DE4316636A1 - Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder - Google Patents
Geschwindigkeitssensor für FahrzeugstraßenräderInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahr
zeugstraßenradgeschwindigkeitssensor zur Verwendung in einem
Kraftfahrzeug, das von Rädern getragen wird, und insbeson
dere auf einen Geschwindigkeitssensor für Fahr
zeugstraßenräder zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit ei
nes der Fahrzeugstraßenräder in Abhängigkeit einer pulsför
migen Änderung im magnetischen Fluß, der zusammen mit der
Rotation des einen Rades erzeugt wird.
Ein derartiger Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstra
ßenräder ist zum Beispiel in dem japanischen Gebrauchsmuster
Kokai Nr. 3-25275 offengelegt. Der herkömmliche Geschwindig
keitssensor für Fahrzeugstraßenräder ist mit einem Rotor
verbunden, der zur synchronen Rotation mit einem der Fahr
zeugstraßenräder des Fahrzeugs montiert ist, um ein Impuls
signal zu erzeugen, das eine Wiederholungsrate proportional
zur Rotationsgeschwindigkeit eines der Fahrzeugstraßenräder
besitzt. Das Impulssignal wird angelegt, um einen Transistor
an- und auszuschalten, um ein Sensorsignal zu erzeugen, in
Abhängigkeit dessen eine Steuerungseinheit die Rotationsge
schwindigkeit des einen Straßenrades berechnet. Der herkömm
liche Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder ist
über drei Verbindungsleitungen mit der Steuerungseinheit
verbunden, nämlich der Spannungsleitung, der Erdleitung und
der Signalleitung. Bei dem herkömmlichen Geschwindigkeits
sensor für Fahrzeugstraßenräder ist es jedoch unmöglich eine
Unterbrechung in den Verbindungsleitungen auf der Basis des
Sensorsignals festzustellen, wie hiernach im Detail be
schrieben wird.
Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, einen einfachen
und preiswerten Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßen
räder zur Verfügung zu stellen, der ein Sensorsignal erzeu
gen kann, das zum Feststellen von Versagen oder Bruch der
Leitungen zwischen dem Geschwindigkeitssensor für Fahr
zeugstraßenräder und der Steuerungseinheit verwendet werden
kann.
Diese und weitere Aufgaben werden durch den in den bei
gefügten Patentansprüchen definierten Geschwindigkeitssensor
gelöst.
Insbesondere wird entsprechend der vorliegenden Erfin
dung bereitgestellt ein Straßenradgeschwindigkeitssensor zur
Verwendung in einem Kraftfahrzeug, das von Fahrzeugstraßen
rädern getragen wird. Der Geschwindigkeitssensor umfaßt
einen Prozessor, Vorrichtungen zum Erzeugen von impulsförmi
gen Veränderungen im magnetischen Fluß im Zusammenhang mit
der Rotation eines Straßenrades, einen Signalwandler zum Um
wandeln der impulsförmigen Änderung des magnetischen Flusses
in ein rechteckiges Impulssignal, eine Spannungsleitung zur
Verbindung des Signalwandlers mit einer Spannungsquelle,
eine Signalleitung zur Verbindung des Signalwandlers mit dem
Prozessor und einen Transistor, der auf das rechteckige Im
pulssignal reagiert, um zwischen leitenden und nicht-leiten
den Zuständen hin- und herzuschalten. Der Transistor besitzt
eine Basiselektrode zum Empfang des rechteckigen Impulssi
gnals, eine Emitterelektrode und eine Kollektorelektrode,
die mit der Signalleitung verbunden ist. Der Geschwindig
keitssensor umfaßt außerdem einen ersten Widerstand, der
zwischen der Spannungsleitung und der Signalleitung ange
schlossen ist, einen zweiten Widerstand, der zwischen der
Spannungsleitung und der Emitterelektrode des Transistors
angeschlossen ist, und einen dritten Transistor, der zwi
schen der Signalleitung und Erde angeschlossen ist. Der Pro
zessor berechnet die Rotationsgeschwindigkeit des Straßenra
des in Abhängigkeit von der Spannung über dem dritten Wider
stand.
Die Erfindung wird im größeren Detail unter Bezugnahme
auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den bei
gefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Aus
führungsbeispiel eines Geschwindigkeitssensors für Fahr
zeugstraßenräder nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht des
Geschwindigkeitssensors für Fahrzeugstraßenräder der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Spannungskurve, die die an dem Aus
gangssignalpegel-Detektionswiderstand der Fig. 1 abfallende
Spannung zeigt.
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen
herkömmlichen Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenrä
der zeigt.
Fig. 5 zeigt eine Spannungskurve, die die in dem her
kömmlichen Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder
erzeugte Spannung zeigt.
Vor der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbei
spiels der Erfindung wird der herkömmliche Geschwindigkeits
sensor für Fahrzeugstraßenräder der Fig. 4 kurz diskutiert,
um eine Basis für ein besseres Verständnis der damit verbun
denen Schwierigkeiten zu bilden.
Fig. 4 zeigt einen herkömmlichen Geschwindigkeitssensor
für Fahrzeugstraßenräder, wie er zum Beispiel in dem japani
schen Gebrauchsmuster Kokai Nr. 3-25275 offengelegt ist. Der
herkömmliche Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenrä
der, der in einem Antiblockierbremssystem verwendet wird,
umfaßt einen Loch-IC 104, der mit einem Rotor 101 verbunden
ist, der auf einem Fahrzeugstraßenrad montiert ist, um sich
synchron mit diesem zu drehen. Der Rotor 101 besitzt eine
Mehrzahl von Permanentmagneten 102, die um den Rotor 101 so
angeordnet sind, daß sich ihre Pole abwechseln, so daß sie
eine pulsförmige Änderung im magnetischen Fluß bei der Rota
tion des Rotors 101 erzeugen. Der Loch-IC 104 umfaßt ein Lo
chelement 105, einen Auslöseverstärkerschaltkreis 106, einen
Transistor Tr2 und einen Pull-up-Widerstand R4. Das Lochele
ment 105 ist magnetisch mit einem Magnetkreis mit den Perma
nentmagneten 102 gekoppelt. Das Lochelement 105 wird durch
eine Spannungsleitung 107 mit Spannung versorgt und über
eine Erdleitung 112 geerdet. Das Lochelement 105 erzeugt als
Ergebnis der Änderungen im magnetischen Fluß, die durch die
Rotation des Rotors 101 erzeugt werden, ein Wechselspan
nungssignal an seinem Ausgangsanschluß. Das Wechselspan
nungssignal wird von dem Lochelement 105 an den Auslösever
stärkerschaltkreis 106 angelegt. Der Auslöseverstärker
schaltkreis 106, der durch die Spannungsleitung 107 mit
Spannung versorgt wird und durch die Erdleitung 112 geerdet
wird, formt die Wellenform des daran angelegten Wechselspan
nungssignals in eine rechteckige Wellenform um, wie in Fig.
5 gezeigt. Das geformte und verstärkte Signal wird von dem
Auslöseverstärkerschaltkreis 106 zum Betreiben des Transi
stors Tr2 angelegt. Zu diesem Zwecke besitzt der Auslösever
stärkerschaltkreis 106 einen mit der Basiselektrode des
Transistors Tr2 verbundenen Ausgangsanschluß. Die Kollektor
elektrode des Transistors ist mit der Erdleitung 112 verbun
den. Die Emitterelektrode des Transistors Tr2 ist mit einer
Ausgabeleitung 115 verbunden. Der Widerstand R4 ist zwischen
den Spannungs- und Erdleitungen 107 und 115 angeschlossen.
Der Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder 103
ist über Verbindungsleitungen 111, 114 und 118 mit einer
Steuerungseinheit 108 verbunden, die an einer von dem Ge
schwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder 103 entfernten
Position angeordnet ist. Die Steuerungseinheit 108 umfaßt
eine Spannungsquelle 109 zum Versorgen des Geschwindigkeits
sensors für Fahrzeugstraßenräder 103 mit Spannung und eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 116 zum Feststellen der
Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer daran von dem
Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder 103 ange
legten Spannung V. Die Spannungsquelle 109 ist über eine
Spannungsleitung 110 mit der Verbindungsleitung 111 verbun
den, die ihrerseits mit der Spannungsleitung 107 verbunden
ist. Die Erdleitung 112 ist über die Verbindungsleitung 112
mit einer Erdleitung 113 verbunden, die in der Steuerungs
einheit 108 geerdet ist. Die Ausgangsleitung 115 ist über
die Verbindungsleitung 118 mit einer Leitung 117 verbunden,
die mit der CPU 116 verbunden ist.
Nach dem Start des Fahrzeugs dreht sich der Rotor 101
und schaltet den Transistor Tr2 in Zeitintervallen an und
aus, welche proportional der Rotationsgeschwindigkeit des
Straßenrades sind. Wenn der Transistor Tr2 ausgeschaltet ist
(das heißt, wenn er sich im nicht-leitenden Zustand befin
det), befindet sich das Potential V der Leitung 117 bezüg
lich der Erde auf einem hohen Pegel gleich der Spannung
Voff, wie in Fig. 5 gezeigt. Wenn der Transistor Tr2 ange
schaltet ist (das heißt, daß er sich im leitenden Zustand
befindet), befindet sich das Potential V der Leitung 117 be
züglich der Erde auf einem niedrigen Pegel bei dem Erdpoten
tial GND (=0).
Bei einem Blockierzustand des Fahrzeugstraßenrads bleibt
der Transistor Tr2 angeschaltet oder ausgeschaltet und hält
das Potential V auf dem niedrigen Pegel Von (=0) oder auf
dem hohen Pegel Voff. Das Potential V wird auf dem niedrigen
Pegel Von (=0) gehalten, wenn wenigstens eine der Verbin
dungsleitungen 111 und 118 unterbrochen ist, und wird auf
dem hohen Pegel Voff gehalten, wenn die Verbindungsleitung
114 unterbrochen ist. Das heißt, daß die festgestellte Span
nung V auf dem hohen oder dem niedrigen Pegel verbleibt,
sowohl wenn das Rad blockiert ist als auch wenn eine der
Verbindungsleitungen 111, 114 und 118 unterbrochen ist. Mit
dem herkömmlichen Straßenradgeschwindigkeitsdetektor ist es
daher unmöglich, eine Unterbrechung in den Verbindungslei
tungen 111, 114 und 118 basierend auf der festgestellten
Spannung V festzustellen. Darüberhinaus erfordert der her
kömmliche Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder
drei Verbindungsleitungen 111, 114 und 118, was einen teuren
Sensor bewirkt.
In Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Ge
schwindigkeitssensors für Fahrzeugstraßenräder nach der vor
liegenden Erfindung gezeigt. Der Geschwindigkeitssensor für
Straßenfahrzeuge, allgemein mit dem Bezugszeichen 3 bezeich
net, umfaßt einen Loch-IC 4, der mit einem Rotor 1 verbunden
ist, der auf einem Fahrzeugstraßenrad für eine synchrone Ro
tation mit demselben montiert ist. Der Rotor 1 besitzt eine
Mehrzahl von Permanentmagneten 2, die so um den Rotor 1
herum angeordnet sind, daß sich ihre Pole abwechseln, so daß
eine impulsförmige Veränderung im magnetischen Fluß mit der
Rotation des Rotors 1 erzeugt wird. Der Loch-IC 4 umfaßt ein
Lochelement 5, einen Auslöseverstärkerschaltkreis 6, einen
Transistor Tr1, einen Niedrigpegelausgangsstrom-Einstellwi
derstand R1, einen Hochpegelausgangsstrom-Einstellwiderstand
R2 und einen Ausgangssignalpegel-Detektorwiderstand R3. Das
Lochelement 5 ist magnetisch in einem magnetischen Kreis mit
den Permanentmagneten 2 gekoppelt. Das Lochelement 5 wird
über eine Spannungsleitung 7 mit Spannung versorgt und ist
mit einer Signalleitung 12 verbunden. Das Lochelement 5 er
zeugt ein Wechselspannungssignal an seinem Ausgangsanschluß
als Ergebnis der mit der Rotation des Rotors 1 erzeugten Än
derungen des magnetischen Flusses. Das Wechselspannungssi
gnal wird von dem Lochelement 5 an den Auslöseverstärker
schaltkreis 6 angelegt. Der Auslöseverstärkerschaltkreis 6,
der durch die Spannungsleitung 7 mit Spannung versorgt wird
und mit der Signalleitung 12 verbunden ist, formt die Wel
lenform des daran angelegten Wechselspannungssignals in eine
rechteckige Wellenform um. Das geformte und verstärkte Si
gnal (rechteckiges Impulssignal) wird von dem Auslösever
stärkerschaltkreis 6 zum Betreiben des Transistors Tr1 ange
legt. Zu diesem Zweck besitzt der Auslöseverstärkerschalt
kreis einen mit der Basiselektrode des Transistors Tr1 ver
bundenen Ausgangsanschluß. Die Kollektorelektrode des Tran
sistors ist mit der Signalleitung 12 verbunden. Die Emitter
elektrode des Transistors Tr1 ist über den Hochpegelaus
gangsstrom-Einstellwiderstand R2 mit der Spannungsleitung 7
verbunden. Der Niedrigpegelausgangsstrom-Einstellwiderstand
R1 ist zwischen der Spannungsleitung 7 und der Signalleitung
12 angeschlossen.
Der Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder 3
ist über zwei Verbindungsleitungen 11 und 15 mit einer
Steuerungseinheit 8 verbunden, die in einer von dem Ge
schwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder entfernten Po
sition angebracht ist. Die Steuerungseinheit 8 umfaßt eine
konstant geregelte Spannungsversorgung 9 zum Zuführen von
Spannung zum Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder
3 und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 13 zum Fest
stellen der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugstraßenrads
in Abhängigkeit von einer über den Ausgangssignalpegel-De
tektorwiderstand R3 abfallenden Spannung V. Die Spannungs
versorgung 9 ist über eine Spannungsleitung 10 mit der Ver
bindungsleitung 11 verbunden, die ihrerseits mit der Span
nungsleitung 7 verbunden ist. Die Signalleitung 12 ist über
die Verbindungsleitung 15 mit einer Leitung 14 verbunden,
die mit der CPU 13 verbunden ist und auch über den Ausgangs
signalpegel-Detektorwiderstand R3 geerdet ist.
In Fig. 2 ist der Geschwindigkeitssensor für Fahr
zeugstraßenräder in einer Form gezeigt, bei der Schaltkreise
21, 22 und 23 auf einer Schaltkreistafel 20 gedruckt sind,
wobei der Loch-IC 4, der Widerstand R1 und der Widerstand R2
mit den Schaltkreisen 21, 22 und 23 verlötet sind. Die Ver
bindungsleitungen 11 und 15 besitzen Anschlußpunkte 23 und
24, die mit den Schaltkreisen 21 und 22 verbunden sind, die
jeweils den Spannungs- und Signalleitungen 7 und 12 entspre
chen. Die Schaltkreistafel 20, auf der der Loch-IC 4, der
Niedrigpegelausgangsstrom-Einstellwiderstand R1 und der
Hochpegelausgangsstrom-Einstellwiderstand R2 angeordnet
sind, ist in einem nicht gezeigten Gehäuse eingeschlossen,
das aus einem unmagnetischen Material wie etwa aus Alumi
nium, Kunstharz oder dergleichen besteht.
In Fig. 3 ist der Betrieb des Geschwindigkeitssensors
für Straßenfahrzeugräder nach der vorliegenden Erfindung be
schrieben. Nach dem Start des Fahrzeugs dreht sich der Rotor
1 und schaltet den Transistor Tr1 in Zeitintervallen, die
der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugstraßenrads propor
tional sind, an und aus. Wenn der Transistor Tr1 ausgeschal
tet ist (das heißt, daß er sich im nicht-leitenden Zustand
befindet), ist der von dem Geschwindigkeitssensor für Fahr
zeugstraßenräder 3 an die Steuerungseinheit 8 ausgegebene
Strom It(off) gleich der Summe des Stromes Ii, der in dem
Loch-IC 4 verbraucht wird, und des Stromes I1 durch den
Niedrigpegelausgangsstrom-Einstellwiderstand R1. Daher be
findet sich die über den Ausgangssignalpegel-Detektorwider
stand R3 abfallende Spannung V auf einem niedrigen Pegel
Voff der sich ergibt aus Voff = R3 · (Ii + I1), wie in Fig.
3 gezeigt. Wenn der Transistor Tr1 an ist (oder sich im lei
tenden Zustand befindet), ist der von dem Geschwindigkeits
sensor für Fahrzeugstraßenräder 3 an die Steuerungseinheit 8
ausgegebene Strom It(on) gleich der Summe des Stromes Ii, der
in dem Loch-IC 4 verbraucht wird, des Stromes I1 durch den
Niedrigpegelausgangsstrom-Einstellwiderstand R1 und des
Stromes I2 durch den Hochpegelausgangsstrom-Einstellwider
stand R2. Also befindet sich die über dem Ausgangssignalpe
gel-Detektorwiderstand R3 abfallende Spannung V auf einem
hohen Pegel Von, der sich ergibt als Von = R3 · (Ii + 11 +
I2).
Bei einem Blockierzustand der Fahrzeugstraßenräder hält
der Rotor 1 seine Rotation an und es wird keine Änderung im
magnetischen Fluß erzeugt. In diesem Fall bleibt der Transi
stor Tr1 angeschaltet oder ausgeschaltet und hält die Span
nung über den Ausgangssignalpegel-Detektorwiderstand R3 auf
dem niedrigen Pegel Von oder auf dem hohen Pegel Voff. Aus
Fig. 3 ist ersichtlich, daß die hohen und niedrigen Pegel
Von und Voff von Null verschieden sind. Wenn wenigstens eine
der Verbindungsleitungen 11 und 15 unterbrochen ist, wird
die über dem Ausgangssignalpegel-Detektorwiderstand R3 ab
fallende Spannung V gleich Null, wie in Fig. 3 gezeigt. Da
die über den Ausgangssignalpegel-Detektorwiderstand R3 ab
fallende Spannung V unterschiedlich ist, je nachdem ob das
Fahrzeugstraßenrad blockiert ist oder wenigstens eine der
Verbindungsleitungen 11 und 15 unterbrochen ist, ist es mit
dem Geschwindigkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder nach der
vorliegenden Erfindung möglich, die Unterbrechung in den
Verbindungsleitungen 11 und 15 festzustellen, wenn die über
den Ausgangssignalpegel-Detektorwiderstand R3 abfallende
Spannung gleich Null ist. Außerdem erfordert der Geschwin
digkeitssensor für Fahrzeugstraßenräder nach der vorliegen
den Erfindung nur zwei Verbindungsleitungen zur Verbindung
des Fahrzeugsradgeschwindigkeitssensors mit einer Steue
rungseinheit.
Claims (1)
- Straßenradgeschwindigkeitssensor zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, das von Fahrzeugstraßenrädern getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitssensor umfaßt:
einen Prozessor (13),
Vorrichtungen (1, 2, 5) zum Erzeugen von impulsförmigen Veränderungen im magnetischen Fluß im Zusammenhang mit der Rotation eines der Straßenräder,
einen Signalwandler (6) zum Umwandeln der impulsförmigen Änderung des magnetischen Flusses in ein rechteckiges Im pulssignal,
eine Spannungsleitung (7) zur Verbindung des Signalwand lers mit einer Spannungsquelle (9),
eine Signalleitung (12) zur Verbindung des Signalwand lers mit dem Prozessor,
einen Transistor (Tr1), der auf das rechteckige Im pulssignal reagiert, um zwischen leitenden und nicht-leiten den Zuständen hin- und herzuschalten, wobei der Transistor eine Basiselektrode zum Empfang des rechteckigen Impulssi gnals, eine Emitterelektrode und eine Kollektorelektrode, die mit der Signalleitung verbunden ist, besitzt,
einen ersten Widerstand (R1), der zwischen der Span nungsleitung und der Signalleitung angeschlossen ist,
einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen der Span nungsleitung und der Emitterelektrode des Transistors ange schlossen ist,
einen dritten Transistor (R3), der zwischen der Signal leitung und Erde angeschlossen ist,
wobei der Prozessor die Rotationsgeschwindigkeit des Straßenrades in Abhängigkeit von der Spannung über dem drit ten Widerstand berechnet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |