Sensormodul für ein Kraftfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft Sensordome und Sensormodule. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Sensormodul für ein Kraftfahrzeug, eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein entsprechendes Kraftfahrzeug.

Typischerweise werden Sensoren in Sensordomen oder Sensormodulen integriert, welche direkt an ein Steuergerät angebunden werden. Die Anbindung an das Steuergerät kann beispielsweise durch Flexfolie oder durch Stanzgitter erfolgen.

Alternativ werden die Sensoren beispielsweise in Vorortgetriebesteuergeräten, vor allem, wenn sie nicht in der Nähe des Steuergerätes angeordnet sind bzw. über Kabel und/oder Steckverbinder mit Gegenstecker angebunden und derart elektrisch angekoppelt sind, dass die erfassten Messsignale an das Steuergerät weitergeleitet werden können, das heißt die Sensoren sind mit elektrischer Energie versorgt und an die Datenübertragung an die Vorortgetriebesteuergeräte angeschlossen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Sensormodul für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Sensormodul für ein Kraftfahrzeug, wobei das Sensormodul umfasst: eine Energieversorgungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, elektrische Energie bereitzustellen; eine Sensoreinrichtung, welche mit der Energieversorgungseinrichtung gekoppelt ist und welche dazu ausgebildet ist, ein Messsignal bereitzustellen; und eine Schnittstelleneinrichtung, welche mit der Energieversorgungseinrichtung und der Sensoreinrichtung gekoppelt ist und welche dazu ausbildet ist, das Messsignal an ein Steuergerät zu übertragen.

Mit anderen Worten ausgedrückt, das Sensormodul ist dazu ausgebildet, von dem Steuergerät getrennt angeordnet und integriert zu werden.

Das Sensormodul ist beispielsweise dazu ausgebildet, einen eingelegten Gang oder eine Drehzahl z.B. einer Welle, eines Zahnrades, eines Motors oder eine Drehzahl eines Rades des Kraftfahrzeuges zu erfassen.

Das Sensormodul ist beispielsweise mit einer eigenen Stromversorgung in Form der Energieversorgungseinrichtung ausgebildet. Die Energieversorgungseinrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, mithilfe von Induktion Energie bereitzustellen.

Dabei kann beispielsweise auf einem Geberrad ein magnetischer Körper angeordnet werden und die Bewegungsenergie des auf dem Geberrad montierten magnetischen Körpers kann mittels der Induktion in elektrische Energie gewandelt werden, welche dem Sensormodul zur Verfügung gestellt wird.

Das Sensormodul und das Steuergerät können per Kabel gebunden bzw. gekoppelt sein oder drahtlos gekoppelt werden.

Ferner können das Sensormodul und das Steuergerät über Lichtwellenleiter gekoppelt werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass das Sensormodul räumlich getrennt von dem Steuergerät angeordnet werden kann, so dass ein für das Sensormodul besser geeigneter Platz im Kraftfahrzeug genutzt werden kann und gleichzeitig das Steuergerät an einem für das Steuergerät optimalen Platz angeordnet werden kann.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, verschiedene Sensorvarianten an unterschiedlichen Sensororten anzuordnen und mehrere Sensormodule mit einem Steuergerät zu koppeln. Vorteilhaft sind beispielsweise mehrere Sensoren an unterschiedlichen Montageorten zu platzieren, welche mittels kabelgebundener Sensoren nur schwierig oder gar nicht erreichbar sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, durch induktive Kopplung und/oder durch kapazitive Kopplung und/oder durch resonant induktive Kopplung mit einer externen Energiequelle elektrische Energie für das Sensormodul bereitzustellen.

Mit anderen Worten ausgedrückt, die Energieversorgungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine drahtlose Energieübertragung bereitzustellen, dies kann auch als kontaktlose Energieübertragung bezeichnet werden, wobei elektrische Energie berührungslos von einem Objekt auf ein anderes Objekt übertragen wird, um jenes mit elektrischer Energie zu versorgen und zu betreiben. Dabei wird die zum Betrieb notwendige elektrische Energie nicht über elektrische Leitungen oder elektrische Kontakte zugeführt, sondern durch elektrische, magnetische oder elektromagnetische Felder.

Dies kann beispielsweise auch in Form von Licht, etwa in Form eines Laserstrahls, oder in Form von einer induktiven Energieübertragung erfolgen.

Beispielsweise kann zur induktiven Energieübertragung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt werden und mittels von Induktion und Gegeninduktion der im Sender und Empfänger angeordneten Spulen die elektrische Energie übertragen werden. Dies ermöglicht vorteilhaft, unabhängig von einer elektrochemischen Energieversorgung das Sensormodul autark zu betreiben, da eine externe Energieversorgung ermöglicht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, durch die Wandlung von kinetischer Energie elektrische Energie für das Sensormodul bereitzustellen. Dies ermöglicht vorteilhaft, vorhandene Rotationen und/oder Vibrationen von bewegten Teilen bzw. Massen des Kraftfahrzeugs auf eine zuverlässige und einfache Weise zu nutzen, um elektrische Energie für das Sensormodul bereitzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Energieversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, durch die Wandlung von der kinetischen Energie in Form einer Vibration und/oder in Form einer Rotation eines Geberrades die elektrische Energie für das Sensormodul bereitzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Energieversorgungseinrichtung dazu ausgebildet ist, durch die Wandlung von der kinetischen Energie in Form eines Verschiebens von einem Gangsteller die elektrische Energie für das Sensormodul bereitzustellen. Dies ermöglicht vorteilhaft, vorhandene kinetische Bewegungsenergie zu nutzen und das Sensormodul auf eine energiesparende, das heißt die Gesamtenergie des Kraftfahrzeugs nicht belastende, Art und Weise zu betreiben.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Schnittstelleneinrichtung dazu ausbildet ist, das Messsignal an das Steuergerät per drahtgebundener Datenübertragung und/oder per drahtloser Datenübertragung und/oder per lichtleitergebundener Datenübertragung zu übertragen. Dies ermöglicht vorteilhaft, auf eine störungsunanfällige Art und Weise die Daten vom Sensormodul zum Steuergerät zu übertragen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Sensormodul ferner eine Gehäuseeinrichtung aufweist. Dies ermöglicht vorteilhaft, das Sensormodul vor mechanischen, chemischen oder elektromagnetischen Einflüssen abzuschirmen und die Betriebssicherheit des Gesamtsystems zu erhöhen.

Nach einem weiteren, zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen, wobei die Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ein Steuergerät und mindestens ein Sensormodul nach dem ersten Aspekt oder nach einer beliebigen Ausführungsform des ersten Aspektes umfasst. Beispielsweise umfasst die Sensorvorrichtung ein Steuergerät und drei Sensormodule, wobei die Sensormodule beispielsweise an unterschiedlichen Orten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, mit einem Vorortsteuergerät, insbesondere in einem Getriebe, gekoppelt zu werden.

Nach einem weiteren, dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug eine Sensorvorrichtung nach dem zweiten Aspekt oder nach einer beliebigen Ausführungsform des zweiten Aspektes aufweist.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Sensormoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2: eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

3: eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

4: eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Bei dem Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder ein Hybridkraftfahrzeug, wie beispielsweise ein Motorrad, ein Auto, ein Bus oder ein Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder beispielsweise um ein Fahrrad.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensormoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Sensormodul 1 umfasst beispielsweise eine Energieversorgungseinrichtung 10, eine Sensoreinrichtung 20 und eine Schnittstelleneinrichtung 30.

Die Energieversorgungseinrichtung 10 ist beispielsweise dazu ausgebildet, elektrische Energie bereitzustellen.

Die Sensoreinrichtung 20 ist beispielsweise mit der Energieversorgungseinrichtung 10 gekoppelt und ist beispielsweise dazu ausgebildet, ein Messsignal bereitzustellen.

Mit anderen Worten, die Sensoreinrichtung 20 und die Energieversorgungseinrichtung 10 sind in dem gleichen Sensormodul 1 integriert. Beispielsweise ist die Sensoreinrichtung 20 als ein Drehzahlsensor ausgebildet oder als ein Sensor zum Feststellen, ob ein bestimmter Gang in einem Getriebe eingelegt ist.

Beim Erfassen dieser Messgröße – beispielsweise der Drehzahl des Motors – wird ein Messsignal generiert, das heißt die darzustellende Messgröße Drehzahl wird mit einer anderen physikalischen Größe, wie beispielsweise einer Spannung, dargestellt.

Mit anderen Worten ausgedrückt, die Sensoreinrichtung 20 ist dazu ausbildet, durch eine Messung eine Messgröße zu erfassen und basierend auf dieser Mess- bzw. Eingangsgröße eine Ausgangsgröße abzubilden, in Form des Messsignals.

Die Schnittstelleneinrichtung 30 ist beispielsweise mit der Energieversorgungseinrichtung 10 und der Sensoreinrichtung 20 gekoppelt.

Mit anderen Worten ausgedrückt, die Schnittstelleneinrichtung 30, die Sensoreinrichtung 20 und die Energieversorgungseinrichtung 10 sind in dem gleichen Sensormodul 1 integriert, etwa innerhalb eines Gehäuses in Form der Gehäuseeinrichtung 40.

Die Schnittstelleneinrichtung 30 ist beispielsweise dazu ausgelegt, das Messsignal an ein Steuergerät 100 zu übertragen. Diese Datenübertragung kann drahtlos, per Funk oder per Bluetooth oder durch optische Datenübertragung per Lichtwellenleiter erfolgen.

Das Sensormodul kann vorteilhaft mit der Gehäuseeinrichtung 40 umhüllt, beispielsweise umgossen werden. Die Gehäuseeinrichtung 40 kann aus Metall oder aus einem Kunststoff oder aus Duroplast gefertigt sein.

Die Energieversorgungseinrichtung 10 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Vibration eines Körpers und/oder die Rotation eines Geberrades oder kinematischen Bewegungen z.B. das Verschieben von Gangstellern auszunutzen, um diese kinetische Energie eines mechanischen Körpers in elektrische Energie für das Sensormodul umzuwandeln.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung 1000 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die Sensorvorrichtung 1000 umfasst ein Steuergerät 100 und ein Sensormodul 1.

Das Sensormodul 1 ist über die Schnittstelleneinrichtung 30 durch eine drahtlose Datenübertragung mit dem Steuergerät 100 gekoppelt.

Die weiteren Bezugszeichen der 2 sind bereits in der Figurenbeschreibung zu 1 beschrieben worden und werden daher nicht weiter beschrieben.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung 1000 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die Sensorvorrichtung 1000, wie in 3 dargestellt, umfasst beispielsweise ein Steuergerät 100 und drei Sensormodule 1.

Die drei Sensormodule 1 sind jeweils an unterschiedlichen Orten im Kraftfahrzeug angeordnet und stehen allesamt durch eine drahtlose Datenübertragung mit dem Steuergerät 100 in Verbindung.

Dies ermöglicht vorteilhaft, dass das Steuergerät 100 Sensorsignale von unterschiedlichen Orten vom Kraftfahrzeug verarbeiten kann.

Die Sensorvorrichtung 1000 kann ein externes Steuergerät 100 aufweisen, welches mit Kabeln und Steckern an das zugehörige Sensormodul 1 angeschlossen wird.

Die Sensorvorrichtung 1000 kann ein Steuergerät 100 aufweisen, welches als Vorortgetriebesteuergerät ausgebildet ist, wobei die Sensorik integriert in einem Sensordom in Form des Sensormoduls 1 ausgebildet wird.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensormoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das Sensormodul 1 umfasst beispielsweise eine Energieversorgungseinrichtung 10, eine Sensoreinrichtung 20, eine Schnittstelleneinrichtung 30 – nicht dargestellt –, eine Gehäuseeinrichtung 40 und ein Geberrad 50.

Das Geberrad 50 kann beispielsweise magnetisch ausgeführt sein, mittels der Energieversorgungseinrichtung 10 in Form einer Spule wird dieses Magnetfeld in eine elektrische Versorgungsspannung für die Sensoreinrichtung 20 umgewandelt, um elektrische Energie bereitzustellen.

Die weiteren Bezugszeichen der 4 sind bereits in der Figurenbeschreibung zu 1 und zu 2 beschrieben worden und werden daher nicht weiter beschrieben.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die vorliegende Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.