CN102209883A - 用于检测转动的轴的转动位置的传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测转动的轴的转动位置的传感器装置，该轴在壳体中可转动地支承，所述传感器装置具有传感器磁铁，该传感器磁铁接纳于轴的端面中的凹槽内。

Description

用于检测转动的轴的转动位置的传感器装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、用于检测转动的轴的转动位置的传感器装置。
背景技术
DE 10 2005 059 162 A1描述了借助一种传感器装置检测电动机中的转子轴的转动位置。该传感器装置包括抗旋转地与转子轴连接的传感器磁铁，还包括传感器，其在转子轴转动时检测由传感器磁铁发出的磁场中的变化。传感器磁铁构造为磁铁环，将其注塑到皮带轮中，该皮带轮设置在转子轴的端面上并且与转子轴抗旋转地连接。传感器与壳体固定。
皮带轮作为传感器磁铁的支承件必须与转子轴固定连接。在此，通常注重小尺寸且可简单安装的实施方式。
发明内容
本发明的目的在于，借助简单的结构措施将用于检测转动部件的转动位置的传感器装置设计为小尺寸并且可简单安装，同时应使传感器装置的传感器磁铁和轴之间固定连接。
根据本发明，该任务借助权利要求1的特征得以解决。从属权利要求给出合乎目的的进一步扩展。
本发明的传感器装置例如用于检测车辆转向系统中的转向轴的转动位置。根据另一种实施方式，该传感器装置用于检测电动机中的、例如车辆转向系统中的伺服电动机中的转子轴的转动位置。
传感器装置包括传感器磁铁以及传感器，根据本发明，传感器磁铁固定在构造为支承销的支承件上并且支承销插入轴的端面中的凹槽内。这种实施方式的特点是结构简单，尤其是既在支承销和传感器磁铁之间又在支承销和轴之间实现固定连接，使得传感器磁铁通过支承销抗旋转地与轴连接并且在轴向方向上也处于相对于轴固定的位置中。支承销作为支承件可以以简单的方式与传感器磁铁连接，例如将传感器磁铁构造为环形的并且将支承销插入环形的传感器磁铁的中心凹槽内。在此既可考虑将环形的传感器磁铁作为单独的预制部件套装到支承销上并且与该支承销连接的实施方式，也可考虑将传感器磁铁制成为注塑部件且在注塑过程中一体注塑到支承销上的实施方式。
此外可以为传感器磁铁设置其它几何形状来代替环形、例如无中心凹槽的板形，在该情况下，通过适当的固定措施将传感器磁铁与支承销连接、如通过如夹子、螺钉等固定装置或通过粘接或者其它措施。
由于支承销接纳于轴的端面中的凹槽内，所以在凹槽的内壁和支承销的外周面之间存在相对大的接触面，通过该接触面可传递圆周方向上的力矩和轴向方向上的力。这种连接优选通过将支承销压入凹槽中来进行，其中基于大的接触面，使支承销的直径相对于凹槽的直径的相对小的过盈就足够用来形成充分牢固的连接。由于压入力相对大，所以在该实施方式中支承销优选由高强度材料制成。
但原则上也可在凹槽的内周面和/或支承销的外周表面中设置一定的切口，由此由于支承销和凹槽之间的线形接触和接触面区域中的塑性变形，只需较小的压入力。当切口例如位于凹槽的内周面上时，可使用圆柱形的、由较软的材料如黄铜制成的支承销，该支承销的外周面在压入时切入到凹槽内表面上的切口中，由此实现转矩形锁合。在挤压过程期间出现的在支承销外周面区域中的变形可填充支承销和凹槽内周面之间的空隙并因此进一步增强形锁合。必要时也可使用较硬材料制成的销，该销被压入在内周面上具有切口的凹槽中。
此外，在支承销和凹槽之间可考虑其它连接措施，如粘接或机械连接装置。
传感器磁铁和支承销之间的形锁合连接是合乎目的的，该形锁合优选至少存在于轴向方向上。该形锁合例如由传感器磁铁和支承销的外周面之间的径向凹部和伸入到径向凹部中的径向凸起形成。这些凹部例如位于支承销的外周面上，相应地，这些凸起位于环形的传感器磁铁的中心凹槽的内侧上。但原则上也可考虑相反的实施方式，即径向凸起位于支承销的外周面上，并且相应的径向凹部位于传感器磁铁中的中心凹槽的内侧上。
为了在环形的传感器磁铁和支承销之间实现足够的转矩连接，优选借助摩擦锁合来连接传感器磁铁和支承销。该摩擦锁合尤其是通过支承销和传感器磁铁之间直接彼此贴紧的接触面的粗糙不平来形成，例如通过支承销外周面上的滚花表面来形成，由此显著提高了传感器磁铁和支承销之间的摩擦。在与轴向方向上的形锁合相结合的情况下，该滚花表面优选位于支承销的周面上的径向凹部中。
合乎目的的是，在安装状态中，传感器磁铁与应被检测转动位置的轴的端面隔开距离。传感器磁铁和轴的端面之间存在的气隙具有磁绝缘的作用，从而使由传感器磁铁发出的磁场不被轴影响或者仅在很小的程度上被其影响。但原则上也可使传感器磁铁直接贴紧在轴的端面上，在结合磁绝缘件时尤其如此，例如通过位于轴的端面和传感器磁铁之间的不导磁的环实现磁绝缘件。
附图说明
由其它权利要求、后续说明和附图可得出本发明其它优点和合乎目的的实施方式，附图示意地显示了电动机的转子轴上的传感器装置。
具体实施方式
所示电动机1涉及一种例如用于在机动车转向系统中的伺服支持的伺服电动机。电动机1在壳体2中具有与壳体固定的定子以及转动地支承的转子轴3，其转动位置借助传感器装置4来检测。传感器装置4包括传感器磁铁5，该传感器磁铁抗旋转地与转子轴3连接，传感器装置还包括与壳体固定的传感器6，该传感器能够检测在转子轴3以及传感器磁铁5转动时产生的磁场变化。传感器6的相应的传感器信号在调节或者控制单元中被分析并可用于调节电动机1。
传感器6例如是AMR传感器(各向异性磁电阻效应)或霍尔传感器。
传感器磁铁固定在支承销7上，该支承销插入设置于轴3的端面中的凹槽8内。为了在轴向方向上实现传感器磁铁5和支承销7之间的形锁合连接，在支承销7的周面中设置环形凹部9，该凹部设有滚花10，滚花10的作用是在圆周方向或者说转动方向上在传感器磁铁5和支承销7之间形成摩擦锁合。传感器磁铁5在凹部9中通过与滚花10接触而贴紧在支承销7上。
有利的是，传感器磁铁5为一种注塑部件，其在注塑过程中一体注塑于支承销7上。
为了在支承销7和轴3之间既在轴向方向上又在转动方向上实现固定连接，将支承销7压入凹槽8中。根据第一种有利的实施方式，支承销7由一种固体材料制成，该固体材料能够承受相对高的轴向压入力。根据第二种有利的实施方式，凹槽8的内周面具有切口，其例如借助开槽的冲模工具形成，这样做的优点是，支承销可由较软的材料例如黄铜制成，其周面在压入凹槽8时略微变形，使得切口和支承环的周面之间形成形锁合，该形锁合尤其在转动方向、但也在轴向方向上起作用，并且由此使支承销与轴3可靠地连接。
在所示实施例中，传感器磁铁5在安装的位置中与轴3的端面隔开距离，由此在轴3的端面和传感器磁铁的朝向轴的轴向端面之间存在气隙，该气隙具有磁绝缘的作用。
附图标记列表
1  电动机
2  壳体
3  转子轴
4  传感器装置
5  传感器磁铁
6  传感器
7  支承销
8  凹槽
9  凹部
10 滚花

Claims (12)

1.用于检测转动的轴的转动位置的传感器装置，该轴在壳体(2)中可转动地支承，所述传感器装置具有传感器磁铁(5)，该传感器磁铁固定在支承部件上，该支承部件与轴(3)连接，其特征在于，所述支承部件是支承销(7)，该支承销接纳于轴(3)的端面中的凹槽(8)内。
2.根据权利要求1的传感器装置，其特征在于，所述传感器磁铁(5)构造为环形的并且包围支承销(7)。
3.根据权利要求1或2的传感器装置，其特征在于，所述传感器磁铁(5)构造为注塑部件并且一体注塑于支承销(7)上。
4.根据权利要求1至3之一的传感器装置，其特征在于，所述传感器磁铁(5)与轴(3)的端面隔开轴向距离。
5.根据权利要求1至4之一的传感器装置，其特征在于，所述传感器磁铁(5)形锁合地套装在支承销(7)上。
6.根据权利要求5的传感器装置，其特征在于，所述形锁合通过传感器磁铁(5)和支承销(7)的外周面之间的多个径向的凹部(9)和伸入到凹部(9)中的多个径向的凸起构成。
7.根据权利要求1至6之一的传感器装置，其特征在于，所述传感器磁铁(5)与支承销(7)摩擦锁合地连接。
8.根据权利要求7的传感器装置，其特征在于，所述摩擦锁合通过支承销(7)和传感器磁铁(5)之间直接彼此贴紧的接触面的粗糙不平形成。
9.根据权利要求1至8之一的传感器装置，其特征在于，所述支承销(7)被压入轴(3)的端面中的凹槽(8)内。
10.根据权利要求1至9之一的传感器装置，其特征在于，凹槽(8)和支承销(7)之间的至少一个接触面设有切口。
11.具有根据权利要求1至10之一的传感器装置的转向系统，其中，具有传感器磁铁(5)的轴是转向系统的转向轴。
12.具有根据权利要求1至10之一的传感器装置的电动机，其中，具有传感器磁铁(5)的轴是电动机(1)的转子轴(3)。
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