um dort die Drehzahl des entsprechenden Rades zu bestimmen und beispielsweise an ein Steuergerät weiterzuleiten.
Das erste Raddrehzahlsensorelement 107-1 und das zweite
Raddrehzahlsensorelement 107-2 können ein erstes magnetisches Sensorelement 109-1 bzw. ein zweites magnetisches Sensorelement 109-2 zum Erfassen der physikalischen Messgrößen umfassen. Das erste magnetische Sensorelement 109-1 und das zweite magnetische Sensorelement 109-2 können jeweils ein AMR-Sensorelement , ein GMR-Sensorelement , ein TMR-Sensorelement oder ein
Hall-Sensorelement umfassen. Die magnetischen Sensorelemente 109-1, 109-2 können aktive oder passive elektronisches Bauteile sein .
Somit können zur Erfassung der physikalischen Messgrößen gängige physikalische Messprinzipien wie AMR (anisotroper
magnetoresistiver Effekt) , GMR (giant magnetoresitive effect) , TMR (tunnel magnetoresistance effect) und Hall angewendet werden .
Das erste Raddrehzahlsensorelement 107-1 und das zweite
Raddrehzahlsensorelement 107-2 können ferner einen ersten elektrischen Schalkreis 111-1 bzw. einen zweiten elektrischen Schaltrkeis 111-2 zur Aufbereitung der physikalischen Messgrößen umfassen . Die elektrischen Schalkreise 111-1, 111-2 können die
physikalischen Messgrößen der Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 aufbereitet und beispielsweise in ein digitales Messsignal umwandeln. Ferner können elektrischen Schalkreise 111-1, 111-2 die Messgrößen an eine Schnittstelle mit einem Steuergerät anpassen. Die elektrischen Schalkreise 111-1, 111-2 können auch eine entsprechende EMV-Verträglichkeit des Messsignals liefern, so dass entsprechende EMV-Richtlinien eingehalten werden.
Die elektrischen Schalkreise 111-1, 111-2 können als integrierte Schaltung auf dem Leitungsträger 103 ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind das magnetische Sensorelement 109-1, 109-2 und der elektrische Schaltkreis 111-1, 111-2 eines jeden Raddrehzahlsensorelements 107-1, 107-2 als separate bauliche Komponenten auf dem Leitungsträger 103 montiert.
Die Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 können auf diese Art und Weise mit verschiedenen elektrischen Schaltkreisen 111-1, 111-2 und/oder Sensorelementen 109-1, 109-2 mit
unterschiedlichen Funktionalitäten betrieben werden. Änderungen in der Ausführung der magnetischen Sensorelemente 109-1, 109-2 sind damit bei der Fertigung des Raddrehzahlsensors 100 leichter zu implementieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das magnetische Sensorelement 109-1, 109-2 und der zugehörige elektrische Schaltkreis 111-1, 111-2 eines jeden Raddrehzahlsensors 107-1, 107-2 auf einem gemeinsamen Chip integriert bzw. als gemeinsamer Chip implementiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste
Raddrehzahlsensorelement 107-1 baugleich zu dem zweiten
Raddrehzahlsensorelement 107-2 ausgeführt, um ein redundantes Sensorsystem zu schaffen. Bei Ausfall des ersten
Raddrehzahlsensorelements 107-1 kann das zweite
Raddrehzahlsensorelement 107-2 übernehmen. Alternativ können auch beide Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 parallel betrieben werden, um eine genauere Messung durch
Mittelwertbildung zu erzielen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können jedoch auch das magnetische Sensorelement 109-1 des ersten
Raddrehzahlsensorelements 107-1 und das magnetische
Sensorelement 109-2 des zweiten Raddrehzahlsensorelements 107-2 unterschiedlich ausgebildet sein.
Somit können verschiedene Detektionsprinzipien (beispielsweise AMR-GMR, GMR-Hall) in einem Raddrehzahlsensor 100 verwendet werden, um das Auftreten von Fehlern, welche auf einem der Detektionsprinzipien beruhen, zu verringern oder zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste
Raddrehzahlsensorelement 107-1 und das zweite
Raddrehzahlsensorelement 107-2 jeweils an einer Stirnseite des Leitungsträgers 103 angeordnet, insbesondere einer Stirnseite, die einer magnetischen Lesespur zugewandt ist.
Der Leitungsträger 103 kann ein Leadframe umfassen. Das Leadframe kann kämm- oder rahmenförmig sein und kann aus einem Metall, insbesondere Kupfer, geformt sein.
Das Sensorgehäuse 101 kann ein Spritzgussgehäuse aus einem Kunststoff wie PBT umfassen. Die Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2, insbesondere die magnetischen Sensorelemente 109-1, 109-2 und die elektrischen Schaltkreise 111-1, 111-2 können in eine Epoxidschicht bedeckt sein bzw. von einer
Epoxidschicht umgeben sein. Das Sensorgehäuse 101 kann mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden und kann
Stoffschlüssig mit dem Leitungsträger 103 verbunden sein. Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung eines
Raddrehzahlsensors 100 an dem Geberrad 200 gemäß einer
Ausführungsform. Das Geberrad 200 kann einen Multipolring umfassen, in welchem Magnete mit wechselnder Polrichtung eingesetzt sind. Die von der Achse abgewandte Oberfläche des Multipolrings kann die Lesespur 201 bilden. Der Multipolring kann in einem Dichtring eines Radlagers des Fahrzeugs eingesetzt sein.
In Fig. 2a ist der Raddrehzahlsensor 100 über eine erste Leiteranordnung 203-1 mit einer ersten Steuerung 205-1 und über eine zweite Leiteranordnung 203-2 mit einer zweiten Steuerung 205-2 verbunden.
Das erste Raddrehzahlsensorelement 107-1 kann einen ersten elektrischen Anschluss zur Übertragung der ersten physikalischen Messgrößen aufweisen, und das zweite Raddrehzahlsensorelement 107-2 kann einen zweiten elektrischen Anschluss zur Übertragung der zweiten physikalischen Messgrößen aufweisen.
Der erste elektrische Anschluss kann über die erste
Leiteranordnung 203-1 zur Übertragung der ersten physikalischen Messgrößen mit der ersten Steuerung 205-1 verbunden sein. Ferner kann der zweite elektrische Anschluss über die zweite
Leiteranordnung 203-2 zur Übertragung der zweiten physikalischen Messgrößen mit der zweiten Steuerung 205-2 verbunden sein. Die erste Steuerung 205-1 und die zweite Steuerung 205-2 können jeweils einen Prozessor bzw. einen Mikroprozessor umfassen. Die erste Steuerung 205-1 und die zweite Steuerung 205-2 können zur Energieversorgung mit einer ersten Energiequelle 207-1 bzw. einer zweiten Energiequelle 207-2, oder mit einer gemeinsamen Energiequelle, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, verbunden sein .
Die erste Leiteranordnung 203-1 und die zweite Leiteranordnung 203-2 können jeweils ein zweipoliges elektrisches Anschlusskabel mit einer Spannungsversorgungsleitung und einer weiteren Leitung umfassen. Die weitere Leitung kann als Sensormasse dienen. Über die Spannungsversorgungsleitung kann gleichzeitig ein
Sensorsignal bzw. Messsignal, insbesondere die physikalischen Messgrößen, an die entsprechende Steuerung 205-1, 205-2 übermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Leiteranordnung 203-1 und die zweite Leiteranordnung 203-2 zumindest abschnittsweise von einem gemeinsamen Mantel ummantelt. Somit können die erste Leiteranordnung 203-1 und die zweite Leiteranordnung 203-2 platzsparend in einem gemeinsamen Radsensorkabel in dem Fahrzeug angeordnet bzw. verlegt werden. Die Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 können auf beiden Oberflächen 105-1, 105-2 des
Leitungsträgers 103 getrennt voneinander mit dem Radsensorkabel verbunden werden.
Die erste Steuerung 205-1 kann ausgebildet sein, auf der Basis der ersten physikalischen Messgrößen eine erste Raddrehzahl zu erfassen. Ferner kann die zweite Steuerung 205-2 ausgebildet sein, auf der Basis der zweiten physikalischen Messgrößen eine zweite Raddrehzahl zu erfassen. Die erste Steuerung 205-1 und die zweite Steuerung 205-2 können Teil eines Steuergeräts des Fahrzeugs sein. Das Steuergerät kann einem Sicherheitssysteme wie beispielsweise einem
Antiblockiersystem (ABS) oder einer Elektronischen
Stabilitätskontrolle (ESP) zugeordnet sein. Das Steuergerät kann die erste Raddrehzahl und die zweite Raddrehzahl erfassen und beispielsweise einen Mittelwert der Raddrehzahlen bilden. Ferner kann das Steuergerät bei Ausfall eines Raddrehzahlsensorelements 107-1, 107-2 und/oder der zugehörigen Steuerung 205-1, 205-2 die Raddrehzahl auf der Basis des Messsignals des anderen
Raddrehzahlsensorelements 107-1, 107-2 erfassen.
Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung des
Raddrehzahlsensors 100 an dem Geberrad 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In Fig. 2b ist nur eine Leiteranordnung 209 gezeigt, welche den Raddrehzahlsensor 100 mit einer Steuerung 211 mit
angeschlossener Energiequelle 213 verbindet. Über die Leiteranordnung 209 wird ein Messsignal 215 von dem Raddrehzahlsensor 100 zur Steuerung 211 übertragen.
Bei der Drehung des Geberrades 200 können die
Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 des Raddrehzahlsensors 100 ein wechselndes Magnetfeld erfassen. Die physikalischen Messgrößen können physikalische Messgrößen umfassen, welche beim Vorbeilaufen von Abschnitten der Lesespur 201 mit wechselnder magnetischer Polrichtung von den Raddrehzahlsensorelementen 107-1, 107-2 erfasst werden. Dieses Wechselsignal kann von einer Elektronik in den Raddrehzahlsensorelementen 107-1, 107-2 (beispielsweise einem ASIC) in ein Messsignal 215, insbesondere ein digitales Messsignal, umgewandelt werden. Die Übertragung des Messsignals 215 zur Steuerung 211 kann als Stromsignal, beispielsweise im Pulsweitenmodulationsverfahren, im
Zwei-Pegel-Verfahren oder gemäß einem seriellen Datenprotokoll, oder als Spannungssignal erfolgen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines
Befestigungssystems 300 für den Raddrehzahlsensor 100 mit einem Befestigungsadapter 301 gemäß einer Ausführungsform.
Das Befestigungssystem 300 in Fig. 3 ist an einer Fahrzeugachse eines Fahrzeugs montiert, wobei an der Fahrzeugachse ein Geberrad 200 mit einer magnetischen Lesespur 201 angeordnet ist.
Das Befestigungssystem 300 umfasst einen, einem
Befestigungsadapter 301, welcher an einem Achsschenkel 307 an der Fahrzeugachse montierbar ist, wobei der Befestigungsadapter 301 eine Aufnahme zum Aufnehmen des Sensorgehäuses (nicht gezeigt in Fig. 3) umfasst, und wobei die Aufnahme ausgebildet ist, den Raddrehzahlsensor senkrecht zu der magnetischen Lesespur 201 aus zurichten . Die Aufnahme kann als Aussparung oder Durchbruch in dem
Befestigungsadapter 301 geformt sein. Das Sensorgehäuse 101 kann in die Aussparung oder den Durchbruch einsetzbar sein. Der Befestigungsadapter 301 in Fig. 3 umfasst einen Flansch 305 zur Montage des Befestigungsadapters an dem Achsschenkel 307. Der Flansch kann dabei mittels einer Befestigungsschraube 303 an dem Achsschenkel 307 befestigt sein.
Der Raddrehzahlsensor 309 umfasst ein erstes und ein zweites Raddrehzahlsensorelement auf zwei gegenüberliegenden
Oberflächen des Leitungsträgers des Raddrehzahlsensors 309, wobei in Fig. 3 nur ein Raddrehzahlsensorelement 311 auf einer Oberflächenseite gezeigt ist. Das erste und das zweite
Raddrehzahlsensorelement können derjenigen Stirnseite des Raddrehzahlsensors 309 angeordnet sein, welche bei einer Befestigung des Raddrehzahlsensors 309 in dem
Befestigungsadapter 301 der magnetischen Lesespur 201 zugewandt ist.
Ein wesentlicher Vorteil des hier vorgestellten Konzepts eines redundanten Raddrehzahlsensors 100 ist, dass sich der Raumbedarf des Raddrehzahlsensors 100 trotz redundanter Ausführung der Radrehzahlsensorelemente nicht oder nur wesentlich vergrößert, so dass bestehende Verbaukonzepte weiter verfolgt werden können.
Insbesondere wird durch die redundante Anbringung der
Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 auf dem Leitungsträger 103 die Anbringung des Raddrehzahlsensors 100 in einem applikationsspezifischen Halter zur korrekten Positionierung der Messelemente im Vergleich zu einem konventionellen
Raddrehzahlsensor nicht zusätzlich erschwert. Ferner entsteht durch die redundante Anbringung der
Raddrehzahlsensorelemente 107-1, 107-2 in dem Raddrehzahlsensor 100 kein erhöhter Platzbedarf des Raddrehzahlsensors 100 im Vergleich zu einem konventionellen Raddrehzahlsensor mit einem Raddrehzahlsensorelement. Somit kann der Raddrehzahlsensor 100 mit den redundanten Raddrehzahlsensorelementen 107-1, 107-2 an der gleichen Verbauposition im Fahrzeug verbaut werden wie ein konventioneller Raddrehzahlsensor mit nur einem
Raddrehzahlsensorelement . BEZUGSZEICHENLISTE
100 Raddrehzahlsensor
101 Sensorgehäuse
103 Leitungsträger
105-1 erste Oberfläche
105-2 zweite Oberfläche
107-1 erstes Raddrehzahlsensorelement
107-2 zweites Raddrehzahlsensorelement 109-1 erstes magnetisches Sensorelement
109-2 zweites magnetisches Sensorelement
111-1 erster elektrischer Schalkreise
111-2 zweiter elektrischer Schalkreise 200 Geberrad
201 magnetische Lesespur
203-1 erste Leiteranordnung
203-2 zweite Leiteranordnung
205-1 erste Steuerung
205-2 zweite Steuerung
207-1 erste Energiequelle
207-2 zweite Energiequelle
209 Leiteranordnung
211 Steuerung
213 Energiequelle
215 Messsignal
300 Befestigungssystem
301 Befestigungsadapter
303 Befestigungsschraube
305 Flansch
307 Achsschenkel
309 Raddrehzahlsensor
311 Raddrehzahlsensorelement

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Raddrehzahlsensor (100) zur Montage an einer Fahrzeugachse, mit : einem Sensorgehäuse (101); und einem Leitungsträger (103), welcher in dem Sensorgehäuse (101) angeordnet ist, wobei der Leitungsträger (103) eine erste Oberfläche (105-1) und eine von der ersten Oberfläche (105-1) abgewandte zweite Oberfläche (105-2) aufweist; wobei ein erstes Raddrehzahlsensorelement (107-1) zum Erfassen von ersten physikalischen Messgrößen auf der ersten Oberfläche (105-1) des Leitungsträgers (103) angeordnet ist, und wobei ein zweites Raddrehzahlsensorelement (107-2) zum Erfassen von zweiten physikalischen Messgrößen auf der zweiten Oberfläche (105-2) des Leitungsträgers (103) angeordnet ist.
2. Raddrehzahlsensor (100) nach Anspruch 1, wobei die
Raddrehzahlsensorelemente (107-1, 107-2) ausgebildet sind, die physikalischen Messgrößen auf der Basis eines wechselnden Magnetfelds einer magnetischen Lesespur (201) zu erfassen, wobei die magnetische Lesespur (201) von einem Geberrad (200) ausgebildet wird, welches an der Fahrzeugachse angeordnet ist.
3. Raddrehzahlsensor (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Raddrehzahlsensorelement (107-1) und das zweite
Raddrehzahlsensorelement (107-2) jeweils ein magnetisches Sensorelement (109-1, 109-2), insbesondere ein
AMR-Sensorelement , ein GMR-Sensorelement , ein TMR-Sensorelement oder ein Hall-Sensorelement, zum Erfassen der physikalischen Messgrößen umfassen.
4. Raddrehzahlsensor (100) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei das erste Raddrehzahlsensorelement (107-1) und das zweite Raddrehzahlsensorelement (107-2) jeweils einen elektrischen Schalkreis (111-1, 111-2) zur Aufbereitung der physikalischen Messgrößen umfassen.
5. Raddrehzahlsensor (100) nach Anspruch 3 und 4, wobei das magnetische Sensorelement (109-1, 109-2) und der elektrische Schaltkreis (111-1, 111-2) eines jeden
Raddrehzahlsensorelements (107-1, 107-2) als separate bauliche Komponenten auf dem Leitungsträger (103) montiert sind.
6. Raddrehzahlsensor (100) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei das erste Raddrehzahlsensorelement (107-1) baugleich zu dem zweiten Raddrehzahlsensorelement (107-2) ausgeführt ist, oder wobei das magnetische Sensorelement (109-1) des ersten Raddrehzahlsensorelements (107-1) und das magnetische Sensorelement (109-2) des zweiten Raddrehzahlsensorelements (107-2) unterschiedlich ausgebildet sind.
7. Raddrehzahlsensor (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Raddrehzahlsensorelement (107-1) und das zweite Raddrehzahlsensorelement (107-2) an einer Stirnseite des Leitungsträgers (103) angeordnet sind.
8. Raddrehzahlsensor (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Leitungsträger (103) ein Leadframe umfasst, wobei das Leadframe aus einem Metall, insbesondere Kupfer, geformt ist.
9. Raddrehzahlsensor (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Raddrehzahlsensorelement (107-1) einen ersten elektrischen Anschluss zur Übertragung der ersten physikalischen Messgrößen aufweist, und wobei das zweite Raddrehzahlsensorelement (107-2) einen zweiten elektrischen Anschluss zur Übertragung der zweiten physikalischen Messgrößen aufweist .
10. Raddrehzahlsensor (100) nach Anspruch 9, wobei der erste elektrischen Anschluss über eine erste Leiteranordnung (203-1) zur Übertragung der ersten physikalischen Messgrößen mit einer ersten Steuerung (205-1) verbindbar ist, und wobei der zweite elektrische Anschluss über eine zweite Leiteranordnung (203-2) zur Übertragung der zweiten physikalischen Messgrößen mit einer zweiten Steuerung (205) verbindbar ist.
11. Raddrehzahlsensor (100) nach Anspruch 10, wobei die erste Steuerung (205-1) ausgebildet ist, auf der Basis der ersten physikalischen Messgrößen eine erste Raddrehzahl zu erfassen, und wobei die zweite Steuerung (205-2) ausgebildet ist, auf der Basis der zweiten physikalischen Messgrößen eine zweite
Raddrehzahl zu erfassen.
12. Raddrehzahlsensor (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die erste Leiteranordnung (203-1) und die zweite Leiteranordnung (203-2) zumindest abschnittsweise von einem gemeinsamen Mantel ummantelt sind.
13. Raddrehzahlsensor (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Sensorgehäuse (101) ein Kunststoffgehäuse, insbesondere ein Spritzgussgehäuse, ist.
14. Befestigungssystem (300) zur Montage eines
Raddrehzahlsensors (100) an einer Fahrzeugachse eines Fahrzeugs, wobei der Raddrehzahlsensor (100) ein Sensorgehäuse (101) und einen Leitungsträger (103) umfasst, welcher in dem Sensorgehäuse (101) angeordnet ist, wobei der Leitungsträger (103) eine erste Oberfläche (105-1) und eine von der ersten Oberfläche (105-1) abgewandte zweite Oberfläche (105-2) aufweist, wobei ein erstes Raddrehzahlsensorelement (107-1) zum Erfassen von ersten physikalischen Messgrößen auf der ersten Oberfläche (105-1) des Leitungsträgers (103) angeordnet ist, und wobei ein zweites Raddrehzahlsensorelement (107-2) zum Erfassen von zweiten physikalischen Messgrößen auf der zweiten Oberfläche (105-2) des Leitungsträgers (103) angeordnet ist, wobei ferner an der Fahrzeugachse ein Geberrad (200) mit einer magnetischen Lesespur (201) angeordnet ist; und wobei das Befestigungssystem (300) einen Befestigungsadapter (301) umfasst, welcher an der Fahrzeugachse montierbar ist, wobei der Befestigungsadapter (301) eine Aufnahme zum Aufnehmen des Sensorgehäuses (101) umfasst, wobei die Aufnahme ausgebildet ist, das erste Raddrehzahlsensorelement (107-1) und das zweite Raddrehzahlsensorelement (107-2) zum Erfassen der jeweiligen physikalischen Messgrößen in Richtung der magnetischen Lesespur (201) auszurichten.
15. Befestigungssystem (300) nach Anspruch 14, wobei die Aufnahme als Aussparung oder Durchbruch in dem
Befestigungsadapter (301) geformt ist, und wobei das
Sensorgehäuse (101) in die Aussparung oder den Durchbruch einsetzbar ist.
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