Ersatz von Mechanik erfordert konstruktives Umdenken
X-by-Wire: Sensorik auf dem Vormarsch
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Kontaktlose Sensorik als verschleißfreie Alternative
Sowohl bei Neuentwicklungen als auch bei bestehenden Fahrzeugplattformen werden heute weltweit vorwiegend potentiometrische Pedalsensoren eingesetzt. »Auch in Zukunft werden die leistungsfähigen und preiswerten Sensoren für Konstrukteure deshalb unersetzlich bleiben und eher noch Zuwachsraten verbuchen«, ist sich Bachmann sicher. »Schließlich lassen sich vergleichbare Messgeschwindigkeiten, Linearitätswerte, Auflösungen, Hysteresewerte und Temperaturbereiche sonst nur mit deutlich höherem Aufwand erreichen. Die Potentiometer-Ausgangssignale stehen zudem ohne Schleppfehler in Echtzeit zur Verfügung und lassen sich sehr einfach weiterverarbeiten. Dabei sind die robusten Sensoren schock- und vibrationsunempfindlich, brauchen extrem wenig Energie und sind unkritisch hinsichtlich EMV-Verträglichkeit und magnetischen Feldern.« Qualitativ hochwertige Ausführungen erreichen nach Bachmanns Überzeugung eine Lebensdauererwartung von über 100 Mio. Hüben bzw. Überläufen. Außerdem seien sie nach wie vor deutlich preiswerter als kontaktlose Alternativen. Novotechnik hat durch die Entwicklung eines zuverlässigen Einfachdrucks der Leiterschicht, der 2010 in Serie geht, den Preisabstand zu den kontaktlosen Sensoren jetzt noch einmal ausgebaut, so dass Potentiometer auch langfristig vom Preis-/Leistungsverhältnis ungeschlagen bleiben dürften.
Jobangebote+ passend zum Thema
Kontaktlose Sensorik als verschleißfreie Alternative
Es lässt sich nicht leugnen, dass in der Kfz-Technik zunehmend die kontaktlose Sensorik immer interessanter wird. Steigende Stückzahlen, Variantenreduzierung durch programmierbare Winkelbereiche und optimierte Fertigungsverfahren tragen dazu bei, dass auch hier die Kosten sinken. Hall-Sensoren sind dafür ein gutes Beispiel. Sie liefern absolute Messwerte, arbeiten auch unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig und können dank ähnlicher oder sogar gleicher Bauform konventionelle Potentiometertechnik ersetzen. In Kraftfahrzeugen der gehobenen Klasse gehören sie deshalb schon heute oft als Pedalwertgeber zum Standard, und auch als Drosselklappensensor sind kontaktlose Varianten mittel- und langfristig eine überlegenswerte Alternative zum Potentiometer. Mit einer breiten Palette unterschiedlicher Ausführungen lassen sich in nahezu allen X-by-Wire-Anwendungen unterschiedliche Konstruktionswünsche abdecken. »Mit dem RFC 4800 etwa bieten wir eine Ausführung an, die sämtlichen in mobilen Anwendungen geforderten EMV- und EMC-Spezifikationen entspricht, Anforderungen der Schutzart bis IP69 erfüllt und sich dank unterschiedlicher Mechaniken und Steckermodule einfach in verschiedenste Anwendungen integrieren lässt«, so Bachmann. »Mehrere Interfaces gibt es auch für die Miniatur-Variante RFC 4000. Dieser Sensor ist mit 7 mm Bauhöhe extrem flach und lässt sich auch bei engen Einbauverhältnissen problemlos integrieren. Bei Bedarf sind auch applikationsspezifische Lösungen mit Sensoren, die auf dem magnetischen Hall-Effekt basieren, realisierbar.« Ein Beispiel dafür ist der RSC 66, der für die Gangwahlanzeige bei Geländefahrzeugen, Schneeschlitten oder Booten entwickelt wurde. Der in einem stabilen Kunststoffgehäuse untergebrachte Sensor wird direkt am Getriebe montiert. Er hält starken Vibrationen und Temperaturen bis 150 °C stand und ist dicht gegenüber den verschiedensten Medien. Eine kleinere Variante dieses Sensors, der RSC 32, soll zukünftig ebenfalls in diesen Fahrzeugtypen eingesetzt werden, um z.B. vom Daumengasgriff die gewünschten Informationen »by wire« an den Drosselklappensteller des Motors weiterzugeben.
Lenkwinkel: Der Trend geht zu kombinierter Sensorik
Ein Lenkwinkelsensor erfasst die Lenkradposition durch Ermittlung des Lenkwinkels. Gemeinsam mit der Geschwindigkeit und dem gewünschten Bremsdruck bzw. der Position des Gaspedals lässt sich das vom Fahrer gewünschte Fahrmanöver berechnen. Die Lenkwinkelinformation wird außerdem für die Fahrdynamikregelung (ESP) benötigt. Entsprechend favorisieren Konstrukteure mittlerweile oft Sensoren, die sowohl die Winkelstellung als auch die Umdrehungsanzahl und das Drehmoment erfassen. »Dafür die passende Sensorik zu finden ist nicht einfach, denn die heute üblichen Multiturn-Sensoren bringen je nach Anwendung durchaus Nachteile mit sich«, erklärt Bachmann. »Die kostengünstigen 10-Gang-Potentiometer beispielsweise genügen häufig nicht den Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit. Optische Encoderlösungen wiederum sind für den Kfz-Bereich zu teuer. Hier könnte jetzt ein neues, patentiertes Funktionsprinzip zum Problemlöser werden, das den GMR-Effekt nutzt. Es liefert absolute Positionswerte und eignet sich somit für den Einsatz in True-Power-on-Systemen, weil es auf keinerlei Referenzsignale angewiesen ist. Der getriebelose magnetische Multiturnsensor kann zusätzlich zum Drehwinkelsignal im stromlosen Zustand ohne Pufferbatterie und ohne Getriebe bis zu 16 Umdrehungen zählen und dauerhaft speichern.« Konzepte für höhere Umdrehungszählungen (bis 12 Bit, 4096 Umdrehungen) liegen bereits vor und sollen in ein bis zwei Jahren realisiert werden. In Kombination mit einer Drehmomentmessung finden die getriebelosen Multiturns im Nutzfahrzeugbereich bereits heute reges Interesse. Konstrukteuren steht damit auch im Multiturn-Bereich eine zukunftssichere Sensorlösung zur Verfügung.
- X-by-Wire: Sensorik auf dem Vormarsch
- Kontaktlose Sensorik als verschleißfreie Alternative
- GMR-Effekt für Multiturns, Hall-Sensoren und Potentiometer auf Leitplastikbasis
Lesen Sie mehr zum Thema
