WO2011009834A2

WO2011009834A2 - Geschwindigkeitssensor

Info

Publication number: WO2011009834A2
Application number: PCT/EP2010/060418
Authority: WO
Inventors: Martin Haverkamp; Wolfgang Jöckel; Thomas Zuccaro; Bernhard Schmid; Stephan Risch
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2011-01-27
Also published as: WO2011009834A3; EP2457101A2; DE102010031510A1; US20120162634A1

Abstract

Sensor zur Erfassung von Geschwindigkeiten, zumindest umfassend eine Sensoreinheit (1), die ein Strahlungsemitterelement, ein Sensorelement, ein Voroptikelement (2) sowie eine Auswerteschaltung aufweist, ein Sensorgehäuse (4), das einen Leadframe (9) aufweist, sowie eine Schmutzabweisereinheit, die eine Linse (3) umfasst, wobei die Sensoreinheit (1) mit dem Leadframe (9) des Sensorgehäuses (4) elektrisch kontaktiert ist und die Linse (3) der Schmutzabweisereinheit das Sensorgehäuse (4) als Deckel abschließt.

Description

Geschwindigkeitssensor

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung von Geschwindigkeiten sowie dessen Verwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere als optischer Geschwindigkeitssensor.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zu Grunde, einen Sensor vorzuschlagen, dessen Erfassungsprinzip auf e- lektromagnetischer Strahlung beruht, der präzise und/oder zuverlässig arbeitet und/oder relativ kostengünstig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Sensor gemäß Anspruch 1.

Der Geschwindigkeitssensor ist bevorzugt als ein Sensortyp ausgebildet, der auch als Speed-Over-Ground-Sensor bezeichnet wird.

Das Strahlungsemitterelement emittiert vorzugsweise elektromagnetische Strahlung und das Sensorelement erfasst bevorzugt elektromagnetische Strahlung.

Vorzugsweise sind die Linse der Schmutzabweisereinheit oder das Voroptikelement oder die Linse der Schmutzabweisereinheit und das Voroptikelement als Flüssiglinse ausgebildet, insbesondere mit elektrisch einstellbarer Brennweite.

Es ist bevorzugt, dass die Linse der Schmutzabweisereinheit oder das Voroptikelement oder die Linse der Schmutzabweise- reinheit und das Voroptikelement eine Flüssigkristallschicht aufweisen, die insbesondere als optischer Verschluss bzw. optischer Shutter angesteuert werden kann bzw. entsprechend ausgebildet ist.

Alternativ vorzugsweise sind die Linse der Schmutzabweisereinheit oder das Voroptikelement oder die Linse der Schmutzabweisereinheit und das Voroptikelement als Scheiben ausgebildet und bündeln nicht und zerstreuen nicht die elektromagnetische Strahlung bzw. das Licht.

Die Sensoreinheit ist bevorzugt als oberflächenmontierbares Bauelement, SMD, „surface-mounted device" ausgebildet.

Das Strahlungsemitterelement ist vorzugsweise als Laser ausgebildet, der insbesondere so ausgebildet ist, dass er nach dem selbst-modulierenden Interferenzprinzip, SMI, „seif mo- dulation interference" arbeitet. Insbesondere modulieren dabei reflektierte Anteile des ausgesandten Laserstrahls insbesondere die eigene Laserleistung, wodurch eine Geschwindigkeitsmessung in Abhängigkeit dieser Eigenmodulation erfolgt. Das Sensorelement ist dabei besonders bevorzugt nicht separat ausgebildet sondern Teil des Lasers bzw. der Laser selbst .

Das Sensorelement der Sensoreinheit ist bevorzugt in das Strahlungsemitterelement integriert, insbesondere als Photodiode .

Das Sensorgehäuse weist vorzugsweise eine Befestigungsein- heit zur Befestigung des gesamten Sensors auf, sowie eine Steckereinheit, deren Kontaktstifte bzw. Kontaktpins mit dem Leadframe elektrisch leitend verbunden sind.

Die Schmutzabweisereinheit umfasst bevorzugt ein Rohr. Dieses Rohr ist zweckmäßigerweise mit einem mechanisch trennbaren und schließbaren Verschluss, insbesondere einem Clips- verschluss und/oder wenigstens einem Schnapphaken, am Sensorgehäuse befestigt.

Im Rohr der Schmutzabweisereinheit ist zweckmäßigerweise eine Scheibe gegenüber der Linse angeordnet, damit kein

Schmutz zur Linse vordringen kann. Diese Scheibe ist insbesondere im Bereich der Befestigung am Sensorgehäuse, beispielsweise zumindest im ersten Drittel bezogen auf die Rohrlänge angeordnet.

Es ist bevorzugt, dass das Rohr mindestens 3mal so lang, insbesondere mindestens 5mal so lang, ausgebildet ist, wie der Durchmesser der Linse.

Die Sensoreinheit umfasst vorzugsweise eine elektronische Selbsttesteinrichtung, welche hierzu ein zusätzliches Sensorelement aufweist.

Der Sensor ist bevorzugt so ausgelegt, dass die Sensoreinheit mindestens einen Laser umfasst, der elektromagnetische Strahlung emittiert und die von einer Fahrbahn und/oder von sich darauf befindenden Objekten reflektierte und/oder gestreute und/oder gebeugte elektromagnetische Strahlung wie- - A -

der von der Sensoreinheit erfasst wird, insbesondere durch Eigenmodulation .

Der Sensor ist vorzugsweise in ein Kraftfahrzeug integriert und so ausgerichtet, dass er die Fahrbahn bzw. einen Fahrbahnausschnitt, insbesondere vor dem Kraftfahrzeug, erfasst.

Der Sensor umfasst bevorzugt mehrere auf die Fahrbahn gerichtete Laser, die gemeinsam in der Sensoreinheit angeordnet sind, bei denen besonders bevorzugt je nach Applikationsanforderungen verschiedene Arbeitsabstände (Fokussierung) erforderlich sind.

Die Linse ist zweckmäßigerweise durch ein geeignetes

Schweißverfahren mit dem Sensorgehäuse, welches insbesondere aus Kunststoff ausgebildet ist, verbunden, so dass die Linse über bzw. vor der Sensoreinheit mit einem oder mehreren Strahlengängen platziert ist. Dadurch lenkt die nachplatzierte Linse den Strahlengang in die vorgesehene Richtung, fokussiert diese, bestimmt den Arbeitsabstand und dient gleichzeitig als Deckel des Sensorgehäuses.

Alternativ vorzugsweise sind die Linse und/oder das Vorop- tikelement als Flüssiglinse ausgebildet. Unter einer Flüssiglinse wird insbesondere eine optische Linse mit elektrisch variabler Brennweite verstanden. Damit ist besonders bevorzugt eine Autofokusfunktion und/oder ein elektrisch einstellbarer Arbeitsabstand realisiert. Dieser Arbeitsabstand kann z. B. je nach Beladezustand des Fahrzeugs dynamisch angepasst werden. Die Arbeitsabstandsmessung kann durch eine Zusatzfunktionalität der Sensorkomponente erfolgen .

Der Sensor umfasst bevorzugt eine Selbsttestfunktion. Dafür weist der Sensor insbesondere eine elektronische Selbsttesteinrichtung auf, die beispielsweise auch in eine andere bzw. allgemeine elektronische Schaltung des Sensors integriert sein kann. Außerdem weist der Sensor besonders bevorzugt zusätzlich ein zusätzliches Sensorelement auf, das so ausgebildet und angeordnet ist, dass es im Sensorgehäuse die Strahlungsabschwächung (Intensitätsverlust) erfasst. Der mindestens eine Laser, als Teil der Sensoreinheit, erfasst zweckmäßigerweise die Veränderung im Strahlengang zu Selbsttestzwecken selbst. Bevorzugt wird so der komplette optische Strahlengang inkl. Verarbeitungselektronik überprüft. Mit dieser Selbstestfunktion wird z.B. ein notwendiger Austausch der Schmutzabweisereinheit bzw. des Rohres detektiert und angezeigt. Aufgrund des modularen Aufbaus können dann die Schmutzabweisereinheit bzw. das Rohr gewechselt werden, ohne dass der komplette Sensor getauscht werden muss.

Der Sensor ist zweckmäßigerweise modular aufgebaut, wobei die Sensoreinheit, das Sensorgehäuse sowie die Schmutzabweisereinheit vorgefertigte Module bilden. Dadurch kann beispielsweise die Montage des Sensors mit wenigen Einzelteilen bei gleichzeitiger Fokussierung und Justage der Optik erfolgen

Die Linse der Schmutzabweisereinheit und/oder das Voroptik- element sind bevorzugt als konventionelle optische Elemente bzw. optische Linsen ausgebildet oder alternativ vorzugsweise als Flüssiglinsen.

Alternativ vorzugsweise ist eine Ausführung des Sensorgehäuses mit Einpresskontakten möglich, auf denen eine Leiterplatte mit SMD-Sensor, der einen oder mehrere Laser (SMI) aufweist, mechanisch befestigt und elektrisch kontaktiert wird. Die Befestigungseinheit kann alternativ als Rastelement ausgeführt werden. Der Stecker kann alternativ als Kabelabgang ausgeführt werden.

Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des Sensors in Kraftfahrzeugen, insbesondere als optischer Geschwindigkeitssensor zur absoluten und relativ präzisen Geschwindigkeitsmessung in Kraftfahrzeugen, besonders bevorzugt als sogenannter Speed-over-Ground-Sensor .

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.

Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen beispielhaften Sensor,

Fig. 2 ein beispielhaftes Sensorgehäuse, eine beispielhafte Sensoreinheit und eine beispielhafte Linse der Schmutzabweisereinheit, als vereinzelten Sensor, Fig. 3 ein beispielhaftes Gehäuseteil zum Einlegen eines beispielgemäßen Leadframes,

Fig. 4 einen beispielgemäßen Sensor ohne Linse, sowie

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Sensors mit einem

Rohr als Teil der Schmutzabweisereinheit.

Der Sensor in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, umfasst ein Sensorgehäuse 4 mit einer Steckereinheit 5 und einer Befestigungseinheit 6, die einstückig mit dem Sensorgehäuse 4 verbunden sind. Die Sensoreinheit ist nicht dargestellt und unter optisch nicht durchlässiger Linse 3 der Schmutzabweisereinheit angeordnet, wobei diese Linse 3 elektromagnetische Strahlung längerer Wellenlänge durchlässt.

In Fig. 2 sind beispielgemäß die Linse 3 der Schmutzabweisereinheit, die Sensoreinheit 1 sowie das Sensorgehäuse 4 abgebildet. In Sensorgehäuse 4 ist ein Leadframe 9 eingelegt. Sensoreinheit 1 ist beispielgemäß als SMD-Bauteil ausgebildet und weist ein Voroptikelement 2 auf, das als Schutzscheibe ausgebildet ist. Die Linse 3 ist auf das Sensorgehäuse geschweißt. Sensoreinheit 1 umfasst außerdem ein in dieser Figur nicht sichtbares Strahlungsemitterelement, ein Sensorelement sowie eine elektronische Auswerteschaltung.

In Fig. 3 sind beispielhaft eine Metallhülse 10 sowie ein Leadframe 9 zur Montage in ein nicht dargestelltes Sensorgehäuse dargestellt. Die Metallhülse 10 wird in eine Befesti- gungseinheit integriert, insbesondere in diese eingespritzt, und dient zur soliden Befestigung des Gehäuses am Einbauort bzw. im Kraftfahrzeug, während der Leadframe der Kontaktie- rung zwischen einer Steckereinheit und einer Sensoreinheit dient .

Anhand der Fig. 4 ist beispielhaft ein Sensor ohne abgebildete Linse veranschaulicht, bei welchem Leadframe 9 in Sensorgehäuse 4 eingespritzt ist. Sensoreinheit 1 ist als SMD- Bauteil ausgebildet und in das Sensorgehäuse auf den

Leadframe 9 gelötet. Das Sensorgehäuse 4 beinhaltet eine gerollte Metallhülse 10 zur Befestigung des Sensors am Einbauort mittels einer Schraubverbindung. Ferner beinhaltet das Sensorgehäuse eine Steckereinheit 5 zur elektrischen Kontak- tierung.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Sensors mit einem Rohr 7, aus Kunststoff, als Teil der Schmutzabweisereinheit. Dieses Rohr 7 ist mittels nicht dargestellter, lösbarer, mechanischer Mittel an Sensorgehäuse 4 befestigt. Die Länge des Rohres ist mindestens dreimal so groß wie der Durchmesser der Linse 3. Rohr 7 weist als Schmutzabweiser gegenüber Linse 3 eine Scheibe 8 auf, welche im ersten Drittel des Rohres angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche

1. Sensor zur Erfassung von Geschwindigkeiten, zumindest umfassend eine Sensoreinheit (1), die ein Strahlungsemitterelement, ein Sensorelement, ein Voroptikelement

(2) sowie eine Auswerteschaltung aufweist, ein Sensorgehäuse (4), das einen Leadframe (9) aufweist, sowie eine Schmutzabweisereinheit, die eine Linse (3) umfasst, wobei die Sensoreinheit (1) mit dem Leadframe (9) des Sensorgehäuses (4) elektrisch kontaktiert ist und die Linse

(3) der Schmutzabweisereinheit das Sensorgehäuse (4) als Deckel abschließt.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (3) der Schmutzabweisereinheit oder das Voroptikelement (2) oder die Linse (3) der Schmutzabweisereinheit und das Voroptikelement (2) als Flüssiglinse ausgebildet sind, insbesondere mit elektrisch einstellbarer Brennweite .

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (3) der Schmutzabweisereinheit oder das Voroptikelement (2) oder die Linse (3) der Schmutzabweisereinheit und das Voroptikelement (2) eine Flüssigkristallschicht aufweisen, die insbesondere als optischer Verschluss angesteuert werden kann.

4. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) als o- berflächenmontierbares Bauelement ausgebildet ist.

5. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsemitterelement als Laser ausgebildet ist, der insbesondere so ausgebildet ist, dass er nach dem selbst-modulierenden-

Interferenz-Prinzip arbeitet.

6. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (4) eine Befestigungseinheit (6, 10) zur Befestigung des gesamten Sensors aufweist, sowie eine Steckereinheit (5) , deren Kontaktstifte mit dem Leadframe (9) elektrisch leitend verbunden sind.

7. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmutzabweisereinheit ein Rohr (7) umfasst.

8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) mit einem mechanisch trennbaren und schließbaren Verschluss, insbesondere einem Clipsverschluss und/oder wenigstens einem Schnapphaken, am Sensorgehäuse

(4) befestigt ist.

9. Sensor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohr (7) eine Scheibe (8) gegenüber der Linse

(3) der Schmutzabweisereinheit angeordnet ist.

10. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (1) eine elektronische Selbsttesteinrichtung umfasst, welche hierzu ein zusätzliches Sensorelement aufweist.

11. Verwendung des Sensors nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 in Kraftfahrzeugen, insbesondere als optischer Geschwindigkeitssensor.