用于車輛的傳感器單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述種類的用于車輛的傳感器單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常例如在工廠中更換輪胎時(shí)車輪螺栓被梓緊并且必須由駕駛員在一段駛?cè)肼?段(通常建議80km)之后再次重新梓緊。然而運(yùn)種由駕駛員進(jìn)行的檢查經(jīng)常被忘記。如果車 輪螺栓在行駛期間松脫，運(yùn)可能導(dǎo)致帶來巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失的嚴(yán)重事故。術(shù)語"車輪螺 栓"在下文用作輪輛的固定元件，從而當(dāng)通過車輪螺釘和對(duì)應(yīng)的車輪螺母實(shí)現(xiàn)固定功能時(shí)， 同樣可應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0003] 在車輪領(lǐng)域中，由現(xiàn)有技術(shù)已知用于獲取輪速和/或用于獲取胎壓的傳感器。在車 輛的正常行駛中識(shí)別松開的車輪螺栓的系統(tǒng)不是已知的。
[0004] 由肝2008157663A已知通過電磁的轉(zhuǎn)速傳感器獲取輪速的裝置。此外在相應(yīng)的車 輪軸承中使用振動(dòng)傳感器W用于獲取振動(dòng)并且使用溫度傳感器W用于獲取溫度。通過另一 裝置識(shí)別在轉(zhuǎn)速傳感器中或在傳感器電纜中或在車輪軸承中可能的異常情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 而根據(jù)本發(fā)明的具有獨(dú)立權(quán)利要求1所述特征的用于車輛的傳感器組件具有的優(yōu) 點(diǎn)是，在車輛的正常行駛中可基于轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)識(shí)別車輪螺栓的松脫。運(yùn)是指，當(dāng) 已經(jīng)使用用于獲取車輪轉(zhuǎn)速的裝置時(shí)，可在行駛期間連續(xù)地并且無需附加的傳感器地識(shí)別 在車輪處松脫的車輪固定件。根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的傳感器組件的實(shí)施方式優(yōu)選用于獲 取輪速并且用于監(jiān)控車輪固定部，從而可有利地識(shí)別在一個(gè)車輪處或在多個(gè)車輪處松脫的 車輪固定件并且可在相應(yīng)的顯示單元上顯示并輸出相應(yīng)的錯(cuò)誤狀態(tài)。轉(zhuǎn)速獲取裝置例如可 實(shí)施為電磁的或光學(xué)的轉(zhuǎn)速獲取裝置。
[0006] 本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，可在行駛期間連續(xù)地且無需附加的外部傳感器地監(jiān)控車 輪固定件。使用已經(jīng)用在車輛中且廣泛應(yīng)用的實(shí)施為轉(zhuǎn)速獲取裝置的ABS傳感器(ABS:防抱 死系統(tǒng)）。通過對(duì)當(dāng)前測(cè)量結(jié)果的進(jìn)一步的信號(hào)處理和評(píng)估可在早期探測(cè)到車輪螺栓的松 脫并且可及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)。
[0007] 對(duì)于在機(jī)動(dòng)車中利用ABS功能所必需的轉(zhuǎn)速獲取裝置(通常安裝在車輪處)例如通 過具有預(yù)定數(shù)量的極區(qū)的磁性多極盤和磁場(chǎng)傳感器測(cè)量每個(gè)車輪的各自的轉(zhuǎn)速。磁性多極 盤優(yōu)選在車輪側(cè)安裝在車輪軸承處并且與車輪固定連接。作為替代，還可安裝齒盤或孔板。 在轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)，磁場(chǎng)傳感器固定地安裝在車輛側(cè)，該磁場(chǎng)傳感器例如可實(shí)施為霍爾傳感 器或GMR傳感器。通過磁場(chǎng)傳感器測(cè)量多極盤繼續(xù)轉(zhuǎn)過預(yù)定的角位置所需的持續(xù)時(shí)間。對(duì)多 極盤的運(yùn)動(dòng)的測(cè)量優(yōu)選通過測(cè)量磁場(chǎng)變化進(jìn)行。
[000引本發(fā)明的實(shí)施方式提供了具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)速獲取裝置的用于車輛的傳感器組件， 該轉(zhuǎn)速獲取裝置持續(xù)地獲取至少一個(gè)狀態(tài)變量并且發(fā)送給至少一個(gè)評(píng)估和控制單元，該評(píng) 估和控制單元接收并評(píng)估從至少一個(gè)轉(zhuǎn)速獲取裝置發(fā)出的信號(hào)。該至少一個(gè)評(píng)估和控制單 元w所獲取的至少一個(gè)狀態(tài)變量執(zhí)行第一評(píng)估過程并且求得至少一個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速，該車輪 的輪輛通過車輪固定件固定在相應(yīng)的輪穀處。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元執(zhí)行 第二評(píng)估過程并且基于持續(xù)獲取的至少一個(gè)狀態(tài)變量識(shí)別并監(jiān)控在至少一個(gè)車輪和相應(yīng) 的輪穀之間的機(jī)械間隙W探測(cè)松脫的車輪固定件。
[0009] 在此，可對(duì)每個(gè)車輪設(shè)置評(píng)估和控制單元，該評(píng)估和控制單元與相應(yīng)的傳感器形 成結(jié)構(gòu)單元。作為替代，可由共同的評(píng)估和控制單元接收并評(píng)估對(duì)每個(gè)車輪通過相應(yīng)的傳 感器獲取的狀態(tài)變量。運(yùn)可實(shí)現(xiàn)對(duì)松脫的車輪固定件的集中評(píng)估和識(shí)別。
[0010] 通過在從屬權(quán)利要求中提到的措施和改進(jìn)方案可有利地改進(jìn)在獨(dú)立權(quán)利要求1中 說明的用于車輛的傳感器組件。
[0011] 特別有利的是，每個(gè)轉(zhuǎn)速獲取裝置包括具有預(yù)定數(shù)量的代碼區(qū)的編碼盤和對(duì)應(yīng)的 傳感器。在此，每個(gè)代碼區(qū)在對(duì)應(yīng)的傳感器中產(chǎn)生所獲取的狀態(tài)變量的測(cè)量脈沖，該狀態(tài)變 量具有預(yù)先確定的獨(dú)立的脈沖持續(xù)時(shí)間，其中，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元在第二評(píng)估過程 中求出每個(gè)代碼區(qū)的獨(dú)立的脈沖持續(xù)時(shí)間。在此，編碼盤或傳感器與車輪連接。優(yōu)選的是， 代碼盤相應(yīng)地與車輪固定連接并且對(duì)應(yīng)的傳感器設(shè)置為與車身固定。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的有利的設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元可在 第二評(píng)估過程中將在車輪一轉(zhuǎn)上的平均脈沖持續(xù)時(shí)間計(jì)算為編碼盤的當(dāng)前代碼區(qū)的所獲 取的獨(dú)立脈沖持續(xù)時(shí)間之和與當(dāng)前代碼區(qū)的數(shù)量的比值。
[0013] 編碼盤通常制造得不夠完美。由于產(chǎn)生的公差（如代碼區(qū)的分度誤差），甚至在理 想的、即固定梓緊的沒有不平衡度的車輪中所測(cè)量的脈沖持續(xù)時(shí)間相對(duì)于與速度相關(guān)的平 均脈沖持續(xù)時(shí)間也是不同的，然而對(duì)于每個(gè)代碼區(qū)來說是固定地預(yù)先確定的。由于松脫的 車輪螺栓在車輪和輪穀之間產(chǎn)生間隙。由此在車輪懸架中通常產(chǎn)生輕微振動(dòng)W及在負(fù)荷變 化情況中在車輪和輪穀之間產(chǎn)生滑移。兩種效應(yīng)表現(xiàn)在傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)中。
[0014] 振動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)生獨(dú)立脈沖持續(xù)時(shí)間的附加的周期變化。該變化的頻率通常為與車輪 螺栓數(shù)量相乘的輪速或車輪頻率的整數(shù)倍。在負(fù)荷變化情況中、即在從加速階段過渡到制 動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)階段中時(shí)或者在相反情況中，在車輪螺栓松脫時(shí)通常在車輪或輪輛和輪穀 之間出現(xiàn)滑移。該滑移與位于車輪固定件和其在輪輛中的通孔之間的機(jī)械間隙相關(guān)。在孔 環(huán)半徑已知的情況下可W弧度作為商計(jì)算理論上可能的滑移角?；平堑牡湫椭堤幱?mm 至1.5mm的范圍中?？篆h(huán)半徑的值根據(jù)車輛大約為50mm。因此滑移角為大約1°的數(shù)量級(jí)。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元 可在第二評(píng)估過程中確定獨(dú)立脈沖持續(xù)時(shí)間在輪速上的周期變化。優(yōu)選的是，至少一個(gè)評(píng) 估和控制單元在第二評(píng)估過程中通過濾波和/或傅里葉變換將周期變化變換為頻域。向頻 域的轉(zhuǎn)化可有利地實(shí)現(xiàn)對(duì)獨(dú)立脈沖持續(xù)時(shí)間的與頻率相關(guān)的變化的簡單且快速的評(píng)估。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元 可在頻率分析期間求得獨(dú)立脈沖持續(xù)時(shí)間的周期變化的頻譜譜線的幅度，該獨(dú)立脈沖持續(xù) 時(shí)間的頻率為與車輪固定件數(shù)量相乘的輪速的整數(shù)倍。優(yōu)選的是，評(píng)估和控制單元將所求 得的譜線的幅度與預(yù)先確定的闊值相比較，并且當(dāng)所求得的譜線的幅度達(dá)到和/或超過預(yù) 先確定的闊值時(shí)識(shí)別出在對(duì)應(yīng)的車輪處松脫的車輪固定件。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，評(píng)估和控制單元可作為瞬 時(shí)輪速(可由獨(dú)立脈沖持續(xù)時(shí)間計(jì)算)和平均輪速(可由平均脈沖持續(xù)時(shí)間計(jì)算)之差的短 時(shí)間總和和/或在變化期間的短時(shí)間總和求得在負(fù)荷變化情況中在至少一個(gè)車輪和對(duì)應(yīng)的 輪穀之間出現(xiàn)的滑移的滑移角，并且為了識(shí)別在至少一個(gè)車輪和對(duì)應(yīng)的輪穀之間的機(jī)械間 隙可評(píng)估該滑移角。優(yōu)選的是，當(dāng)所計(jì)算的滑移角的值達(dá)到預(yù)先確定的例如1°的闊值和/或 處于該闊值的預(yù)先確定的例如±0.2°的公差范圍中時(shí)，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元識(shí)別出在 對(duì)應(yīng)的車輪處松脫的車輪固定件。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的另一有利的設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)評(píng)估和控制單元 可借助于視覺的和/或聲音的警報(bào)顯示出松脫的車輪固定件。
【附圖說明】
[0019] 本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在W下說明中予W詳細(xì)闡述。在附圖中，相同 的附圖標(biāo)記表示實(shí)現(xiàn)相同或相似功能的部件或元件。
[0020] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的傳感器組件的實(shí)施例的示意性方框圖。
[0021] 圖2示出了用于圖1中的根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的傳感器組件的轉(zhuǎn)速獲取裝置的 立體示意圖。
[0022] 圖3示出了在多極盤的運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)變化的測(cè)量之間的關(guān)系的示意圖。
[0023] 圖4示出了在輪輛和輪穀之間的具有五個(gè)螺栓的連接區(qū)域的示意性俯視圖W用于 示出機(jī)械滑移。
[0024] 圖5示出了設(shè)置在圖8的連接區(qū)域中的、在輪輛和輪穀之間的螺栓的示意性剖視 圖。
[0025] 圖6示出了第一極區(qū)圖譜的示意圖，該第一極區(qū)圖