センサ装置

专利摘要:
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。
公开号:JP2011508894A
申请号:JP2010541730
申请日:2008-11-26
公开日:2011-03-17
发明作者:ヘガツィ アンヴァール；レーベ トーマス
申请人:ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ；
IPC主号:G01P15-08

专利说明:

[0001] 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。]
[0002] 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。]
[0003] 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。]
[0004] 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。]
[0005] 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。]
図面の簡単な説明

[0006] 一実施例の斜視図を示す。
第１の実施形態のブロック回路図を示す。
第２の実施形態のブロック回路図を示す。
１つのケーシング内に配置される個々の構成要素の斜視図を示す。
ケーシングにおいて取り付けられた状態の構成要素の斜視図を示す。
図５による実施例の断面図を示す。
第２のセンサの種々の配置可能性を平面図で示す。] 図５
[0007] 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。]
[0008] 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。] 図２
[0009] 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。] 図２ 図３
[0010] 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。] 図４
[0011] 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。] 図４ 図５
[0012] 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。] 図６
[0013] 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。] 図７
[0014] 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。]
[0015] 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。]
[0016] 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。] 図４ 図５ 図６
[0017] 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。]
[0018] 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。]
[0019] 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。] 図７
[0020] 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。]
[0021] 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。]
[0022] 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。]

权利要求:

請求項1
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第１のセンサ（２０）を備え、該第１のセンサ（２０）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、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。
請求項2
前記第１のセンサ（２０）および／または前記第２のセンサ（２２）は導体板（１６）上に配置されている、請求項１記載の装置。
請求項3
支持体（４０）が設けられており、該支持体（４０）上に前記第１のセンサ（２０）が配置されている、請求項１または２記載の装置。
請求項4
前記導体板（１６）には切り欠き（４７）が設けられており、該切り欠き（４７）は前記支持体（４０）を収容するために使用される、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
請求項5
前記ケーシング（１０）において前記導体板（１６）を正確に位置決めするために少なくとも１つの位置決め手段（４８）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
請求項6
前記支持体（４０）には少なくとも１つの磁石（４６）および／または磁界を遮蔽するプレート（４４）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
請求項7
前記ケーブル（１２）には前記ケーシング（１０）を閉じるためのキャップ（４１）として構成されているモールディングが設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
請求項8
前記キャップ（４１）には前記導体板（１６）を前記キャップ（４１）に固定および／または位置決めするための少なくとも１つの固定手段（５２）および／または少なくとも１つの位置決め素子（５４）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
請求項9
前記導体板（１６）上にはセンサ（２２）を種々の方向に配向させるための複数の接続点（６５，６５’；６７，６７’）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
請求項10
前記ケーシング（１０）内には前記位置決め手段（４８）と相互作用する少なくとも１つの対向面（４９）が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。