JP2004517299A - アクティブ式磁界センサ、その使用、方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、時間的に周期性の磁界を信号出力部（３７，３１）の時間的に周期性のセンサ信号に変換するための少なくとも１個の磁気センサ要素（１０，２１，３６）と、電子式信号評価回路とを備え、磁界センサがセンサインターフェースを経て給電される、アクティブ式磁界センサ、特に車輪軸受センサユニットに関する。磁気センサ要素の周期的な信号（３８，３９）のアクティブ式電気的処理が、それぞれセンサ信号に対応する、評価回路の別々の２つまたはそれ以上の信号チャンネルで行われる。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載のアクティブ式磁界センサと、請求項２５に記載のこの磁界センサの使用と、請求項２２の前提部分に記載の車輪軸受センサユニットと、請求項２３の前提部分に記載の自動車制御装置と、請求項２６の前提部分に記載の方法に関する。
【０００２】
欧州特許出願公開第０７３６１８３号明細書により、自動車の車輪の回転速度を測定するために、アクティブ式磁界センサを使用することが知られている。このセンサは電子式アンチロックコントロールシステム（ＡＢＳ）とドライビングダイナミクスコントロールシステム（ＥＳＰ，ＴＣＳ）のための特に車速を検出するために必要であり、従って広く普及している。
【０００３】
アクティブ式センサは車輪と共に回転するいわゆる磁気エンコーダの磁界を検出する。このエンコーダは往々にして、Ｎ極磁化部／Ｓ極磁化部の交代する列を備えた永久磁石リングとして形成されている。更に、アクティブ式センサは回転速度情報を、電流インターフェースを経て電子式ブレーキ制御装置（ＥＣＵ）に伝送することが一般的である。
【０００４】
今日、多くの自動車において、アンチロックブレーキとドライビングダイナミクスコントロールのために、磁化された本体からなるエンコーダが使用される。このエンコーダは車輪軸受の回転するリングに機械的に連結されている。その際例えば、車輪軸受シール自体がエンコーダ磁化部を備えている。更に、アクティブ式センサのためのトランスミッタホイールとして、鋼製の歯車または多孔ディスクのような強磁性エンコーダ、例えば磁化された車輪軸受シールを使用することが一般的である。
【０００５】
更に、車輪回転速度のほかに回転方向も検出するアクティブ式センサが知られている。独国特許出願第１９６３４７１５．７号明細書には、回転するエンコーダの回転状態を検出するための装置が記載されている。アクティブ式センサは磁気抵抗式の抵抗要素を備えている。この抵抗要素は磁界信号を受け取り、この磁界信号を変調器に伝送する。この変調器は車輪回転速度に依存して電流信号を変調する。ブレーキ制御装置に案内された電流信号はパルス状に符号化される。この場合、２つの振幅を有するパルスが伝送される。大きな振幅を有するパルスの間隔は、車輪回転速度を示す。独国特許出願第１９６３４７１５．７号明細書によれば、このパルスの間で程度の差があるにせよ短いパルスポーズ内で、個々の状況ビットを伝達することができる。この場合、伝送されるビットの１つの状態が車輪の回転方向に関する情報を含んでいる。
【０００６】
独国特許出願第１９９１１７７４．８号明細書には、上記の回転速度センサのためのインターフェースが記載されている。このインターフェースの場合、回転方向情報とその妥当性が２ビット情報として８ビット語内に含まれる。この８ビット語は各々の回転速度パルスの後で送信される。
【０００７】
更に、ホール効果に基づくアクティブ式センサ要素が入手可能である（ＴＬＥ４９４２、インフィネオン・テクノロジー・アーゲー（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ） ミュンヘン）。このセンサ要素は出力信号を電流インターフェースの形で提供する。この出力信号は回転速度のほかに回転方向情報も符号化して伝送する。発生した信号は同じ振幅の簡単な方形波電流パルスからなっている。この場合、回転方向に関する追加情報はパルス幅によって符号化されている。
【０００８】
自動車の車輪回転速度検出装置は高い精度で動作し、信頼性があり、そして低コストで製作可能でなければならない。更に、ほとんどの場合、供されるスペースが非常に制限される。車輪回転速度センサは更に、長い時間にわたって厳しい周囲条件にさらされるので、上記の要求を満たすことができるようにするために、特別な構造的手段が必要である。
【０００９】
ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサまたはＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサのような、磁気抵抗効果に基づく公知の車輪回転速度センサの場合、車輪回転速度情報のほかに同時に回転方向に関する情報が伝送される、制御されるブレーキシステムでの使用のために、アクティブ式センサの出力部の信号周期の数が、磁化されたエンコーダではエンコーダ回転中センサ要素のそばを通過するＮ極／Ｓ極交代の数に一致し、強磁性トランスデューサ（トランスミッタ）の場合歯／間隙交代の数に一致する。すなわち、センサ出力部のパルスは各々の磁化部交代に一致している。
【００１０】
これに関連して指摘すると、アンチロックコントロールシステムの場合規格に従って現在では、エンコーダの外周（読取りトラック）を約４８対のＮ極／Ｓ極に分割することが一般的である。
【００１１】
本発明は、車輪回転速度検出装置における分解能と情報多彩性を高めることによって、自動車の走行状態を制御するための既存のシステムを改良せんとするものである。例えば、高い分解能によって制動距離を短縮することができる一層正確なアンチロックコントロールシステムを提供することが望まれている。
【００１２】
そこで、本発明は、請求項１記載の、車輪回転速度を検出するためのアクティブ式磁界センサを提案する。
【００１３】
本発明によれば、公知のセンサと比べて、エンコーダの極の交代あたりの発生信号パルスに関して高められた角度分解能を得ることができ、同時に回転速度パルスと時間的に同期して伝送される回転方向信号を提供することができる、アクティブ式車輪回転速度センサが提案される。
【００１４】
本発明による車輪回転速度センサは好ましくは、時間依存の周期的な磁界を、時間依存のる周期的な電気センサ信号に変換するための磁気センサ要素を含んでいる。この場合、２つの信号出力部でそれぞれ、周期的な電気センサ信号が発生し、この信号が互いに±ψの位相のずれを有する。独立した周期的な信号によって特に、エンコーダの回転方向を検出することができる。
【００１５】
本発明によるセンサは異なる作用の磁気トランスデューサ（磁気トランスミッタ）によって製作可能である。例えば磁気抵抗式センサ要素またはホールセンサ要素が使用可能である。
【００１６】
本発明では、磁気抵抗式センサ要素として、特性曲線を線形化するためのそれ自体公知のバーバーポール構造体を備えた装置を使用することができる。しかし、センサ要素として、例えば平面内に配置された電気ブリッジ回路内において、バーバーポール構造体を備えていない磁気抵抗要素を使用することができる。この場合、センサ平面の垂線は、エンコーダトラックの垂線に対して垂直におよびエンコーダの回転方向に対して垂直に向けられる。これによって、エンコーダ運動中センサ要素内で３６０°回転するエンコーダのベクトル成分が利用される。その際一般的に、回転速度センサの場合に常に存在する空隙に基づいて、永久磁石がセンサ平面のすぐ上で回転する公知の角度センサの場合のように、センサ要素内に存在する磁界感知材料からなるすべての場が、完全に磁界で満たされない。
【００１７】
ホール効果に従って動作するトランスデューサ要素として好ましくは、それ自体公知の差動型ホール素子が使用される。この差動型ホール素子は特に、共通の１つの中央領域と、所定の量だけ互いにずれている２つの外側領域を備えている。
【００１８】
回転運動の大きさを検出するために更に、パルス発生器が必要である。このパルス発生器は本発明ではエンコーダと呼ばれる。エンコーダは、インクリメンタルの角度目盛り、いわゆるエンコーダトラックを、均一な目盛りの形で刻印した機械要素である。回転速度検出の例では、エンコーダは回転するホイールに機械的に連結され、エンコーダトラックは車両に定置されて固定されたセンサによって、空隙を介して接触しないで磁気的に感知される。
【００１９】
本発明による装置で使用可能なエンコーダは外周の範囲に、永久磁石材料または強磁性材料を含んでいる。
【００２０】
強磁性材料からなるエンコーダの場合、エンコーダは好ましくはほぼ全体が強磁性材料からなっている。特に有利な強磁性エンコーダは例えば歯／隙間または孔／ウェブの列のような構造体を外周に沿って備えている、鋼製歯車または多孔ディスクである。
【００２１】
強磁性エンコーダと共に、センサ要素として、誘導コイル、磁気抵抗構造体およびホール素子が使用可能である。この場合、この種のエンコーダの場合、永久磁化が弱いので、一般的にセンサ要素に取付けられる永久磁石が必要である。
【００２２】
永久磁化可能な材料を含むエンコーダである場合には、好ましくは外周の範囲に多極磁化部が取付けられる。この多極磁化部は特に、永久磁石材料の交代するＮ極とＳ極の磁化部の列の形をしている。多極はエンコーダ外周に沿ってインクリメンタル角度目盛りを形成する。
【００２３】
リング状のエンコーダの場合、領域がディスク状エンコーダの外周面またはディスク面に設けることができるいわゆる円形のエンコーダトラックを形成する。
【００２４】
本発明において、アクティブ式センサとは、その運転のために外部の電気的なエネルギー供給部を必要とするセンサであると理解される。
【００２５】
センサ要素としてホール素子が使用されると、エンコーダとして好ましくは永久磁石エンコーダまたは強磁性エンコーダが設けられる。
【００２６】
センサ要素は周期的な磁気信号を周期的な電気信号に変換する。この電気信号の周期は、時間的な電圧信号または電流信号として、エンコーダのインクリメンタル角度ピッチを１倍または複数倍表示する。
【００２７】
磁気抵抗センサは好ましくはＡＭＲセンサまたはＧＭＲセンサである。ＡＭＲ原理による磁気抵抗センサが特に有利に使用される。
【００２８】
磁界感知構造体がセンサ要素上に好ましくは平面状に配置され、特にセンサ要素の共通の主平面上に配置される。構造体は評価回路と共に、磁界の強さと方向に依存して電気信号を発生する。
【００２９】
センサ要素に配置された、磁界を測定するためのセンサ回路（トランスデューサ）は好ましくはブリッジ回路（例えばホイートストンブリッジ）、多重ブリッジ（ブリッジアレー）または部分ブリッジの形に取付けられる。多重ブリッジは２つ以上の部分ブリッジを備えたブリッジ回路である。部分ブリッジとは、一緒に完全なブリッジ（ホイートストンブリッジ）を生じるセンサ回路の一部であると理解される。本発明による部分ブリッジは好ましくは、エンコーダ回転に応じて時間的に変化する磁界に依存して、発生した信号を互いに位相ψだけずらすように、互いに配置されている。
【００３０】
センサ要素では好ましくは、互いに独立した２個の部分コンバータが使用される。この部分コンバータは間隔ｄだけ互いにずらされているかあるいは角度Φだけ互いに回転している。
【００３１】
上記のずれまたは上記の回転は、センサ要素の出力部において、上記の信号位相のずれψを生じる。
【００３２】
２個の部分トランスデューサ（完全ブリッジまたは半分ブリッジ）の場合、互いに独立し位相のずれた２つの部分信号、例えばＡ×ｓｉｎ （ω×ｔ）とＢ×ｓｉｎ （ω×ｔ±ψ）が得られる。好ましくは、互いにほぼ直交する部分信号が得られるように、トランスデューサとエンコーダを適合させることによって回転またはずれが形成される。これは、上記の式においてＡとＢの一致および９０°の角度ψが達成されるように、エンコーダとセンサ要素からなる装置を構成することによって行われる。
【００３３】
エンコーダに対するセンサ要素の向きに応じて、磁気抵抗要素をバイアスするためにバイアス磁石を使用すると合目的である。
【００３４】
本発明による磁気センサによって、エンコーダは高められた位置分解能または角度分解能で感知可能である。用途に応じて、高められた分解能を、例えば一層正確なアンチロックコントロールシステムを提供するために使用することあるいはセンサ出力信号の分解能が変化せずにそのままであるように、エンコーダの一層大まかな分割（モジュールの増大）によってセンサ装置の分解能を補償することが望まれる。後者の用途は、本発明によって提供される内部分解能の増大によって空隙をかなり大きくすることができるという利点がある。
【００３５】
例えば、約２ｍｍのモジュールで２ｍｍの空隙まで確実に動作するセンサ装置が実現可能である。この場合、モジュールｍはエンコーダ外周に設けられたＮ極／Ｓ極の対の数に対する読取りトラック直径の比である。
【００３６】
空隙の代わりに極分割ジッタを小さくすることが合目的である。極分割ジッタ（極分割エラー）とは、エンコーダ回転に関連する信号周期の平均値に対する信号周期の個々の偏差であると理解される。トランスミッタホイールとセンサ要素からなる磁気構造体の極分割ジッタは好ましくは最高で２％である。勿論、空隙増大と周期ジッタ低減を組み合わせてもよい。
【００３７】
本発明は更に、請求項２２記載の車輪軸受センサユニットに関する。
【００３８】
本発明による車輪軸受センサユニットの場合、一般的に車輪軸受シールに一体化されたリング状エンコーダが比較的に小さな読取りトラック直径を有する。これに対して、必要な空隙誤差は、車輪軸受に一体化されていない車輪回転速度センサ装置とほぼ同じ大きさである。公知の車輪軸受センサ装置の場合に分解能を高めるために、読取りトラック直径を小さくすると、所定の空隙の場合モジュールが低下する。これはエンコーダの製作コトスに関して不利である。所定の読取り直径の場合、Ｎ極／Ｓ極の対を一層細かく分割することは同様に不利である。なぜなら、例えば角度分解能を２倍にすると、モジュールが半分に低下するからである。従って、上記の両者の場合、空隙に対するモジュールの小さな比の問題を改善することができない。これと同じような不所望な関係は極分割ジッタに関連して生じる。
【００３９】
本発明による装置によって、センサの内部の分解能上昇に基づいて、周期ジッタの許容限界値に達するまで、利用可能な空隙範囲が増大するという利点がある。
【００４０】
本発明の他の実施形は請求項２３記載の自動車制御装置と、請求項２６記載の自動車の継続走行に作用するための方法によって表現される。
【００４１】
本発明による自動車制御装置は実質的に、それ自体公知のドライビングダイナミクスコントロール装置の構成要素を備えている。この場合、ドライビングダイナミクスコントロール装置はは本発明に従い、方向信号を評価するための適当な回路またはその他の適当な手段によって拡張されている。このような手段は特に、入力回路の変化のほかに、マイクロプロセッサによって処理された制御ループのアルゴリズムが適当な付加的なサブプログラムによって拡張されることにある。
【００４２】
継続走行に影響を与えるために、装置は、例えばブレーキアルゴリズムに介入するブレーキ制御装置のアルゴリズムまたはエンジンコントロールに介入するためのインターフェースまたは電子制御可能なクラッチに対するインターフェースのような、継続走行に影響を与えるための手段を備えている。上記の方向を感知する高分解能の回転速度センサと関連して、この影響手段によって、傾斜面での車両のローリングがきわめて合目的に防止可能である。この場合、上記のシステムは特に上り坂でのヒルホルダーとして適している。
【００４３】
既に述べたように、本発明による車輪回転速度センサは好ましくは車輪軸受に一体化される。このセンサが、車輪軸受シールが同時に磁化エンコーダとして使用されるような車輪軸受構造体で用いられると特に有利である。
【００４４】
更に、本発明によるセンサを電気式操舵装置で使用すると有利である。
【００４５】
本発明は更に、既存の動き出しロック装置を備えたシステムまたは自動車用盗難防止システムおよび自動車用ブレーキペダル変位センサにおける本発明によるセンサの使用に関する。
【００４６】
本発明は同様に上記のブレーキペダル変位センサに関する。このブレーキペダル変位センサは好ましくは、ブレーキ操作の結果として移動する力伝達手段（例えばブレーキペダルの力をブレーキシリンダに伝達するための棒）と共に、線形または棒状のエンコーダが移動する装置である。この場合、装置は装置のケーシングに定置されて連結された２個またはそれ以上の本発明によるアクティブ式車輪回転速度センサ要素を備えている。対応するブレーキ装置は独国特許出願公開第１００１００４２号明細書に記載されている。上記の装置は特に、ステータに連結された軸受によって案内される、エンコーダを備えた摺動可能な要素を含んでいる。その際、軸受は摺動可能な要素を少なくとも部分的に取り囲み、この要素を軸方向に案内する。その際、エンコーダは摺動可能な要素に形状拘束的に連結され、特に要素に埋め込まれている。
【００４７】
本発明によるブレーキペダルセンサが、きわめて小さなヒステリシスのほかに、方向検出と高い位置分解能を有すると有利である。
【００４８】
従属請求項と、次の図に基づく説明から、本発明の他の有利な実施の形態が明らかである。
【００４９】
図１は、アクティブ式変位センサまたは角度センサ３を備えた冒頭に述べた種類のセンサ装置の全体的な構造を示している。このセンサ装置はＮ極／Ｓ極磁化部を有する回転するエンコーダ１を備えている。このエンコーダは矢印３１の方向に回転する。回転の間、角度に依存する磁気信号２（磁界Ｈ（α）、図２の参照符号４２参照）が発生する。磁気信号２は自動車の車体に連結され定置されたアクティブ式センサ３のセンサ要素によって受け取られ、電気信号に変換される。
【００５０】
センサ要素３６は、電気的な出力信号から、エンコーダの角速度のほかに、エンコーダの回転方向または摺動の方向が得られるように形成されている。回転速度情報と回転方向情報は変調器４１に供給される。この変調器はこれらの情報から符号化された信号を発生する。そして、変調器は、信号電流を発生するために１個または複数の電源６を動作させる。
【００５１】
電源６はセンサ要素信号に応じて、インターフェース４において方形波の電流パルスを有する信号電流Ｉｓを発生する。この信号電流は二線式ラインを経て電子制御装置５に案内される。この場合、ブレーキ制御装置全体がマイクロプロセッサシステムを備えた制御装置であってもよい。
【００５２】
所定の場合、それ自体公知のごとく、車輪回転速度パルスの間において回転速度信号のパルスポーズ内で、追加情報を、符号化した信号の形で伝送することが合目的である。追加信号は個々のビットの形で伝送可能である。この場合例えば各々の個々のビットは車輪の運転状態（空隙、回転方向等）あるいはブレーキの運転状態（例えばブレーキパッド摩耗）を示す。追加信号の振幅が回転速度パルスの振幅よりも小さいと合目的である。
【００５３】
制御装置５はインターフェース信号を評価するために入力段７を備えている。この入力段の後に、復調段４０が接続配置されている。この復調段では、角速度と回転方向が別個の情報として取り戻される。
【００５４】
図２はエンコーダトラックの展開８を概略的に示している。エンコーダトラックに沿って、磁力線Ｈ（α）４２または展開された場合Ｈ（ｙ）がベクトル成分ｘ，ｙ，ｚを有する座標系９に従って空間のほぼｙ方向とほぼｚ方向に延びている。
【００５５】
図２のａは、信号周期λ′がエンコーダ周期λとほぼ一致している構造を示している。ＡＭＲ構造１０は４個の個々の要素１１からなるブリッジ回路を備えた面から構成されている。センサ要素の面はエンコーダトラックに対して平行に向いている。すなわち、面の垂線はｚ軸方向に向いている（エンコーダトラックの垂線）。ｙ軸に沿ってセンサ要素が移動すると、ｚ方向の磁界ベクトルがＡＭＲ構造の面の平面を通って回転する。部分図ａ）のセンサ要素１０，２１の場合、車輪回転速度センサ装置の分野で一般的であるように、それ自体公知のごとくいわゆるバーバーポール（床屋の看板柱）が構造体としてＡＭＲ要素に重ね合わされる。それによって特に、センサ信号の周期を周期に適合させることができる。
【００５６】
同様に本発明によるアクティブ式センサにおいて使用可能である図２のｂのセンサ要素は、バーバーポールを備えていない。図２のａと異なり、面３０はエンコーダトラックに対して垂直に向いている。センサ要素はＡＭＲ要素１１からなるブリッジ回路を備えている。ｙ軸に沿ったセンサ要素の移動時に、磁界ベクトルはＡＭＲ構造体の面の平面を通ってｚ方向に回転する。センサ要素の電気的な出力部には、Ｎ極／Ｓ極周期λあたり、信号Ｖｓが発生する。この信号はエンコーダ周期λの半分の長さの信号周期λ′を有する。これによって、図２のａよりも分解能が高まる。
【００５７】
図２のｂのセンサ要素を車輪軸受センサのために使用する場合、普通の読取り直径で円周あたり２４対の極を選定すると合目的である。それによって、前述の分解能上昇に基づいて、ＡＢＳコントロール機器にとって望ましい、車輪回転あたり４８個の信号周期の公称分解能が生じる。
【００５８】
図３は、センサホイール（トランスミッタホイール）１によって変化した磁界を感知するために使用される本発明によるアクティブ式センサ３を示している。センサホイール１として、永久磁石センサ要素１ａ（エンコーダ）のほかに、例えば多孔ディスク１ｂまたは歯車１ｃのような強磁性構造のセンサ要素を使用することができる。永久磁石センサホイールでない場合、付加的な永久磁石が必要である。この永久磁石が回転速度センサに固定されていると有利である。
【００５９】
センサ要素１５は互いにずれたまたは互いに回転した２個の部分トランスデューサ（部分コンバータ）ＴＷ１，ＴＷ２からなっている。この部分トランスデューサＴＷ１，ＴＷ２は磁気抵抗要素またはホール素子である。
【００６０】
ずれまたは回転によって、独立していて互いに移相された２つの電気的な部分信号３８，３９が、特に次の関係に従った信号変化で生じる。
【００６１】
Ａ（ｔ）＝Ａ×ｓｉｎ （ω×ｔ）および
Ｂ（ｔ）＝Ｂ×ｓｉｎ （ω×ｔ±ψ）
この部分信号は信号処理段（信号調整段）１３のチャンネルＳＣＳ，ＳＣＣに供給される。信号処理段１３によって処理されたパルス信号は補間段１６に供給されるかまたは論理装置１４に供給される。
【００６２】
補間回路１６は入力信号のサンプリングを行う信号順次回路である。
【００６３】
補間段１６は３６０°の信号３２およびまたは３３の各々の周期ωｔを小さな角度セグメント（例えば４５°）に電気的に分割し、そして補間段１６の出力部でパルス状の回転速度信号２６とパルス状の方向信号２７が得られるように、信号を更に処理する。回転速度信号２６はエンコーダ周期（ωｔ＝３６０°）の角度セグメント（例えば４５°）の一部を示すパルスチェーンの形をしている。パルスチェーンの周波数は角度分解能が上昇した回転速度を表す。
【００６４】
所望な位置分解能（変位分解能）を生じるために、それ自体公知のごとく回路を適当に設計することによって、補間ファクタ（微細分割の程度）を変更することができる。
【００６５】
補間回路１６の補間ファクタをインターフェース４を介して制御装置５によって切換える切換え手段が回路に設けらえるように、回路を設計すると合目的である。
【００６６】
代替的に使用可能な論理装置１４の場合、入力信号が処理され、１４と６の間のインターフェースで信号２５（Δα（ｔ））と２７（ＳＧＮ（ｔ））が提供される。この場合、信号２５はパルスチェーンである。このパルスチェーンのパルスはセンサ要素の位置に関してＮ極／Ｓ極の角度位置に同期して発生する。従って、信号２５の周波数はエンコーダの回転速度を表す。
【００６７】
論理装置１４を実現するための第１の例によれば、パルスチェーン２５を発生するために、両信号３２，３３の正と負のすべてのエッジが評価される。これは、エンコーダのＮ極／Ｓ極の個々の対の角度セグメントの８分の１に位置分解能を高めることになる。この用途は、本発明による車輪回転速度センサのきわめて高い位置分解能が達成されるときに有利である。
【００６８】
機能グループ１４を実現するための他の例によれば、パルスチェーン２５を発生するために、その都度選択された１つだけの信号３２または３３の正と負のすべてのエッジが評価される。位置分解能はエンコーダのＮ極／Ｓ極の個々の対の角度セグメントの４分の１である。同様に、両信号の正のエッジまたは負のエッジだけを評価することができる。
【００６９】
両者の場合、位置分解能は、信号を完全に利用する場合の位置分解能の半分である。
【００７０】
アクティブ式センサは電気的な電流インターフェース４を介して、ブレーキ装置５の電子制御装置に接続されている。この制御装置はセンサのためのエネルギー供給（動作電圧ＶＢ）を、連続して流れる基本周波数電流によって提供する。二線式ライン２４を経てて、パルス状の車輪回転速度信号１２が信号電流Ｉｓ（ｔ）によって伝送される。この場合、パルスの間隔はエンコーダの周速を示す。信号電流は更に、回転速度パルスのパルス高さによって回転方向情報を制御装置５に伝達する。この制御装置では、適当な復号段によって信号を簡単に復号することができる。
【００７１】
電子制御装置５では、インターフェース４を経て伝送された信号が、復号された後で、電子式カウンタを駆動するために利用されると合目的である。このカウンタは連続するエッジ間隔を時間的に測定し、それによって車輪回転速度の程度を提供する。
【００７２】
信号電流１２は、好ましくは最高で１００μｓの持続時間を有する短い電流パルスのチェーンからなっている。回転方向情報を伝達するために、電流レベルＪ１，Ｊ２，Ｊ３を有する異なる２つのパルス高さが設けられている。
【００７３】
電流の強さが次のように選定されていると特に有利である。
【００７４】
Ｊ１＝３ｍＡ、Ｊ２＝７ｍＡおよびＪ３＝１４ｍＡ。この場合、許容される誤差帯域として、±２０％の範囲の値を復号段で検出すべきである。勿論、他の適当な電流レベルの組み合わせも選定することができる。
【００７５】
符号化は、各々のパルスの立ち上がりエッジが、そのパルス高さに関係なく、車輪回転速度パルスとして評価され、それによって車輪回転速度の程度を示すことに存する。これによって、車輪回転速度パルスとそれに関連する回転方向情報が同期して伝送可能であるという利点が生じる。従って、パルス高さによって区別される両種類の信号の時間的な遅れが回避される。これは特に予め定めたスタート点から車輪の転動距離を測定するために有利である。
【００７６】
図示していない本発明の他の例では、機能グループ１０が２つの差動型ホール素子の構造体である。このホール素子のセンサ作用面は、磁化エンコーダのＮ極／Ｓ極周期λに対して比較的に密接して配置され、そしてエンコーダが回転するときに、理想的な場合直交する２つの移相信号電圧ＶＡ（ｔ），ＶＢ（ｔ）が生じるように形成されている。この場合、ホール面は好ましくはエンコーダに対して垂直に向けられている。従って、磁極から垂直に出る磁界成分のベクトルはホール構造体の面の平面を垂直に通過する。
【００７７】
上述の構造体は、角度セグメントの４分の１の位置分解能あるいはその代わりに角度セグメントの半分の位置分解能が達成可能であるように、機能要素１４での信号の処理を可能にする。
【００７８】
図４は、アクティブ式自動車回転速度センサ３の他の例を示している。センサ３は、変形したセンサ要素２０が図３のセンサと異なっている。センサ要素２０は中央間隔Ｘだけ互いにずれた２つのＡＭＲ半ブリッジまたは半ブリッジ分岐部を備えている。このＡＭＲ半ブリッジまたは半ブリッジ分岐部は上述のように、互いに移相された特にほぼ直交する電気信号３８，３９を処理段１３に案内する。
【００７９】
センサ要素２０に関連して特に、磁化されたエンコーダを使用すると特に合目的である。勿論、バイアス磁石を備えた上述の自己磁化されないエンコーダも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
技術水準による車輪回転速度を検出するための装置を概略的に示す図である。
【図２】
ａは回転する磁界ベクトルを有するバーバーポールを備えていない磁気センサ要素の構造体を示し、ｂはバーバーポール備えたセンサ要素の本発明による構造体を示す図である。
【図３】
エンコーダと、２個の部分トランスデューサを有するアクティブ式センサとを備えた本発明による構造体を示す図である。
【図４】
互いに値“ｘ”だけシフトされた半ブリッジを有する代替的なＡＭＲセンサを含んでいるアクティブ式センサとエンコーダを備えた本発明による他の構造体を示す図である。

Claims (26)

1. 時間依存の周期的な磁界を信号出力部（３７，３１）の時間依存の周期的な電気センサ信号に変換するための少なくとも１個の磁気センサ要素（１０，２１，３６）と、電子式信号評価回路とを備え、センサインターフェースを経て磁界センサに給電される、特に自動車の車輪回転速度を検出するためのアクティブ式磁界センサにおいて、磁気センサ要素の周期的な信号（３８，３９）のアクティブ式電気的処理が、それぞれセンサ信号に対応する、評価回路の別々の２つまたはそれ以上の信号チャンネルで行われることを特徴とするアクティブ式磁界センサ。
2. センサ要素からの１つまたは複数の信号周期が、電気的な回路要素（１６）または信号評価回路で、小さな角度セグメントに分割され、それによって角度分解能が高まった１つまたは複数の信号が発生することを特徴とする請求項１記載の磁界センサ。
3. 信号チャンネルから得られた、例えば回転速度信号、方向信号等のような情報が時間的に同期して信号出力部に出力されることを特徴とする請求項１または２記載の磁界センサ。
4. 磁気センサ要素の第１と他の信号出力部（３７，３１）でそれぞれ、周期的な第１と他の電気センサ信号（３８，３９）が発生し、特にセンサ要素の第２のセンサ信号が第１のセンサ信号に対して位相のずれ±ψを有することを特徴とする請求項１〜３の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
5. ２個またはそれ以上の独立した部分トランスデューサ（２２，２３，２８，２９）がセンサ要素の面状の主平面（３０）上に配置され、位相のずれ±ψを発生するために所定の値だけ互いに位置がずれているかあるいは所定の角度だけ互いに回転していることを特徴とする請求項１〜４の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
6. 部分トランスデューサがブリッジ回路およびまたはブリッジ回路の部分分岐部であることを特徴とする請求項１〜４の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
7. 部分トランスデューサが磁気抵抗要素またはホール素子を含んでいることを特徴とする請求項１〜５の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
8. 部分トランスデューサが差動型ホール素子を含んでいることを特徴とする請求項１〜６の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
9. 主平面（３０）がエンコーダトラック（４２）とエンコーダ（４６）の回転方向に対する垂線によって生じる面に対して平行に向いていることを特徴とする請求項５〜８の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
10. ブリッジ回路が互いに約４５°の角度だけ回転したホイートストンブリッジであることを特徴とする請求項５〜９の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
11. センサ（３４）の外側に案内される信号出力部に、出力信号（１２）が発生し、この出力信号がパルス符号化されて、センサのそばを移動するエンコーダの回転速度情報を含み、回転速度信号の振幅が回転方向の符号化のために使用されることを特徴とする請求項１〜１０の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
12. 信号処理段（１３）でセンサ信号（３８，３９）が増幅された方形波信号（３２，３３）に電子的に変換され、この方形波信号がセンサ信号と同じ周波数を有し、信号チャンネル間の元の位相のずれが維持されることを特徴とする請求項１〜１１の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
13. 電気的な回路要素（１４）において、第１のチャンネルの方形波信号（３２）の正およびまたは負のすべてのエッジおよびまたは１つまたは複数の他の方形波信号（３３）の正と負のすべてのエッジが評価されることを特徴とする請求項１２記載の磁界センサ。
14. 電気的な回路要素（１４′）において、方形波信号（３２，３３）の正と負のすべてのエッジが、１個だけのチャンネルまたは２個のチャンネルによって評価されることを特徴とする請求項１３記載の磁界センサ。
15. 回路要素（１４，１４′）において、入ってくる信号のエッジ情報が処理されることと、それから、運動速度（２５）に関する情報を有する第１の信号と、回転方向（２７）に関する情報を有する第２の信号が発生させられることを特徴とする請求項１３または１４記載の磁界センサ。
16. 運動速度信号（２５）と回転方向信号（２７）が変調器（６）に供給され、この変調器が両信号から、アクティブ式センサの出力部から出る１つの振幅変調されたパルス信号を発生することを特徴とする請求項１５記載の磁界センサ。
17. 電流パルスが二線式インターフェース（４）を経てセンサ（３４）の出力部に出力され、この電流パルスの間隔がセンサ要素のそばで回転するエンコーダの周速の程度を示し、この電流パルスが場合によって設定されるオフセット電流は別として、オーバーラップしない固定設定された異なる２つの電流レベル目標値範囲（３５）を有し、この電流レベル目標値範囲が零ではないことを特徴とする請求項１〜１６の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
18. 出力された回転速度パルスのパルス持続時間が一定であることを特徴とする請求項１７記載の磁界センサ。
19. 信号処理段（１３）と回路要素（１４，１４′，１６）と変調器（６）が、共通のケーシング、特に共通のチップに集積されていることを特徴とする請求項１〜１８の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
20. アクティブ式センサが周期的な磁界を感知する位置分解能が、バスまたはラインを経てもたらされる外部の制御信号によって選択可能であることを特徴とする請求項１〜１９の少なくとも一つに記載の磁界センサ。
21. 請求項１〜２０の少なくとも一つに記載の磁界センサとエンコーダからなるセンサ装置において、エンコーダが永久磁石エンコーダ（１ａ）または強磁性エンコーダ（１ｂ，１ｃ）であることを特徴とするセンサ装置。
22. 特に車輪軸受シールに一体化されたリング状エンコーダとアクティブ式センサを備えた車輪軸受センサユニットにおいて、請求項１〜２０の少なくとも一つに記載のアクティブ式磁界センサを備えていることを特徴とする車輪軸受センサユニット。
23. 車輪に連結された複数のエンコーダを備え、このエンコーダが請求項１〜２０の少なくとも一つに記載の、エンコーダを感知する少なくとも１個の磁界センサを有し、更に、インターフェース（４）を介してアクティブ式センサに接続された電子制御機器（５）を備えている、自動車制御装置において、自動車制御装置、特に電子制御機器が、車輪回転速度情報と回転方向情報を処理するために継続走行制御手段を備え、それによって車輪回転速度情報に依存して傾斜した平面での車両の不所望なローリングが防止されることを特徴とする自動車制御装置。
24. 動き出しロックシステムおよびまたはエンジン始動ロックシステムおよびまたは盗難防止システムにおける、請求項１〜２０の少なくとも一つに記載の磁界センサの使用。
25. 直線的な棒状のエンコーダがブレーキペダル操作に依存して移動する、自動車用ブレーキペダル変位センサ、特に電気油圧式または電気機械式ブレーキ制御システムおよびドライビングダイナミクス制御システムにおける、請求項１〜２０の少なくとも一つに記載の磁界センサの使用。
26. 自動車の継続走行に作用するための方法において、車両制御のための装置、特にドライビングダイナミクスコントローラおよびまたはブレーキコントローラの制御機器に作用し、請求項１〜２０の少なくとも一つに記載の磁界センサの運動信号と方向信号を車両制御装置によって評価することにより、傾斜面上での自動車のローリングが阻止されることを特徴とする方法。