WO2009086989A2 - Sensor device - Google Patents
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Abstract
A sensor device is disclosed, at least partly enclosed by a sensor housing (10), wherein the output signal from the first sensor (20) is transmitted over a first signal line (26) to an interface (13), comprising at least one second sensor (22), also at least partly enclosed by the sensor housing (10), wherein the output signal from the second sensor (22) is transmitted over at least one second signal line (30) to the interface (13), wherein the first and second signal lines (26, 30) run to the interface (13) in a common cable (12), but electrically insulated from each other. At least one power supply line (28, 32, 34) is arranged in the common cable (12) for power supply to the first and/or second sensor (20, 22).
Description
Beschreibung description
Titel SensorvorrichtungTitle Sensor device
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der WO 03/031990 Al ist bereits eine Vorrichtung zur kombinierten Erfassung der Achsbeschleunigung und der Raddrehzahl bekannt. Dort werden Raddrehzahlsensor und Beschleunigungsaufnehmer gemeinsam in einer gemeinsamen Vorrichtung kombiniert und mit der Radachse mechanisch steif verbunden. Dort ist eine gemeinsame Nutzung der Schnittstelle und der erforderlichen Stromversorgung vorgesehen. Die Sensoren sind in ein gemeinsames Gehäuse integriert. Weiterhin ist auch eineThe invention is based on a sensor device according to the preamble of the independent claim. From WO 03/031990 Al a device for combined detection of the axle acceleration and the wheel speed is already known. There wheel speed sensor and accelerometer are combined together in a common device and connected mechanically stiff with the wheel axle. There, a sharing of the interface and the required power supply is provided. The sensors are integrated in a common housing. Furthermore is also a
Aufbereitungsschaltung für die beiden Sensoren vorgesehen. Allerdings müsste hierzu ein eigens zu entwickelnder integrierter Schaltkreis vorgesehen werden.Preparation circuit provided for the two sensors. However, this would require a dedicated integrated circuit.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Integration vorzusehen, die oben genannte Problematik vermeidet. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.It is an object of the present invention to provide a cost-effective integration that avoids the above problem. This object is solved by the features of the independent claim.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung nach den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass einerseits Synergiepotentiale durch die Integration mehrerer Sensoren in einem Gehäuse genutzt werden können. Weiterhin vermeidet die vorgeschlagene Lösung auch zusätzliche Sensorleitungen im dynamischen Bereich des Kraftfahrzeugs. Auf der anderen Seite können die bislang verwendeten Sensoren bzw. deren
entwickelte integrierte Schaltungen ohne Änderungen beibehalten werden, so dass auf eine kostenintensive Neuentwicklung einer integrierten Schaltung, die beide Sensoren integriert, verzichtet werden kann. Durch die galvanisch voneinander getrennte Weiterleitung der Signale mittels separater Leitungen wird die Störanfälligkeit des Gesamtsystems minimiert.The sensor device according to the invention according to the features of the independent claim has the advantage that on the one hand synergy potentials can be used by the integration of multiple sensors in a housing. Furthermore, the proposed solution also avoids additional sensor lines in the dynamic range of the motor vehicle. On the other hand, the previously used sensors or their developed integrated circuits can be maintained without changes, so that can be dispensed with a costly new development of an integrated circuit, which integrates both sensors. The galvanically separated forwarding of the signals by means of separate lines minimizes the susceptibility of the overall system to failure.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further expedient developments emerge from further dependent claims and from the description.
Zeichnungdrawing
Mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.Several embodiments of the sensor device according to the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below.
Es zeigen: die Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, die Figur 2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform, die Figur 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform, die Figur 4 eine perspektivische Ansicht der Einzelkomponenten, die in einem Gehäuse angeordnet werden, die Figur 5 eine perspektivische Ansicht der im Gehäuse montierten1 shows a perspective view of an embodiment, FIG. 2 shows a block diagram of a first embodiment, FIG. 3 shows a block diagram of a second embodiment, FIG. 4 shows a perspective view of the individual components which are arranged in a housing, FIG perspective view of the housing mounted in the
Komponenten, die Figur 6 eine geschnittene Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 5, sowie die Figur 7 eine Draufsicht auf unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten eines zweiten Sensors.Components, Figure 6 is a sectional view of the embodiment of Figure 5, and Figure 7 is a plan view of different possible arrangements of a second sensor.
In einem Sensorgehäuse 10 sind zumindest zwei Sensoren 20, 22 angeordnet. Das Sensorgehäuse 10 ist mit einem hülsenförmig ausgeführten Befestigungselement 14 versehen. Das becherförmige Sensorgehäuse 10 läuft rechteckförmig aus. Am Ende des Sensorgehäuses 10 befindet sich parallel zur Längsachse des Sensorgehäuses 10 eine Seitenfläche 15, entlang der beispielsweise ein nicht dargestelltes Geberrad vorbeibewegt werden kann, so dass der im Gehäuse 10 angeordnete erste Sensor 20 die Drehzahl des
Geberrads detektiert. Die beiden Sensoren 20, 22 werden über ein gemeinsames Kabel 12 mit einer Schnittstelle 13, bestehend aus einem Stecker, verbunden.In a sensor housing 10 at least two sensors 20, 22 are arranged. The sensor housing 10 is provided with a sleeve-shaped fastening element 14. The cup-shaped sensor housing 10 runs out rectangular. At the end of the sensor housing 10 is parallel to the longitudinal axis of the sensor housing 10, a side surface 15 along which, for example, a donor wheel, not shown, can be moved past, so that the arranged in the housing 10 first sensor 20, the speed of Encoder wheel detected. The two sensors 20, 22 are connected via a common cable 12 to an interface 13, consisting of a plug.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 umfasst der erste Sensor 20 eine erste integrierte Schaltung 17, welche über eine Versorgungsleitung 28 und eineIn the embodiment according to FIG. 2, the first sensor 20 comprises a first integrated circuit 17, which is connected via a supply line 28 and a
Signalleitung 26 kontaktiert ist. Der zweite Sensor 22 umfasst ein Sensorelement 24, welches über Bondverbindungen mit einer zweiten integrierten Schaltung 18 verbunden ist. Die zweite integrierte Schaltung 18 wiederum wird über die Versorgungsleitung 28 und die zweite Signalleitung 30 mit einem Steuergerät 36 verbunden. Somit kann zur Energieversorgung und Datenaustausch derSignal line 26 is contacted. The second sensor 22 comprises a sensor element 24, which is connected via bonded connections to a second integrated circuit 18. The second integrated circuit 18 in turn is connected via the supply line 28 and the second signal line 30 to a control unit 36. Thus, for energy supply and data exchange of
Sensoren 20, 22 auf ein dreiadriges Kabel zurückgegriffen werden.Sensors 20, 22 are used on a three-core cable.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 2 darin, dass die integrierten Schaltungen 17, 18 über jeweils separate Versorgungsleitungen 32 bzw. 34 mit Energie versorgt werden. In diesemThe exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 in that the integrated circuits 17, 18 are supplied with energy via separate supply lines 32 and 34, respectively. In this
Ausführungsbeispiel dient ein vieradriges Kabel der Energieversorgung und Datenaustausch der Sensoren 20, 22.Embodiment serves a four-core cable power supply and data exchange of the sensors 20, 22nd
Der Figur 4 lassen sich die wesentlichen Komponenten der Sensorvorrichtung entnehmen. So ist das Gehäuse 10 becherförmig ausgebildet und auf der Seite mit größerem Öffnungsquerschnitt offen ausgebildet. Das Befestigungselement 14 umfasst eine vorzugsweise metallische Buchse 50, die beispielsweise der Aufnahme einer Schraubverbindung dient. Eine Stirnseite 42 ist senkrecht zur Längsachse des Sensorgehäuses 10 orientiert, entlang der bei geeigneter Anordnung der ersten integrierten Schaltung 17 des ersten Sensors 20 dieFIG. 4 shows the essential components of the sensor device. Thus, the housing 10 is cup-shaped and formed open on the side with a larger opening cross-section. The fastening element 14 comprises a preferably metallic bushing 50, which serves for example to receive a screw connection. An end face 42 is oriented perpendicular to the longitudinal axis of the sensor housing 10, along with a suitable arrangement of the first integrated circuit 17 of the first sensor 20, the
Bewegung eines Geberrades erfasst werden kann. Entsprechend der Querschnittsform des Sensorgehäuses 10 ist eine Leiterplatte 16 ausgebildet, die zum verjüngenden Ende hin in einer Ausnehmung 47 dergestalt ausläuft, dass diese jeweils links und rechts von fingerförmigen Fortsätzen begrenzt wird. An diesen fingerförmigen Bereichen wird ein Positioniermittel 48 angeordnet, welches im Wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt hat und beispielsweise als Positionierungsfeder ausgeführt ist. Das Positioniermittel 48 läuft wiederum an jeweils zwei U-förmig gebogenen Fortsätzen aus, die in Querrichtung miteinander verbunden sind. Die Ausnehmung 47 ist so ausgestaltet, dass in sie ein Träger 40 eingeführt werden kann. Der hohle Träger 40 wiederum dient zur
- A -Movement of a sensor wheel can be detected. Corresponding to the cross-sectional shape of the sensor housing 10, a printed circuit board 16 is formed, which terminates in a recess 47 in such a way towards the tapering end, that it is delimited on the left and on the right by finger-shaped extensions. At these finger-shaped areas, a positioning means 48 is arranged, which has a substantially U-shaped cross section and is designed for example as a positioning spring. The positioning means 48 in turn runs on two U-shaped projections each, which are connected to one another in the transverse direction. The recess 47 is designed such that a carrier 40 can be inserted into it. The hollow carrier 40 in turn serves for - A -
Aufnahme eines Magneten 46, einer zwischen dem Magneten 46 und der ersten integrierten Schaltung 17 angeordneten H-Scheibe 44 und des darauf angeordneten ersten integrierten Schaltkreises 17 des ersten Sensors 20. Die erste integrierte Schaltung 17 bzw. der erste Sensor 20 weist zwei Anschlussbeinchen auf, welche jeweils über die Leiterplatte 16 oder andere geeignete Mittel elektrisch leitend kontaktiert werden mit der Signalleitung 26 und der Versorgungsleitung 32. Hierzu können an der Rückseite der Leiterplatte 16 entsprechende Leiterbahnen ausgebildet sein, die zu elektrischen Anschlusspunkten 55 führen. Diese als Durchkontaktierungen ausgeführten Anschlusspunkte 55 dienen der Aufnahme der vier Leitungsenden, nämlich derReceiving a magnet 46, an H disc 44 arranged between the magnet 46 and the first integrated circuit 17 and the first integrated circuit 17 of the first sensor 20 arranged thereon. The first integrated circuit 17 or the first sensor 20 has two connection pins, which in each case via the circuit board 16 or other suitable means are electrically conductively contacted with the signal line 26 and the supply line 32. For this purpose, 16 corresponding conductor tracks may be formed on the back of the circuit board, which lead to electrical connection points 55. These connecting points 55 designed as plated-through holes serve to accommodate the four line ends, namely the
Signalleitung 26 des ersten Sensors 20, der Signalleitung 30 des zweiten Sensors 22, der Versorgungsleitung 32 des ersten Sensors 20 sowie der Versorgungsleitung 34 des zweiten Sensors 22. Diese Leitungen 26, 30, 32, 34 werden in einem gemeinsamen Kabel 12 durch einen Deckel 41 hindurch geführt. An dem verbreiterten Ende der Leiterplatte 16 ist hinter denSignal line 26 of the first sensor 20, the signal line 30 of the second sensor 22, the supply line 32 of the first sensor 20 and the supply line 34 of the second sensor 22. These lines 26, 30, 32, 34 are in a common cable 12 through a lid 41st passed through. At the widened end of the circuit board 16 is behind the
Anschlusspunkten 55 in Richtung zu dem gemeinsamen Kabel 12 die zweite integrierte Schaltung 18 des zweiten Sensors 22 angeordnet. In der Leiterplatte 16 sind weiterhin vier nicht näher bezeichnete Ausnehmungen zur Aufnahme von Positionierelementen 54 und Befestigungsmitteln 52 vorgesehen. Die Befestigungsmittel 52 sind vorzugsweise L-förmig ausgebildet und bestehen aus einem Metall oder Bronze. Sie können sowohl mit dem Deckel 41 wie auch mit der Leiterplatte 16 verbunden werden. In dem Deckel 41 sind Positionierelemente 54 in Form von zwei senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 10 herausragenden Stiften ausgebildet. Diese dienen in der Fertigung im Rahmen beispielsweise eines Kunststoffnietprozesses der Befestigung desConnection points 55 in the direction of the common cable 12, the second integrated circuit 18 of the second sensor 22 is arranged. In the circuit board 16 four unspecified recesses for receiving positioning elements 54 and fasteners 52 are further provided. The fastening means 52 are preferably L-shaped and made of a metal or bronze. They can be connected to both the lid 41 and the circuit board 16. In the lid 41 positioning elements 54 are formed in the form of two perpendicular to the longitudinal axis of the housing 10 projecting pins. These are used in manufacturing in the context of, for example, a Kunststoffnietprozesses the attachment of the
Deckels 41 mit der Leiterplatte 16.Cover 41 with the circuit board 16th
Die Figur 5 zeigt die in Figur 4 dargestellten Einzelkomponenten im montierten Zustand. Es ist ersichtlich, dass die Positionierelemente 54, welche Teil des Deckels 41 sind, in die Ausnehmungen der Leiterplatte 16 eingreifen, ebenso wie die Befestigungsmittel 52. Die offene Seite des becherförmigen Sensorgehäuses 10 wird durch den Deckel 41 verschlossen. Am Ende des Sensorgehäuses 10 ist eine in das Gehäuseinnere ragende Gegenfläche 49 vorgesehen, welche der Aufnahme der Stirnseite des Positioniermittels 48 dient. Weiterhin lässt sich Figur 5 auch entnehmen, dass Befestigungszapfen des Trägers 40 durch
entsprechende Ausnehmungen der Anschlussbeinchen des ersten Sensors 20 hindurchragen zur geeigneten Positionierung.FIG. 5 shows the individual components shown in FIG. 4 in the mounted state. It can be seen that the positioning elements 54, which are part of the cover 41, engage in the recesses of the printed circuit board 16, as does the fastening means 52. The open side of the cup-shaped sensor housing 10 is closed by the cover 41. At the end of the sensor housing 10 a protruding into the housing interior counter surface 49 is provided, which serves to receive the end face of the positioning means 48. Furthermore, Figure 5 can also be seen that fastening pin of the carrier 40 by corresponding recesses of the connection pins of the first sensor 20 protrude for suitable positioning.
Bei der Ansicht gemäß Figur 6 lässt sich zusätzlich noch ein elektronisches Bauelement 56 als externe Beschaltung für den ersten Sensor 20 ausmachen, welches auf der Unterseite der Leiterplatte 16 angeordnet ist. Auch der zweite Sensor 22 benötigt weitere auf der Leiterplatte 16 anzuordnende externe Beschaltungen, die jedoch nicht eigens dargestellt sind.In the view according to FIG. 6, an electronic component 56 can additionally be identified as an external circuit for the first sensor 20, which is arranged on the underside of the printed circuit board 16. Also, the second sensor 22 requires more to be arranged on the circuit board 16 external circuits, which are not shown separately.
In einer weiteren Ausführungsvariante gemäß Figur 7 sind auf der Leiterplatte 16 unterschiedliche Anschlusspunkte 65, 65'; 67, 67' in unterschiedlichen Winkeln vorgesehen. Je nach Anwendung kann der Sensor 22 in einer bestimmten Winkellage montiert werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung eines einachsigen Beschleunigungssensors hinsichtlich der Sensitivität der jeweiligen Achsrichtung von Interesse. Hierzu ist die erste Leiterbahn 61 auf der Oberseite der Leiterplatte 16 aufgebracht, während die zweite Leiterbahn 63 auf der Unterseite der Leiterplatte 16 angeordnet sein kann und über Durchkontaktierungen wieder auf die Oberseite der Leiterplatte 16 geführt wird zur Kontaktierung des Sensors 22. Die Anordnung gemäß Figur 7 eigenet sich insbesondere bei Applikationen, bei denen die Winkellage geändert werden muss, die Leiterplatte 16 kann hierbei vorteilhafter Weise beibehalten werden.In a further embodiment variant according to FIG. 7, different connection points 65, 65 'are provided on the printed circuit board 16; 67, 67 'provided at different angles. Depending on the application, the sensor 22 can be mounted in a specific angular position. This is of particular interest when using a single-axis acceleration sensor with regard to the sensitivity of the respective axial direction. For this purpose, the first conductor 61 is applied to the top of the circuit board 16, while the second conductor 63 may be disposed on the underside of the circuit board 16 and via vias again on the top of the circuit board 16 is guided to contact the sensor 22. The arrangement of FIG 7 is particularly suitable for applications in which the angular position has to be changed, the printed circuit board 16 can be advantageously maintained in this case.
Die in den Figuren dargestellte Sensorvorrichtung arbeitet folgendermaßen. Bei dem ersten Sensor 20 könnte es sich beispielsweise um einen Raddrehzahlsensor handeln. Dieser umfasst beispielsweise ein magnetfeldempfindliches Bauelement, wie beispielsweise einen Hallsensor. In die zugehörige integrierte Schaltung 17 ist eine Signalvorauswertung implementiert. Auch magnetoresistiv arbeitende Sensoren auf Basis von AMR oder GMR sind denkbar. Zur Anregung des ersten Sensors 20 werden im Bereich der Radachse angebrachte Geberräder, wie beispielsweise magnetfeldleitende Zahnräder oder Stanzgitter (bei den aktiven Sensoren kombiniert mit Back- Bias- Magneten im Sensor 20) oder gummierte und mit Nord- Südpol-Teilungen aufmagnetisierte Geberräder verwendet. Beispielsweise bei Stahlradanwendungen mit Back- Bias- Magneten im Sensor 20 beinflusst das Geberrad das Magnetfeld, so dass der Sensor 20 hieraus ein Maß für die
Drehzahl des Geberrades ermitteln kann. Der Sensor 20 wird über die Versorgungsleitung 28 und die Signalleitung 26, welche auch als Massekabel dient, mit Energie versorgt. Die Masseleitung wird als Signalleitung 26 verwendet, indem über diese Signalleitung 26 ein Signal aufmoduliert wird, beispielsweise mittels Strommodulation. Dadurch kann auf eine separateThe sensor device shown in the figures operates as follows. For example, the first sensor 20 could be a wheel speed sensor. This includes, for example, a magnetic field sensitive device, such as a Hall sensor. In the associated integrated circuit 17, a signal pre-evaluation is implemented. Magnetoresistive sensors based on AMR or GMR are also conceivable. In order to excite the first sensor 20, transmitter wheels mounted in the region of the wheel axle, such as magnetically conducting gears or punched grids (combined with back-bias magnets in the sensor 20 in the case of active sensors) or rubberized transmitter wheels magnetized with north-south pole divisions, are used. For example, in steel wheel applications with back-bias magnets in the sensor 20, the transmitter wheel influences the magnetic field, so that the sensor 20 is a measure of this Can determine the speed of the encoder wheel. The sensor 20 is supplied via the supply line 28 and the signal line 26, which also serves as a ground cable, with energy. The ground line is used as a signal line 26 by a signal is modulated on this signal line 26, for example by means of current modulation. This can be on a separate
Signalleitung verzichtet werden. Die so aufmodulierte Drehzahlinformation wird an das Steuergerät 36 zur weiteren Verarbeitung übertragen.Signal line can be omitted. The thus-modulated speed information is transmitted to the controller 36 for further processing.
In dem Gehäuse 10 ist außerdem - als Beispiel für einen zweiten Sensor 22 - ein Beschleunigungssensor angeordnet. Er besteht aus dem Sensorelement 24, beispielsweise eine Mikromechanik zur Erfassung der Beschleunigung, die gebondet mit der integrierten Schaltung 18 in Verbindung steht. Die integrierte Schaltung 18 wertet die Messsignale des Sensorelements 24 aus und führt eine entsprechende Signalvorverarbeitung durch. Auch die zweite integrierte Schaltung 18 wird wie die erste integrierte Schaltung 17 über VersorgungsleitungIn addition, an acceleration sensor is arranged in the housing 10 as an example of a second sensor 22. It consists of the sensor element 24, for example a micromechanical system for detecting the acceleration, which is bonded to the integrated circuit 18 in connection. The integrated circuit 18 evaluates the measurement signals of the sensor element 24 and performs a corresponding signal preprocessing. The second integrated circuit 18, like the first integrated circuit 17, also has a supply line
28 und eine Signalleitung 30, wiederum auch die Masseleitung, mit Energie versorgt. Auf die als Signalleitung 30 dienende Masseleitung wird wiederum die zu übertragende Information aufmoduliert. In einem gemeinsamen Kabel 12 werden Signalleitung 26 des ersten Sensors 20, Signalleitung 30 des zweiten Sensors 22, sowie die gemeinsame Versorgungsleitung 28 (bei einer gemeinsamen Nutzung der Versorgungsleitung 28 durch die beiden integrierten Schaltungen 17, 18) oder alternativ die beiden Versorgungsleitungen 32, 34 zu der Schnittstelle 13, die als Stecker ausgeführt ist, geführt. Die Signalvorverarbeitung für die beiden Sensoren 20, 22 erfolgt getrennt in den jeweiligen integrierten Schaltungen 17, 18. Auch die Weiterleitung der jeweiligen28 and a signal line 30, in turn, also the ground line, supplied with energy. In turn, the information to be transmitted is modulated on the ground line serving as signal line 30. In a common cable 12 are signal line 26 of the first sensor 20, signal line 30 of the second sensor 22, and the common supply line 28 (when the supply line 28 is shared by the two integrated circuits 17, 18) or alternatively the two supply lines 32, 34 to the interface 13, which is designed as a plug out. The signal preprocessing for the two sensors 20, 22 is carried out separately in the respective integrated circuits 17, 18. The forwarding of the respective
Ausgangssignale erfolgt galvanisch voneinander getrennt auf separaten Leitungen, nämlich der Signalleitung 26 und der Signalleitung 30. Der zweite Sensor 22 dient insbesondere zur Erfassung der Achsschwingungen. Er kann hierzu als ein- oder mehrachsiger Beschleunigungssensor ausgeführt sein. Auf dem gemeinsamen Kabel 12 sind üblicherweise Befestigungselemente (Tüllen,Output signals are galvanically separated from each other on separate lines, namely the signal line 26 and the signal line 30. The second sensor 22 is used in particular for detecting the axle vibrations. It can be designed for this purpose as a single or multi-axis acceleration sensor. On the common cable 12 are usually fasteners (spouts,
Clips, Schutzschläuche etc.) angeordnet zur Befestigung, Führung und Schutz an der Fahrzeugkarosserie und anderen konstruktiven Fahrzeugteilen. Das Sensorgehäuse 10 kann über das Befestigungselement 14 oder eine Kleb- bzw. Rastkontur mechanisch am Fahrzeug befestigt werden. Alternativ könnte das Gehäuse 10 auch als Kappe oder Ring ausgeführt sein, der auf ein Radlager
aufgepresst wird. Die Sensorvorrichtung wird an ein mit der Achse mitschwingendes Element des Fahrzeugs befestigt. Weiterhin kann die Sensorvorrichtung ein konstruktives Element zur definierten Ausrichtung der Sensoren 20, 22 zum Fahrzeug enthalten.Clips, protective tubes, etc.) arranged for attachment, guidance and protection to the vehicle body and other structural vehicle parts. The sensor housing 10 can be mechanically fastened to the vehicle via the fastening element 14 or an adhesive or latching contour. Alternatively, the housing 10 could also be designed as a cap or ring on a wheel bearing is pressed on. The sensor device is fastened to an axis-resonating element of the vehicle. Furthermore, the sensor device may include a constructive element for the defined alignment of the sensors 20, 22 to the vehicle.
Bei dem in Figur 4 bis Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine entsprechend bestückte Leiterplatte 16 in dem becherförmigen Sensorgehäuse 10 untergebracht. Zuerst wird die Leiterplatte 16 mit der zweiten integrierten Schaltung 18, in der beispielsweise der Beschleunigungssensor 22 realisiert ist, sowie auch weitere elektronische Bauelemente 56 als Bestandteile einer externen Beschaltung bestückt. Durch eine Variation des schmalen Bereichs der Leiterplatte 16 lassen sich applikationsspezifische Sensormaße für die Funktion des ersten Sensors 20 als Raddrehzahlsensor erreichen.In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 to 6, a correspondingly populated printed circuit board 16 is accommodated in the cup-shaped sensor housing 10. First, the circuit board 16 is equipped with the second integrated circuit 18, in which, for example, the acceleration sensor 22 is realized, as well as other electronic components 56 as components of an external circuit. By varying the narrow area of the printed circuit board 16, application-specific sensor dimensions for the function of the first sensor 20 as a wheel speed sensor can be achieved.
Der Träger 40 ist bevorzugt in Kunststoffspritztechnik ausgeführt. Über diesen lassen sich weitere Varianten des ersten Sensors 20 kostengünstig realisieren. Der Träger 40 dient der Aufnahme des Magneten 46, der als Back- Bias- Magnet ein Magnetfeld erzeugt, welches über ein nicht dargestelltes Geberrad abhängig von der Drehzahl variiert wird. Zwischen dem ersten Sensor 20 und dem Magneten 46 wird zur Homogenisierung des Magnetfelds eine H-Scheibe 44 gelegt. Das so bestückte Trägermodul 40 wird in die Ausnehmung 47 eingebracht und mit der Leiterplatte 16 elektrisch leitend kontaktiert. Das Trägermodul 40 kann anwendungsspezifisch relativ flexibel bestückt werden. So wäre es auch denkbar, auf den Magneten 46 zu verzichten, beispielsweise bei Multipol-Encoder-Rädern. Die in dem Ausführungsbeispiel gezeigteThe carrier 40 is preferably executed in plastic injection molding. Over these further variants of the first sensor 20 can be realized inexpensively. The carrier 40 serves to receive the magnet 46, which generates a back magnetic field magnet as a magnetic field, which is varied via a donor wheel, not shown, depending on the rotational speed. Between the first sensor 20 and the magnet 46, an H-plate 44 is placed to homogenize the magnetic field. The so equipped carrier module 40 is inserted into the recess 47 and contacted with the circuit board 16 electrically conductive. The carrier module 40 can be equipped relatively flexibly for specific applications. So it would also be possible to dispense with the magnet 46, for example in multipole encoder wheels. The one shown in the embodiment
Ausführungsform stellt einen sogenannten Side-Read-Sensor dar, d. h. das Geberrad ist seitlich vom Sensorgehäuse 10 in der Nähe der Seitenfläche 15 angeordnet zur Beeinflussung des vom Magneten 46 abgestrahlten Magnetfelds. Alternativ könnte jedoch der erste Sensor 20 um 90° abgewinkelt angeordnet werden, so dass ein sogenannter Bottom- Read-Sensor entsteht. Mit dieserEmbodiment represents a so-called side-read sensor, d. H. the sender wheel is arranged laterally from the sensor housing 10 in the vicinity of the side surface 15 for influencing the magnetic field emitted by the magnet 46. Alternatively, however, the first sensor 20 could be angled at 90 °, so that a so-called bottom-read sensor is formed. With this
Variante würde das Geberrad in der Nähe der Stirnseite 42 angeordnet werden. Diese Varianten lassen sich durch eine entsprechende Anpassung des Trägermoduls 40 realisieren, ohne Auswirkungen auf die restliche Leiterplatte 16 zu haben. Ebenso können auch Sensoren 20 mit einer Winkellage zwischen 0 und 90° durch eine entsprechende Ausgestaltung des Trägermoduls 40
dargestellt werden. Das Trägermodul 40 wird in die Ausnehmung 47 der Leiterplatte 16 gesteckt.Variant, the sender wheel would be arranged near the end face 42. These variants can be realized by a corresponding adaptation of the carrier module 40, without having an effect on the remaining circuit board 16. Similarly, sensors 20 with an angular position between 0 and 90 ° by a corresponding embodiment of the carrier module 40th being represented. The carrier module 40 is inserted into the recess 47 of the printed circuit board 16.
Auf das Kabel 12 ist ein Kunststoffteil aufgespritzt, welcher als Deckel 41 die offene Seite des Sensorgehäuses 10 verschließen kann. Über diesen Deckel 41 wird die Leiterplatte 16 befestigt. Dies geschieht über die Positionierelemente 54, die in dem Deckel 41 als Stifte integriert sind und mit der Leiterplatte 16 vernietet werden können. Durch den Deckel 41 hindurch ragen die Leitungen 26, 30, 32, 34 des Kabels 12, deren Enden in den Anschlusspunkten 55 der Leiterplatte 16 elektrisch leitend kontaktiert werden. Nach der Verbindung des Deckels 41 mit der Leiterplatte 16 und entsprechender Kontaktierung und weiteren Befestigung auch mittels der Befestigungsmittel 52, die beispielsweise aus Metall, beispielsweise Bronze, ausgeführt sind, werden Deckel 41 und Leiterplatte 16 in das Sensorgehäuse 10 geschoben. An der Vorderseite der Leiterplatte 16 ist bereits das Positioniermittel 48 angeordnet, welches beim Einschieben die rampenartige Gegenfläche 49 des Gehäuses 10 hintergreift und so zu der korrekten Position des vorderen Teils der Leiterplatte 16 im Gehäuse 10 beiträgt. Die Leiterplatte 16 kann über eine Kunststoffnietprozess (Kalt- oder Warmverformung) mit dem Deckel 41 verbunden werden. Alternativ dazu können diese Aufgabe metallische Befestigungspins übernehmen, die Bestandteil desOn the cable 12, a plastic part is sprayed, which can close the open side of the sensor housing 10 as a cover 41. About this cover 41, the circuit board 16 is attached. This is done via the positioning elements 54, which are integrated in the lid 41 as pins and can be riveted to the circuit board 16. The cables 26, 30, 32, 34 of the cable 12, whose ends are contacted in an electrically conductive manner in the connecting points 55 of the printed circuit board 16, project through the cover 41. After the connection of the lid 41 with the circuit board 16 and corresponding contact and further attachment by means of the fastening means 52, which are made of metal, such as bronze, are lid 41 and circuit board 16 is pushed into the sensor housing 10. At the front of the circuit board 16, the positioning means 48 is already arranged, which engages behind the ramp-like counter surface 49 of the housing 10 during insertion and so contributes to the correct position of the front part of the circuit board 16 in the housing 10. The printed circuit board 16 can be connected to the cover 41 via a plastic riveting process (cold or hot deformation). Alternatively, this task can take over metallic mounting pins, which are part of the
Deckelmoduls sind. Die Leiterplatte 16 kann auf die metallischen Pins aufgepresst oder aufgesteckt und verlötet werden. Der Deckel 41 verschließt das becherförmige Gehäuse 10 und kann z. B. mittels Kunststofflaserdurchstrahlschweissen mit dem Gehäuse 10 dicht verbunden werden. Alternativ kann das Sensorgehäuse auch in M I D-Technik ausgeführt sein und die Sensorbausteine 20, 22 und das Sensorkabel 12 direkt aufnehmen. In dieser Ausführungsform könnte auf eine Leiterplatte 16 verzichtet werden. Der Becher 10 und die Sensoren 20, 22 könnten alternativ auch mit einem geeigneten Material vergossen werden, wobei bei geeigneter Materialauswahl auf den Deckel 41 verzichtet werden könnte. Durch den Verguss der SensorenCover module are. The circuit board 16 can be pressed or plugged onto the metal pins and soldered. The lid 41 closes the cup-shaped housing 10 and can, for. B. by plastic laser transmission welding to the housing 10 are tightly connected. Alternatively, the sensor housing can also be implemented in M I D technology and receive the sensor components 20, 22 and the sensor cable 12 directly. In this embodiment could be dispensed with a circuit board 16. The cup 10 and the sensors 20, 22 could alternatively be cast with a suitable material, which could be dispensed with a suitable choice of material on the lid 41. Through the encapsulation of the sensors
20, 22 können störende Eigenschwingungsanregungen sowie auch Pump- und Korrosionseffekte eines eingeschlossenen Gasvolumens im Gehäuseinneren vermieden werden. Alternativ zur mechanischen Befestigung der Leiterplatte 16 an dem Deckel 41 könnte der Deckel 41 auch mittels Kunststoffspritzgießverfahren mit der Leiterplatte 16 verbunden werden.
Der Beschleunigungssensor 22 kann auf der Leiterplatte 16 auch beliebig drehbar angeordnet werden. Eine solche Anordnung ist in Figur 7 gezeigt. Dort kann der Beschleunigungssensor 22 in Winkelschritten drehbar in der Leiterplattenebene angeordnet werden zur applikationsspezifiischen Ausrichtung der sensitiven Achsen zur Z-Achse des Fahrzeugs. Dadurch ist die Verwendung eines platz- und kostensparenden einachsigen Beschleunigungssensors möglich.20, 22 can be avoided disturbing self-oscillation excitations as well as pumping and corrosion effects of an enclosed gas volume inside the housing. As an alternative to the mechanical fastening of the circuit board 16 to the cover 41, the cover 41 could also be connected to the circuit board 16 by means of plastic injection molding. The acceleration sensor 22 can be arranged rotatable on the circuit board 16 as desired. Such an arrangement is shown in FIG. There, the acceleration sensor 22 can be arranged in angular increments in the circuit board plane for application-specific alignment of the sensitive axes to the Z-axis of the vehicle. This makes it possible to use a space-saving and cost-saving single-axis acceleration sensor.
Alternativ könnte das Kabel 12 mit dem Gehäuse 10 auch mittels Stecker und Gegenstecker verbunden werden. Das erhöht die Austauschbarkeit derAlternatively, the cable 12 could be connected to the housing 10 also by means of plugs and mating connectors. This increases the interchangeability of the
Sensorbaugruppe im Reparaturfall.Sensor module in case of repair.
Die Sensoren 20, 22 können wahlweise direkt über Stromschienen mit den Leitungen 26, 28, 30, 32, 34 verbunden werden.The sensors 20, 22 can optionally be connected directly to the lines 26, 28, 30, 32, 34 via busbars.
Prinzipiell lassen sich beliebige Sensortypen in einem Sensorgehäuse 10 integrieren. Die Kombination eines Drehzahlsensors mit einem Beschleunigungssensor ist aufgrund vielfältiger Einsatzgebiete vorteilhaft wie beispielsweise zur indirekten Reifendruckerkennung, aktive oder semiaktive Dämpfung, Radlagerverschleißerkennung oder Fahrbelagszustandserkennung.In principle, any type of sensor can be integrated in a sensor housing 10. The combination of a speed sensor with an acceleration sensor is advantageous due to a variety of applications such as indirect tire pressure detection, active or semi-active damping, wheel bearing wear detection or Fahrbelagszustandserkennung.
Die Verwendung der Sensorvorrichtung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
However, the use of the sensor device is not limited to this.
Claims
1. Sensorvorrichtung mit einem ersten Sensor (20), der von einem Sensorgehäuse (10) zumindest teilweise umgeben ist, wobei das Ausgangssignal des ersten Sensors (20) über zumindest eine erste1. Sensor device with a first sensor (20) which is at least partially surrounded by a sensor housing (10), wherein the output signal of the first sensor (20) via at least a first
Signalleitung (26) weitergeleitet ist an eine Schnittstelle (13), mit zumindest einem zweiten Sensor (22), der ebenfalls von dem Sensorgehäuse (10) zumindest teilweise umgeben ist, wobei das Ausgangssignal des zweiten Sensors (22) über zumindest eine zweite Signalleitung (30) an die Schnittstelle (13) weitergeleitet ist, wobei erste und zweite Signalleitung (26,Signal line (26) is forwarded to an interface (13), with at least one second sensor (22) which is also surrounded by the sensor housing (10) at least partially, wherein the output signal of the second sensor (22) via at least one second signal line ( 30) is forwarded to the interface (13), wherein first and second signal line (26,
30) in einem gemeinsamen Kabel (12), aber galvanisch voneinander getrennt zu der Schnittstelle (13) geführt sind, wobei in dem gemeinsamen Kabel (12) zumindest eine Energieversorgungsleitung (28, 32, 34) angeordnet ist zur Energieversorgung von erstem und/oder zweitem Sensor (20, 22).30) in a common cable (12), but are electrically isolated from each other to the interface (13) are guided, wherein in the common cable (12) at least one power supply line (28, 32, 34) is arranged to supply power of the first and / or second sensor (20, 22).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erster und/oder zweiter Sensor (20, 22) auf einer Leiterplatte (16) angeordnet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first and / or second sensor (20, 22) are arranged on a printed circuit board (16).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (40) vorgesehen ist, auf dem der erste3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a carrier (40) is provided, on which the first
Sensor (20) angeordnet ist.Sensor (20) is arranged.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterplatte (16) eine Ausnehmung (47) vorgesehen ist, die der Aufnahme des Trägers (40) dient.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the circuit board (16) has a recess (47) is provided which serves to receive the carrier (40).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Positioniermittel (48) vorgesehen ist zur korrekten Positionierung der Leiterplatte (16) in dem Gehäuse (10). 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one positioning means (48) is provided for the correct positioning of the printed circuit board (16) in the housing (10).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Träger (40) zumindest ein Magnet (46) und/oder eine magnetfeldabschirmende Scheibe (44) angeordnet sind.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the carrier (40) at least one magnet (46) and / or a magnetic field shielding disc (44) are arranged.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (12) mit einer als Deckel (41) ausgebildeten Umspritzung versehen ist zum Verschließen des Gehäuses (10).7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cable (12) is provided with a cover (41) formed as encapsulation for closing the housing (10).
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Deckel (41) zumindest ein Befestigungsmittel8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the lid (41) at least one fastening means
(52) und/oder zumindest ein Positionierelement (54) vorgesehen ist zur Befestigung und/oder Positionierung der Leiterplatte (16) mit bzw. an dem Deckel (41).(52) and / or at least one positioning element (54) is provided for fastening and / or positioning the printed circuit board (16) with or on the cover (41).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (16) mehrere Anschlusspunkte (65, 65'; 67, 67') vorgesehen sind zur unterschiedlichen Orientierung des Sensors (22).9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the circuit board (16) a plurality of connection points (65, 65 ', 67, 67') are provided for the different orientation of the sensor (22).
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (10) zumindest eine Gegenfläche (49) vorgesehen ist, die mit dem Positioniermittel (48) zusammenwirkt. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing (10) at least one counter surface (49) is provided, which cooperates with the positioning means (48).
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