(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも変換要素を収容するための第１のケーシング（１）と、
信号処理ユニットを収容するための第２のケーシング（２）とを備えた自動車のためのセンサアセンブリ装置において、
第１と第２のケーシングの間の少なくとも４極の接続部（３）と、
制御機器のための第２のケーシング（２）の端子（４，５）とを備え、
車輪回転速度、空隙の厚さ、及び、基準信号に対する位相を推定するために、
ケーシング（２）内に配置された信号処理ユニットが、ピン（４）を経て電流を出力するアナログ増幅器として形成され、かつ、ほぼサインカーブの交流を供給することを特徴とするセンサアセンブリ装置。
【請求項２】
端子が２線端子として形成され、信号出力部として１本のピン（４）と、運転電圧供給のために１本のピン（５）を備えていることを特徴とする請求項１記載のセンサアセンブリ装置。
【請求項３】
変換要素が磁気−電気コンバータとして形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のセンサアセンブリ装置。
【請求項４】
第１のケーシング（１）が磁気−電気変換要素のバイアスのために使用される少なくとも１個の磁石（６，７，８）を配置または保持するための機能要素を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のセンサアセンブリ装置。
【請求項５】
センサが車輪回転速度センサとして形成されていることを特徴とする請求項４記載のセンサ。
【請求項６】
センサがタイヤ力センサとして形成されていることを特徴とする請求項４記載のセンサ。
【請求項７】
磁気抵抗ブリッジ（９）を内蔵する第１のケーシング（１）と、ほぼサインカーブの交流を供給する電流出力部を有するアナログ増幅器を内蔵する第２のケーシング（２）と、第１と第２のケーシングの間の少なくとも４極の接続部（３）と、電流出力部を形成するピン（４）とピン（５）を有する端子とを備えていることを特徴とする請求項４または６記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分または請求項６の前提部分に記載した、センサアセンブリ装置と、このようなセンサアセンブリ装置のためのセンサに関する。
【０００２】
動的な空隙変化を検出するためのいろいろなセンサ装置またはセンサのためのアセンブリ装置は、一般的な構成思想によって実現される。この場合、アンブリ装置は規格部品または規格化されたセンサを備えていると有利である。
【０００３】
本発明は一般的に機械製造の分野、特に自動車工業のブレーキダイナミクスシステムまたはドライビングダイミナミクスシスタムのために適用される。この場合適用範囲は主として、ＡＢＳやＴＣＳのようなブレーキ介入を行う制御システムである。しかし、主適用範囲は、ＥＳＰ（電子スタビリティプログラム、ドライビングダイナミクスコントロールシステム）やＳＷＴ（サイドウォールねじれ、この場合車輪力を決定するためおよび回転速度を決定するために、自動車車輪のタイヤ−サイドウォール−変形がセンサを介して測定および評価される）のための使用である。
【０００４】
ＳＷＴに適した特別なタイヤまたはＳＷＴセンサは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２０５８２号公報と同第１９６２０５８１号公報によって知られている。更に、技術水準から、空隙変調（空隙変化）のための磁気的に作用する機械要素が知られている。この機械要素の場合には、永久磁石部品または強磁性部品が使用可能であり、この部品は測定すべき物理量に依存して空隙方向に移動させられる。そのために通常は、インクリメンタル式エンコーダが使用される。強磁性エンコーダは例えば歯車、歯付きディスク、歯付きリングまたは穴あきディスクである。永久磁石エンコーダは通常は、ゴムまたは他の機械的な担体に埋め込まれた連続するＮ極領域／Ｓ極領域のリンブ状または円状の配置構造体である。
【０００５】
磁気的なエンコーダを適用する主要な例は、車輪速度を検出するためのＡＳＢ（アクティブセンサ軸受）のための磁気的な車輪軸受シールと、ＳＷＴ原理（サイドウォールねじれセンサ装置）に従って動的な力を検出するための上述の磁気的な車両タイヤである。
【０００６】
エンコーダによって空隙変調を検出するためのセンサ装置は原理的には知られている。このセンサ装置は例えば自動車エンジンのクランク軸位置またはカム軸位置を検出する役目を果たす。他の周知の用途、すなわち車輪速度の測定の場合には、インクリメンタル式エンコーダトラックが、２つの一定の値の間で空隙内の磁場の強さを、角度と同期して周期的に変調する。走行運転時の動的な力と、それに伴い付加的に発生する磁場の強さの変調とによる、センサとエンコーダの間の運動の付加的な変化は、この用途の場合不所望であり、信号処理の際に抑制される。
【０００７】
そのために、技術水準によって知られている、ＡＢＳ車輪速度検出のためのいわゆるアクティブセンサは、内部の増幅回路／トリガー回路を備えている。この回路により、空隙動的力に左右されずに常に、２つの一定の振幅値を有する方形波信号が発生させられ、この方形波信号のエッジ交番はエンコーダトラックに従う。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４２３５５号公報には例えばカーブ走行中の自動車の走行ダイナミクス的な状態（ＥＳＰ）を検出するために、弾性的な車軸変形の値を考慮し、その尺度として、回転速度センサとそれに所属するエンコーダとの間の空隙の大きさを使用することが提案されている。
【０００９】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４３５１６０号公報により、磁気的に符号化されたタイヤの縦方向力と横方向力を決定するために、２つの車輪速度センサ信号の位相と、変化するその信号振幅とを、空隙変形を介して検出することが知られている。
【００１０】
本発明の課題は、上記の種類のすべてのセンサに同じように適した概念（設計思想）を提供することである。この概念の場合には、基本システムがすべてのセンサに適しているモジュール式センサアセンブリ装置が形成される。本発明の課題は更に、共通のアセンブリ装置形成のこの概念のために適したセンサ、特にＳＷＴセンサを提供することである。
【００１１】
この課題は本発明に従い、請求項１または６の特徴によって解決される。
【００１２】
第１の発明思想は、ケーシング寸法と外部形状がアクティブ式ＡＢＳ車輪速度センサ（ケーブルとプラグで規格化されている）を製作するために既に使用されているセンサ用途に一致するかまたはほとんど一致するように、今後のセンサアセンブリ装置を構造上全般的に通用するよう形成することにある。これは、例えばＳＷＴセンサのような新しいセンサを標準採用するために、アクティブ式車輪速度センサと同じ標準工具を使用することができるという利点がある。アクティブセンサのために異なる多彩な標準プログラムがあるために、関連する標準工具と共にアクティブ式車輪回転速度センサの既に存在する異なる豊富な形状および構造的な形式が存在する。この中から、ＳＷＴセンサに常に合う形式を採用することができる。それによって、開発コストが最小限に抑えられ、ＳＷＴ装備率が低くても経済的であるという利点が生じる。この基本思想は車輪回転速度検出のための今後のアクティブセンサについても当てはまる。
【００１３】
更に、あらゆる種類の空隙変調を検出可能な本発明による構造体を、上記の概念を利用して説明する。従って、本発明による構造体によって、車輪回転速度のほかに、空隙の変化も変形力の関数として測定することができる。このセンサは特にサイドウォールねじれ思想を実現するために特に適しているがしかし、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４２３５５号公報を基礎としたＥＳＰのためのセンサシステムを実現するためにも適している。
【００１４】
本発明の他の効果と有利な実施の形態は、従属請求項と、添付の図に関連する次の説明から明らかになる。
【００１５】
図１のａ〜ｄに関連して先ず最初に、エンコーダのアクティブセンサ的な感知のためのアセンブリ装置を規格化して形成するための一般的な概念について説明する。このエンコーダは規格化されたセンサ（フィーラ）に加工されるかまたは本発明に従い共通のモジュール式アセンブリ装置を備えている。
【００１６】
図１のａは本発明による構造概念に対応する、一般的なセンサ要素の外部のケーシング形状または基本形状を示している。この場合、参照符号１によって、特にプラスチックからなるケーシングまたはヘッド１が示してある。このケーシング内には常に、何らかの磁気−電気式変換要素が埋め込まれている。参照符号２によって、特にプラスチックから製作されたケーシングが示してある。このケーシングは本体２とも呼ばれる。この本体２内には常に、何らかの電子式信号処理回路が埋め込まれている。企画された用途によって、ヘッド１がどのような変換要素を含み、本体２がどのような信号処理回路を含むかが決まる。ヘッド１と本体２の間には常に４極（４端子）の電気的接続部３が存在する。制御機器に対する２線式接続のために、ピン４が信号出力部としての役目を果たし、ピン５が運転電圧供給のために役立つ。
【００１７】
図１のｂ，ｃ，ｄは、異なる大きさの３個の磁石６，７，８と組み合わされた、図１ａの一般的なケーシング形状を示している。磁石６，７，８はヘッド１内の磁気−電気変換要素に必要に応じて異なる磁気的なバイアスを加える役目を果たす。構造概念の本発明による思想に従って、３個の異なる磁石６，７，８の大きさが定められるので、一般的な構造変形が存在する。この構造変形の内容は用途に応じてヘッド１または本体２と交換または適合可能である。
【００１８】
有利な用途では、構造変形の構造的な寸法は同時に、既に知られているアクティブ式車輪速度センサの寸法に一致している。
【００１９】
本発明による構造概念の他の利点は、常に次の４つのインターフェース特性を実現することにある。すなわち、制御機器に対する２線接続、制御されない供給電圧の広い範囲を有する運転、出力信号の担体としての印加電流およびエンコーダの停止までの連続的な周波数弁別を実現することにある。
【００２０】
その際特に、磁気−電気式コンバータが使用される。このコンバータはＸＭＲ技術に基づいている（これについてはデュッセルドルフのVDI-Technologiezentrum出版社の“技術分析  磁気学(Technologieanalyse Magnetismus)”第２巻参照）。この場合、特にＡＭＲ技術（異方性磁気抵抗）とＧＭＲ技術（巨大磁気抵抗）参照。
【００２１】
構造変形が常に次のように使用されると特に有利である。すなわち、永久磁石エンコーダと組み合わせた図１ａの変形、強磁性エンコーダと組み合わせた図１ｂの構造変形、強磁性エンコーダと組み合わせた図１ｃの構造変形および永久磁石エンコーダと組み合わせた図１ｄの変形である。
【００２２】
新しい構造概念の本発明による用途は特に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１５０８４号公報によるデジタルオフセット補償のアクティブ式車輪回転速度センサである。このセンサの場合、ヘッド１が磁気抵抗ブリッジと、床屋看板柱−構造体およびデジタルオフセット補償のためのＡＳＩＣを備えている。ＡＳＩＣは用途のために特別に形成された集積回路（ＩＣ）である。
【００２３】
本発明は更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３４７１５号公報に記載された追加情報と新しいデータプロトコルを伝送するアクティブ式車輪回転速度センサのために適している。磁気抵抗ブリッジと床屋看板柱−構造体を備えたヘッド１が考えられる。この場合、ＩＣまたはＡＳＩＣは方向認識と空隙診断のために使用可能である。
【００２４】
本発明によるセンサアセンブリ装置の考えられる他の用途は、車輪速度と動的な空隙変形を同時に検出するためのアクティブセンサである。このようなセンサはＥＳＰまたはＳＷＴのために特に有利に使用可能である。その際、センサは好ましくは磁気抵抗ブリッジを備えたヘッド１と、特にＵＡ１２７２タイプのＡＳＩＣを備えた本体２を含んでいる。このセンサを図１のｂ〜ｄの構造変形の一つに従って形成すると有利である。
【００２５】
次に、本発明によるこのようなセンサと、センサアセンブリ装置の本発明による概念に対するセンサの適合について詳しく説明する。企画された実現構成要素は上記の段落に記載されている。構造的な実施の変形は本発明に従って要求される構造概念の規則に従う。
【００２６】
既に説明したように、構造概念に適応可能で、現在大量生産可能であるアクティブ式車輪速度センサのためのセンサ要素が存在する。そのために、図２のｂはアクティブ式車輪回転速度センサの機能ブロックを有する電子回路を概略的に示し、図２のａは本発明によるセンサの概略的な回路を示している。両図は同時に、図１の上位の構造概念に対する機能ブロックの構造的な組み込みを示している。
【００２７】
空隙変調を検出するために好ましくは、アクティブ式ＡＢＳ車輪速度センサのための大量生産されるセンサ要素の標準構成部品として既に存在するものと同じクリスタル要素が使用される。これは、大量の個数のアクティブ式車輪回転速度センサに対応するという経済的な利点をもたらし、そして低いＳＷＴ装備率にも経済的に対応することができるという利点が生じる。同時に、結晶モジュールの生産される総個数を高め、それによってクリスタル要素が安価になる。
【００２８】
両ヘッド１は同じ種類の磁気抵抗ブリッジ回路９を含んでいる。磁気−電気コンバータ９は図示していない空隙を介して永久磁石エンコーダトラック１０に磁気的に結合されている。このエンコーダトラックは特に磁化されたタイヤのサイドウォールにまたは磁化された車輪軸受シールに配置されている。ヘッド１は上記の４極の接続部３を介して本体２に接続されている。それぞれの制御機器１１のために、ピン４とピン５を介しての上記の２線式端子が設けられている。
【００２９】
電圧供給ＶCCはそれぞれ、ブレーキシステムの電気的な制御ユニットまたは調整ユニットからピン５を経て行われる。本体２に含まれる信号処理回路は、概略的に示したアセンブリ１２，１３が異なっている。従って、信号電流Ｊ1 ，Ｊ2 が同様に大きく異なっている。
【００３０】
図２のｂの公知のアクティブセンサでは、動的な空隙変形に起因するあらゆる振幅変動が、増幅段またはトリガー段１３によって抑制され、信号が２つの一定の振幅を有する正確に付与された方形波信号電流Ｊ2 に形成される。従って、伝達される情報は車輪回転速度１４に制限される。この車輪回転速度はエッジ列で表される。
【００３１】
これに対して、図２ａの本発明による構造体では、信号をアナログ増幅し、処理する電子回路１２が存在するので、信号電流Ｊ1 が制御機器１１に供給される。この信号電流から、車輪回転速度情報１４のほかに、空隙の厚さ１５と基準信号に対する位相関係１６の尺度として振幅の大きさが推測可能である。
【００３２】
図３のａとｂａは、図３のｂの公知のアクティブセンサと図３のａの本発明によるセンサの間の、エンコーダに対して同じインターフェース条件下での信号電流Ｊ2 とＪ1 の違いを示している。ここで示した空隙変化の仮定の下では、両センサは同じ車輪速度を示す。しかし、本発明によるセンサだけが更に空隙の幅と共に変化する振幅を示す。
【００３３】
ＳＷＴセンサを実現するための本発明の有利な実施の形態では、前述の構造体が例えば次のパラメータのために設計可能である。
【００３４】
そのために、ＳＷＴセンサは例えばＳ＝0.75mA/KA/m の磁気的な感度( 出力電流振幅／エンコーダ磁場強さ）、Ｊ＝11mA±4mA ストロークの出力電流振幅範囲、Ｖcc＝５〜１６Ｖのピン４における端子電圧範囲および１０ｋΩ以上の出力インピーダンスを有する。
【００３５】
エンコーダトラックとしての磁気的なタイヤサイドウォールは例えば３６０°のサイドウォールあたり４８対のＮ／Ｓ極の極パターンと、空隙が１０ｍｍのときに0.8KA/m の磁場の強さを有することができる。
【００３６】
ＳＷＴセンサを実現するための本発明の有利な実施の形態では、センサ構造体が本発明による構造概念に従い、次のアセンブリを使用して実現される。ヘッド１は磁気抵抗ブリッジ９を備えている。本体２はＵＡ１２７２タイプのＡＳＩＣを含んでいる。センサは図１ｂ，１ｃまたは１ｄの構造に対応して形成されていると有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ａは本発明によるセンサアセンブリ装置の基本構造を示す。ｂ〜ｃは共通の概念に基づくセンサのいろいろな変形を示す図である。
【図２】  ａ〜ｂは機能ブロックによってセンサ回路図を概略的に示す図である。
【図３】  時間に依存して信号電流Ｊ1 ，Ｊ2 の変化を示す。
【図１】
0004545954.tif 000002
【図２】
0004545954.tif 000003
【図３】
0004545954.tif 000004