JP2011508894A - Sensor device - Google Patents
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Abstract
本発明は、センサ装置に関する。センサ装置は第1のセンサ(20)および第2のセンサ(22)を備えている。第1のセンサはセンサケーシング(10)によって少なくとも部分的に包囲されており、その出力信号は少なくとも1つの第1の信号線(26)を介してインタフェース(13)に転送され、また第2のセンサは、第1のセンサと同様にセンサケーシングによって少なくとも部分的に包囲されており、その出力信号は少なくとも1つの第2の信号線(30)を介してインタフェースに転送される。第1の信号線および第2の信号線は共通のケーブル(12)内に設けられているが、相互に電気的に分離されてインタフェースに案内されている。共通のケーブル内には、第1のセンサおよび/または第2のセンサにエネルギを供給するための少なくとも1つのエネルギ供給線(28,32,34)が配置されている。 The present invention relates to a sensor device. The sensor device includes a first sensor (20) and a second sensor (22). The first sensor is at least partially surrounded by a sensor casing (10), the output signal of which is transferred to the interface (13) via at least one first signal line (26), and the second sensor The sensor is at least partly surrounded by a sensor casing like the first sensor, and its output signal is transferred to the interface via at least one second signal line (30). The first signal line and the second signal line are provided in the common cable (12), but are electrically separated from each other and guided to the interface. Arranged in the common cable is at least one energy supply line (28, 32, 34) for supplying energy to the first sensor and / or the second sensor.
Description
本発明は独立請求項の上位概念に記載されているセンサ装置に関する。WO 03/031990 A1から、軸加速度と車輪加速度を組み合わせて検出するための装置が既に公知である。この刊行物においては、車輪回転数センサと加速度センサが一緒に共通の装置において組み合わされ、車輪軸が機械的に固く接続されている。インタフェースと必要な電流供給部を共通して使用することが行われている。センサは共通のケーシングに統合されている。さらには、2つのセンサのための処理回路が設けられている。もっとも、このためには別個に開発すべき集積回路が設けられなければならない。 The invention relates to a sensor device as described in the superordinate concept of the independent claims. From WO 03/031990 A1, an apparatus for detecting a combination of axial acceleration and wheel acceleration is already known. In this publication, the wheel speed sensor and the acceleration sensor are combined together in a common device, and the wheel axles are mechanically rigidly connected. An interface and a necessary current supply unit are commonly used. The sensors are integrated in a common casing. In addition, processing circuits for two sensors are provided. However, for this purpose, an integrated circuit to be developed separately must be provided.
本発明の課題は、上述の問題を解決する、廉価な統合を実現することである。この課題は、独立請求項に記載されている構成によって解決される。 The object of the present invention is to realize an inexpensive integration that solves the above-mentioned problems. This problem is solved by the configuration described in the independent claims.
発明の利点
独立請求項に記載されている特徴を有する本願発明によるセンサ装置は、従来技術とは異なり、一方では複数のセンサを1つのケーシングに統合することによって潜在的なシナジー効果を利用できることにある。さらには、提案される解決手段は、自動車の動的な領域における付加的なセンサ線路も省略することができる。他方では、従来使用されていたセンサ、またはそれ用に開発された集積回路を変更すること無く維持できるので、2つのセンサを統合する集積回路のコストの掛かる新規開発を回避することができる。別個の線路を用いて信号の伝送線路を相互に導電的に分離することによって、システム全体の干渉は最小になる。
Advantages of the Invention The sensor device according to the invention having the features described in the independent claims differs from the prior art in that it allows the use of potential synergy effects by integrating multiple sensors into a single casing. is there. Furthermore, the proposed solution can also omit additional sensor lines in the dynamic area of the car. On the other hand, since it can maintain without changing the sensor used conventionally, or the integrated circuit developed for it, the costly new development of the integrated circuit which integrates two sensors can be avoided. By using separate lines to electrically isolate signal transmission lines from each other, overall system interference is minimized.
さらに有利な実施形態は従属請求項および以下の記載より明らかになる。 Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims and the following description.
本発明によるセンサ装置の複数の実施例を図面に示し、以下において詳細に説明する。 Embodiments of a sensor device according to the invention are shown in the drawings and are described in detail below.
センサケーシング10内には少なくとも2つのセンサ20,22が配置されている。センサケーシング10にはスリーブ状に実施されている固定素子14が設けられている。カップ状のセンサケーシング10は長方形の形状で終わっている。センサケーシング10の端部には、センサケーシング10の長手軸に平行に側面15が設けられており、この側面15に沿って図示していないセンサ車輪が通過するように移動することができ、それによりケーシング10内に配置されている第1のセンサ20はセンサ車輪の回転数を検出する。2つのセンサ20,22は共通のケーブル12を介してコネクタとして構成されているインタフェース13と接続されている。
At least two
図2による実施例においては、第1のセンサ20が第1の集積回路17を有し、この第1の集積回路17は給電線28および信号線26を介して制御装置36と接続されている。第2のセンサ22はセンサ素子24を有し、このセンサ素子24はボンディング接続部を介して第2の集積回路18と接続されている。第2の集積回路18は、ここでもまた、給電線28および第2の信号線30を介して制御装置36と接続されている。したがって、センサ20,22のエネルギ供給およびデータ交換のために、3芯線のケーブルを使用することができる。
In the embodiment according to FIG. 2, the
図3による実施例は、図2による実施例とは異なり、集積回路17,18にはそれぞれ別個の給電線32ないし34を介してエネルギが供給される。この実施例においては、4芯線のケーブルがセンサ20,22のエネルギ供給およびデータ交換に使用される。
The embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 2 in that energy is supplied to the integrated
図4からは、センサ装置の重要なコンポーネントが見て取ることができる。つまり、ケーシング10はカップ状に構成されており、比較的大きい開口断面を有する側において開放的に構成されている。固定素子14は有利には金属性のブシュ50を有し、このブシュ50は例えばねじ結合部を収容するために使用される。端面42はセンサケーシング10の長手軸に対して垂直に配向されており、第1のセンサ20の第1の集積回路17を適切に配置することにより、この端面42に沿ってセンサ車輪の運動を検出することができる。センサケーシング10の断面形状に応じて導体板16は構成されており、この導体板16は先細りされた端部に向かい切り欠き47において終端しており、この切り欠き47は左右それぞれにおいてフィンガ状の延長部によって画定される。このフィンガ状の領域には位置決め手段48が配置され、この位置決め手段48は実質的にU字状の断面を有し、例えば位置決めばねとして実施されている。位置決め手段48はここでもまた、U字状に湾曲されたそれぞれ2つの延長部において終端しており、これらの延長部は横断方向において相互に接続されている。切り欠き47は支持体40を挿入できるように構成されている。中空の支持体40はここでもまた、磁石46、磁石46と第1の集積回路17との間に配置されているH型のプレート44、またその上に配置されている第1のセンサ20の第1の集積回路17を収容するために使用される。第1の集積回路17ないし第1のセンサ20は2つの端子脚を有し、これらの端子脚はそれぞれ導体板16または他の適切な手段を介して信号線26および給電線32と導電的に接触接続される。このために導体板16の裏面には、電気的な接続点55に案内される相応の導体路を構成することができる。スルーコンタクトとして実施されている接続点55は4つの線路端部、すなわち第1のセンサ20の信号線26の端部、第2のセンサ22の信号線30の端部、第1のセンサ20の給電線32の端部ならびに第2のセンサ22の給電線34の端部を収容するために使用される。これらの線路26,30,32,34はキャップ41を通り抜けて1つの共通のケーブル12に案内される。導体板16の幅広の端部には、共通のケーブル12に向かう方向において接続点55の後方に第2のセンサ22の第2の集積回路18が配置されている。さらに導体板16には、位置決め素子54および固定手段52を収容するための詳細には図示していない4つの切り欠きが設けられている。固定手段52は有利にはL字型に構成されており、金属または青銅から構成されている。固定手段52をキャップ41にも導体板16にも接続することができる。キャップ41内では位置決め素子54が、ケーシング10の長手軸に対して垂直に突出している2つのピンの形態で構成されている。これらのピンは、例えばキャップ41を導体板16に固定するプラスチックリベット接合の枠内での固定に使用される。
From FIG. 4 the important components of the sensor device can be seen. That is, the
図5は、図4に示した個々の構成要素の組み立てられた状態を示す。キャップ41の一部である位置決め素子54が導体板16の切り欠きに係合されており、固定手段52も同様に切り欠きに係合されていることが見て取れる。カップ状のセンサケーシング10の開かれた側はキャップ41によって閉じられる。センサケーシング10の端部においては、ケーシングの内部に突出している対向面49が設けられており、この対向面49は位置決め手段48の端面を収容するために使用される。さらに図5からは、支持体40の固定ピンが適切な位置決めのために第1のセンサ20の端子脚の相応の切り欠きを貫通して突出していることも見て取れる。
FIG. 5 shows the assembled state of the individual components shown in FIG. It can be seen that the
図6によれば、さらに、導体板16の裏面に配置されている電子的な構成素子56を第1のセンサ20のための外部回路として構成することができる。第2のセンサ22も、導体板16上に配置することができる別の外部回路を必要とするが、この外部回路は図示されていない。
According to FIG. 6, the
図7による別の実施形態のヴァリエーションにおいては、導体板16上に種々の接続点65,65’;67,67’が種々の角度で設けられている。用途に応じて、センサ22を特定の角度位置に取り付けることができる。このことは殊に、単軸の加速度センサを使用する際に、それぞれの配向の感度に関して重要である。このために、第1の導体路61が導体板16の上面に取り付けられており、他方では第2の導体路63を導体板16の下面に配置することができ、また第2の導体路はセンサ22と接触接続とするためにスルーコンタクトを介して再び導体板16の上面に案内される。図7による配置構成は殊に、導体板16を維持したまま、角位置を変更しなければならない用途に適している。
In another embodiment variant according to FIG. 7, various connection points 65, 65 ′; 67, 67 ′ are provided on the
図示されているセンサ装置は以下のように動作する。第1のセンサ20は例えば車輪回転数センサで良い。この第1のセンサ20は例えば磁界感応型の構成素子、例えばホールセンサを含む。所属の集積回路17に信号評価部が実施されている。AMRまたはGMRを基礎とした磁気抵抗性のセンサも考えられる。第1のセンサ20を作動させるために、車輪軸の領域に取り付けられているセンサ車輪、例えば磁界誘導型の歯車または打ち抜き格子(センサ20内のバックバイアス磁石と組み合わされた能動的なセンサの場合)、または、粘着性でN極とS極に分けられて磁化されたセンサ車輪が使用される。例えば、センサ20内でバックバイアス磁石を備えた鋼車輪が使用される場合、センサ車輪が磁界に影響を及ぼすので、センサ20はそれに基づきセンサ車輪の回転数に関する尺度を求めることができる。センサ20にはアースケーブルとしても使用される信号線26および給電線28を介してエネルギが供給される。アース線は信号線26として使用され、これはこの信号線26を介して信号が例えば電流変調により変調されることにより行われる。これによって、別個の信号線を省略することができる。そのようにして変調された回転数情報はさらなる処理のために制御装置36に伝送される。
The illustrated sensor device operates as follows. The
さらにケーシング10内には、第2のセンサ22の例として、加速度センサが配置されている。この第2のセンサ22はセンサ素子24、例えば加速度を検出するためのマイクロメカニカル素子からなり、集積回路18とボンディング接続されている。集積回路18はセンサ素子24の測定信号を評価し、相応の信号処理を実施する。第2の集積回路18にも第1の集積回路17と同様に給電線28および信号線30(ここでもまたアース線路)を介してエネルギが供給される。ここでもまた、信号線30として使用されるアース線路に伝送すべき情報が変調され重畳される。共通のケーブル12においては第1のセンサ20の信号線26、第2のセンサ22の信号線30、ならびに、共通の給電線28(2つの集積回路17,18によって給電線28が共通して使用される場合)または2つの給電線32,34がコネクタとして実施されているインタフェース13へと案内されている。2つのセンサ20,22に関する信号の前処理はそれぞれの集積回路17,18において別個に行われる。それぞれの出力信号の転送も電気的に相互に分離されて別個の線路、すなわち信号線26および信号線30において行われる。第2のセンサ22は殊に軸振動の検出に使用される。このために、この第2のセンサ22を単軸または多軸の加速度センサとして実施することができる。共通のケーブル12には通常の場合、車両ボディまたは他の車両の他の構造部における固定、案内および保護のための固定素子(ソケット、クリップ、保護チューブなど)が配置されている。センサケーシング10を、固定素子14を介して、または接着面ないし係止面の輪郭を介して車両に機械的に固定することができる。択一的に、ケーシング10を車輪ベアリングに押し付けられるキャップまたはリングとして実施することもできる。センサ装置は軸と一緒に振動する車両の素子に固定される。さらに、センサ装置はセンサ20,22を車両に所期のように配向させるための構造的な素子を有することができる。
Further, an acceleration sensor is disposed in the
図4〜図6に示されている実施例においては、相応に実装されている導体板16がカップ状のセンサケーシング10内に収容されている。先ず、導体板16には、例えば加速度センサ22が実現されている第2の集積回路18と、外部回路の構成部材としての別の電子構成素子56が実装される。導体板16の狭い領域を変更することによって、車輪回転数センサとしての第1のセンサ20の機能の代わりに用途に応じたセンサを達成することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 4 to 6, a correspondingly mounted
支持体40は有利にはプラスチック射出成形技術により実施されている。これにより、第1のセンサ20の別のヴァリエーションを廉価に実現することができる。支持体40はバックバイアス磁石として磁界を形成する磁石46を収容するために使用され、この磁界は図示していない車輪歯車を介して回転数に応じて変化する。第1のセンサ20と磁石46との間には、磁界を均一化するためにH型のプレート44が配置される。そのようにして実装されている支持体モジュール40は切り欠き47に取り付けられ、導体板16と導電的に接触接続される。支持体モジュール40は用途に応じて比較的フレキシブルに実装することができる。つまり、例えば多極エンコーダ車輪の場合、磁石46を省略することも可能である。この実施例に示されている実施形態は、いわゆるサイド・リード・センサ表す。すなわち、センサ車輪はセンサケーシング10の側方において、磁石46から放出される磁界に影響を及ぼすために、側面15の近傍に配置されている。しかしながら択一的に、第1のセンサ20を90°傾けて配置し、いわゆるボトム・リード・センサを構成することもできる。このヴァリエーションでは、センサ歯車が端面42の近傍に配置されることになる。このヴァリエーションを、残りの導体板16に作用を及ぼすことなく、支持体モジュール40を相応に適合させることによって実現することができる。同様に、センサ20も支持体モジュール40の相応の構成によって0°〜90°の角位置で表すことができる。支持体モジュール40は導体板16の切り欠き47に差し込まれる。
The
ケーブル12にはプラスチック部が吹き付け加工されており、このプラスチック部はキャップ41としてセンサケーシング10の開かれた側を閉じることができる。このキャップ41を介して導体板16が固定される。この固定は、キャップ41にピンとして統合されており、導体板16にリベット留めすることができる位置決め素子54を介して行われる。ケーブル12の線路26,30,32,34がキャップ41を貫通して突出しており、それらの線路の端部を導体板16の接続点55に導電的に接触接続させることができる。キャップ41を導体板16に結合させて接触接続させ、例えば青銅などの金属から成る固定手段52も用いてさらに固定した後に、キャップ41および導体板16はセンサケーシング10内にスライドされる。導体板16の前面には既に位置決め手段48が配置されており、この位置決め手段48はスライド時にケーシング10の傾斜している対向面49に嵌合されるので、ケーシング10内での導体板16の前方部分の正確な位置決めに寄与する。導体板16をプラスチックリベット留めプロセス(常温変形または熱間変形)によってキャップ41と結合させることができる。この代わりに、キャップモジュールの構成部分である金属性の固定ピンがこれらのタスクを担うこともできる。導体板16を金属性のピンに押し付けるか、差し込んではんだ付けすることができる。キャップ41はカップ状のケーシング10を閉じ、また、例えばプラスチックレーザ照射溶接によってケーシング10と密に結合させることができる。択一的に、センサケーシングをMID技術により実施し、センサモジュール20,22およびセンサケーブル12を直接的に収容することができる。この実施形態においては導体板16を省略することもできる。択一的に、カップ10およびセンサ20,22を適切な材料でキャスティングすることができ、材料を適切に選択することによりキャップ41を省略することができる。センサ20,22のキャスティングによって妨害的な固有振動の励起ならびにケーシングの内側に閉じ込められている気体のポンプ作用および侵食作用を回避することができる。導体板16をカバー41に機械的に固定する代わりに、キャップ41をプラスチック射出成形法によって導体板16と結合させることもできる。
A plastic part is sprayed on the
加速度センサ22を導体板16上において任意に回転可能に配置することができる。その種の配置構成は図7に示されている。この配置構成では、加速度センサ22を角度に応じて回転可能であるように導体板平面に配置することができ、感応軸を用途に応じて車両のZ軸に配向させることができる。これによって、スペースとコストを削減する単軸の加速度センサの使用が可能となる。
The
択一的に、コネクタおよびメイティングコネクタを用いてケーブル12をケーシング10に接続させることも可能である。これは、修理時のセンサ構造群の交換可能性を高める。
Alternatively, the
センサ20,22を選択的に、導体線を介して線路26,28,30,32,34と直接的に接続させることができる。
The
原則として、任意のタイプのセンサをセンサケーシング10に統合することができる。回転数センサと加速度センサの組み合わせは、例えば間接的なタイヤ圧力識別、能動的または半能動的な減衰、タイヤ摩耗識別または走行路占有状態識別などの使用領域が多岐にわたることから有利である。しかしながらセンサ装置の使用はこれらに制限されるものではない。
In principle, any type of sensor can be integrated in the
Claims (10)
前記第1のセンサ(20)と同様に前記センサケーシング(10)によって少なくとも部分的に包囲されている少なくとも1つの第2のセンサ(22)を備え、該第2のセンサ(22)の出力信号は少なくとも1つの第2の信号線(30)を介して前記インタフェース(13)に転送され、
前記第1の信号線(26)および前記第2の信号線(30)は共通のケーブル(12)内に設けられているが、相互に電気的に分離されて前記インタフェース(13)に案内されており、
前記共通のケーブル(12)内には、前記第1のセンサ(20)および/または前記第2のセンサ(22)にエネルギを供給するための少なくとも1つのエネルギ供給線(28,32,34)が配置されていることを特徴とする、センサ装置。 A first sensor (20) at least partially surrounded by a sensor casing (10), the output signal of the first sensor (20) being routed via at least one first signal line (26); Forwarded to interface (13)
Similar to the first sensor (20), it comprises at least one second sensor (22) at least partly surrounded by the sensor casing (10), the output signal of the second sensor (22) Is transferred to the interface (13) via at least one second signal line (30),
The first signal line (26) and the second signal line (30) are provided in a common cable (12), but are electrically separated from each other and guided to the interface (13). And
In the common cable (12), at least one energy supply line (28, 32, 34) for supplying energy to the first sensor (20) and / or the second sensor (22). Is arranged, a sensor device.
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