CN105339770A - 用于制造用于机动车辆传感器装置的磁体单元的方法、磁体单元、传感器装置和机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于检测被测量变量的传感器装置的磁体单元(1)的方法，该变量表征机动车辆中的转向轮的旋转状态，该方法通过如下步骤进行：通过设置环形磁体元件(3)，设置用于将磁体单元(1)连接至转向轴的轴部分的套筒(2)，以及将磁体元件(3)连接至套筒。套筒(2)形成有主体(6)和从主体(6)突出的多个凸片(7)，连接包括在加热磁体元件(3)时凸片(7)嵌入在磁体元件(3)的相应切口(5)中。

Description

用于制造用于机动车辆传感器装置的磁体单元的方法、磁体单元、传感器装置和机动车辆

技术领域

本发明涉及用于制造用于检测被测量变量的传感器装置的磁体单元的方法，该变量表征机动车辆的转向轴的旋转状态。提供环形磁体元件。此外，提供套筒，经由其磁体单元可连接至转向轴的轴部分。磁体元件连接至套筒。此外，本发明涉及一种用于机动车辆的传感器装置的磁体单元，其具有环形磁体元件和套筒，套筒连接至磁体元件，经由该套筒，磁体单元可连接至轴部分。此外，本发明涉及传感器装置和机动车辆。

背景技术

用于检测施加至机动车辆转向轴的扭矩的扭矩传感器装置在现有技术中已知。该类型的扭矩传感器装置可例如用于电转向系统中。该类型的扭矩传感器系统例如从文献US2004/0194560A1和从说明书DE10240049A1已知。在此，扭矩传感器装置附连至转向轴的沿轴向方向彼此相对布置的两个轴部分或轴段。例如环形磁体的磁体设置在第一轴部分上，而具有磁性定子的保持器附连至另一轴部分，该磁性定子沿径向方向位于永磁体对面，跨过一小空气隙。磁体的磁通经由定子朝向第一和第二磁通导体引导，定子通常由两个单独的定子部分构成，磁通导体则将磁通输出到磁体传感器，例如霍尔传感器。

该类型的扭矩传感器系统例如此外从文献DE2007043502A1已知。

此外，从现有技术还已知转向角度传感器装置，其用于检测转向轴的当前转向角。可获得该类型的装置，例如从文献DE102008011448A1已知。在此，转向轴的旋转运动经由齿轮机构传递到承载磁体的更小齿轮。所述更小齿轮的旋转则借助磁体传感器被检测。

该类型的设备也属于现有技术，其中，扭矩传感器装置以及转向角度传感器装置被一体地构造为一个共同单元。

在当前情况下，关注扭矩传感器装置的磁体单元或组合的扭矩及转向角度传感器装置。该类型的磁体单元通常包括所述磁体元件和金属套筒，所述磁体元件构造为永磁体的形式，经由该金属套筒，磁体单元连接至转向轴的相关联轴部分。套筒因此由金属形成，磁体元件一般来说由塑料制成，所述塑料填充有磁体颗粒，且由于高度填充而相对较脆。套筒可例如通过粘结剂结合、焊接、填缝或压制而紧固在相关联轴部分上。

一个特别的挑战在于，在磁体元件和套筒之间提供可靠连接。在将磁体元件直接注射模制到套筒的情况下，在塑料熔液冷却期间，产生收缩应力，该收缩应力可特别地结合套筒和磁体元件的不同热膨胀系数在操作期间发生不同温差时导致磁体元件中的裂纹的形成。为此，文献EP1123794A1提出并非直接地将磁体元件紧固至套筒，而是经由由弹性材料制成的中间元件紧固至套筒。换句话说，在附加的注射模制封装过程中，磁体元件和金属套筒之间的附连经由弹性中间塑料件获得。但是该方案被证明存在相对的缺点，因为要被连接的部件的非常复杂的可靠锁定连接(positivelylockingconnection)和注射模制封装过程所需的密封面限制套筒和磁体元件需要的不同直径，且因此需要相应的安装空间。此外，提出的方案相对复杂且昂贵。

关于套筒如何被连接到磁体元件的另一方案在DE19836451C2中描述。在此，套筒通过注射模制与塑料连结的磁性材料被封装，套筒具有凸片形部分，该凸片形部分被高度填充的塑料围绕且设置在高度填充的塑料中，以便其吸收塑料的收缩应力。在此，套筒至磁体元件的连接因此在注射模制过程中进行，其结果是又将产生收缩应力。

发明内容

本发明的目的是在开头提到的那种类型的方法中提出如何使套筒和磁体元件可以特别可靠和故障保护的方式连接至彼此的方案，特别是不需要以复杂方式插入附加的中间元件。

根据本发明，该目的通过具有根据各独立权利要求的特征的方法、磁体单元、传感器装置和机动车辆实现。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题。

在根据本发明的方法中，制造磁体单元，其被设计为特别用于传感器装置，该传感器装置用于检测被测量变量，该变量表征机动车辆的转向轴的旋转状态，该变量特别是扭矩和/或转向角度。首先设置环形磁体元件，然后提供套筒。珠状套筒用于将磁体单元连接至转向轴的相关轴部分。在设置磁体元件和套筒之后，所述部分连接至彼此。根据本发明，套筒设置有主体和从主体突出的多个凸片，磁体元件连接至套筒包括：通过加热磁体元件，凸片嵌入在磁体元件的相应切口中。

省略现有技术中使用的弹性中间件，根据本发明的方法提供了一种磁体单元，其具有在磁体元件和套筒之间的特别可靠、防滑和故障保护连接。磁体元件中的裂纹可由于套筒没有用塑料材料封装而被防止，所述裂纹在现有技术中由于收缩应力产生。此外，利用弹性中间件是不必要的，其具有关于制造复杂性和成本方面的缺点。

通过磁体元件的加热，所述磁体元件至少在切口的区域中或在切口内被熔化。因此，在将凸片引入到相应切口中期间，凸片和磁体元件之间形成可靠锁定连接。由于磁体元件在切口内熔化，凸片被磁体元件的材料紧密地包封，因此，形成有效的径向和/或轴向可靠锁定连接。在非连接状态，磁体元件的切口优选地比凸片略小或略紧，结果是可总体上确保凸片特别固定地坐在切口内。

凸片优选地从套筒主体沿轴向方向突出，且因此形成轴向突出部，其特别地从主体的轴向端部侧突出且沿轴向方向指向。凸片因此沿轴向方向接收在相应切口中，且因此轴向地延伸到相应切口中。可抵抗相对较大离心力的非可靠锁定连接因此至少在径向方向和圆周方向被额外地形成。

切口优选地通过轴向袋状部形成，所述袋状部构造在磁体元件的轴向端部侧。所述轴向袋状部可构造为槽的形式，其沿圆周方向具有细长构造，且沿径向方向相对较窄。所述袋状部可具有圆周上封闭的构造，结果是它们在磁体元件轴向端部侧仅具有用于凸片的相应引入开口。因此简单的连接是可行的。

被证明有利的是，在每个情况下，凸片的至少一个边缘，特别地轴向边缘或沿轴向方向延伸的边缘，构造有齿结构。该类型的齿状边缘获得一种情形，其中，在将凸片插入到相应切口期间和在磁体元件熔化期间，磁体元件被熔化的材料通过进入到齿状结构中或进入各齿之间的间隙中，其结果是确保特别固定的可靠锁定连接，特别是沿凸片的纵向方向，优选地沿轴向方向。换句话说，齿结构的各齿在磁体元件的材料后面接合，结果是，在磁体元件冷却之后，两个连接部件的重新的无损坏分离不再可能。

由于磁体元件和/或套筒用超声加载，磁体元件的材料可被加热且优选地在区域中被熔化。两个部件的连接可因此在超声处理中执行，其中，机械振荡被施加给套筒和/或磁体元件，通过该机械振荡，产生摩擦，这导致在连接区域中的磁体元件的材料的加热。以此方式，所述两个连接部件可特别可靠且没有明显复杂性地连接至彼此。

另外或作为替代，加热可还包括首先将凸片加热，特别是感应和/或通过热冲压。被加热的凸片然后被嵌入在相应切口中。在此，磁体元件的材料通过可被带到这样的温度的凸片被间接加热，在该温度，凸片可通过塑料材料的熔化被没有明显复杂性地接收到较窄切口中。该类型的连接可还相对简单地实现。

套筒优选地具有单件构造，结果是主体和凸片形成一体的单件单元。元件的数量因此被减小到最小值。

单件套筒因此连接至磁体元件，特别地，直接而没有使用中间元件连接至磁体元件。

磁体元件可也具有单件构造。

磁体元件优选地由填充塑料形成，即由填充有磁体颗粒的塑料形成。磁体元件可因此被部分地熔化而没有明显复杂性。

套筒优选地由金属制成。因此至转向轴的牢固附连是可行的。

特别地凸片被设计为使得，它们允许在轴向长度上的两个连接部件之间的热膨胀的均等，以及在套筒圆周和/或主体中的局部开口。

此外，本发明涉及一种用于传感器装置的磁体单元，其具有环形磁体元件和套筒，套筒连接至磁体元件，经由该套筒，磁体元件可连接至轴部分。套筒具有主体和从主体突出的多个凸片，所述凸片嵌入在磁体元件的相应切口中，特别是以可靠锁定的方式。

根据本发明的传感器装置被构造用于检测被测量变量，所述变量表征机动车辆的转向轴的旋转状态，且所述传感器装置包括根据本发明的磁体单元。

根据本发明的机动车辆——特别是小客车——包括根据本发明的传感器装置。

关于根据本发明的方法提出的优选实施例和它们的优势相对应地应用于根据本发明的磁体单元、根据本发明的传感器装置和根据本发明的机动车辆。

附图说明

本发明的进一步特征由权利要求、附图和附图的说明体现。已在上面描述中提及的所有特征和特征组合以及在附图的描述中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合可以不仅用在各指出的组合中，也可以用在其他组合中或单独使用。

现在将使用一个优选示例性实施例以及参考附图更详细地解释本发明。在此，单个附图示出磁体单元的示意透视图，其具有彼此连接的套筒和磁体元件。

具体实施方式

在图中示出的磁体单元1被设计用于机动车辆中，特别是在小客车中。磁体单元1是传感器装置的构成部件，该传感器装置用于检测转向轴的转向角度和/或扭矩。在此，磁体单元1紧固至转向轴的轴部分。

磁体单元1包括由金属形成的套筒2，和作为永磁体的磁体元件3。磁体元件3由填充有磁体颗粒的塑料形成。

磁体元件3具有环形和珠状构造。构造为端部侧4中的轴向凹陷的切口5沿轴向方向构造在磁体元件3的轴向端部侧4。切口5是沿圆周封闭的袋状件，其具有槽形构造。切口5设置为使得，它们等距地沿圆周方向分布。例如，可设置三或四或五或六或七个或更多切口5。

槽形切口5沿圆周方向具有细长构造。相对地，它们沿径向方向相对较窄。

套筒2具有主体6和多个凸片7，所述凸片与主体6构造为单件，且沿轴向方向从主体6突出。在该情况下，凸片7的数量对应于切口5的数量。与切口5相对应的凸片7同样沿径向方向具有相对窄的构造，但沿圆周方向具有细长构造，且因此总体上具有齿形构造。它们沿轴向方向指向。凸片7同样设置为使得，它们等距地沿圆周方向分布。

在此，凸片7从环形主体6的轴向端部侧8轴向地突出，结果是它们形成总体的轴向突出部。在此，套筒2设计为使得，凸片7经由肋板9附连至主体6的轴向端部侧8，肋板沿圆周方向略宽。在此，肋板9形成止档件，直到该止档件，凸片7可接收到相应切口5中。因为肋板9沿圆周方向分布，同样沿圆周方向分布的轴向凹陷10构造在肋板9之间。在连接状态下，主体6的轴向端部侧8以及磁体元件3的轴向端部侧4之间的间隙通过所述凹陷10形成。所述轴向间隙特别地具有的优势是：套筒2和磁体元件3之间的热膨胀的补偿可行。

在每个情况下，每个凸片7具有两个轴向边缘11、12，它们沿轴向方向延伸或平行于轴线延伸。两个轴向边缘11、12经由端部边缘13连接，该端部边缘沿圆周方向延伸，且设置为相对于边缘11、12垂直。在示例性实施例中设置为，每个凸片7的轴向边缘11、12具有齿结构14。

凸片7至少沿圆周方向比切口5略宽。凸片7可还可选地沿径向方向比切口5略宽。

套筒2如下连接至磁体元件3：凸片7的端部边缘13首先与磁体元件3的轴向端部侧4接触，结果是凸片7在相应切口5上方。套筒2和/或磁体元件3继而用超声加载，结果是施加机械振荡，且磁体元件3的材料由于摩擦而被加热。在此，热在切口5的区域中产生，结果是磁体元件3在切口5的区域中熔化，且凸片7接收到切口5中。

以此方式，凸片7以可靠锁定方式嵌入在相应切口5中，磁体元件3的熔化材料通过进入齿结构14。凸片7插入直到肋板9与磁体元件3的轴向端部侧4接触。可靠锁定连接因此沿轴向方向、沿径向方向和沿圆周方向形成。

另外或作为超声工艺的替代，凸片7可还预先通过热冲压加热和/或感应加热。该加热还确保套筒2以低复杂性连结至磁体元件3。

Claims (13)

1.一种用于制造用于检测被测量变量的传感器装置的磁体单元(1)的方法，该变量表征机动车辆的转向轴的旋转状态，该方法通过如下步骤进行：

-设置环形磁体元件(3)，

-设置套筒(2)，用于将磁体单元(1)连接至转向轴的轴部分，以及

-将磁体元件(3)连接至套筒(2)，

其特征在于，

套筒(2)配置有主体(6)和从主体(6)突出的多个凸片(7)，连接包括：通过加热磁体元件(3)，凸片(7)嵌入在磁体元件(3)的相应切口(5)中。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

由于加热，磁体元件(3)在切口(5)内熔化，且因此，凸片(7)和磁体元件(3)之间形成可靠锁定连接。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

凸片(7)从主体(6)沿轴向方向突出，且沿轴向方向接收在相应切口(5)中。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

切口(5)通过特别地为槽状的轴向袋状部形成，所述袋状部构造在磁体元件(3)的轴向端部侧(4)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

在每个情况下，凸片(7)的至少一个边缘(11，12，13)构造有齿结构(14)，该边缘特别地为轴向边缘(11，12)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

加热通过用超声加载磁体元件(3)和/或套筒(2)而执行。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

加热包括首先将凸片(7)加热，特别是感应加热和/或通过热冲压，然后将凸片(7)嵌入在相应切口(5)中。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

套筒(2)构造为单件。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

套筒(2)由金属制成。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

磁体元件(3)由被填充塑料制成。

11.一种用于检测被测量变量的传感器装置的磁体单元(1)，该变量表征机动车辆的转向轴的旋转状态，该磁体单元具有环形磁体元件(3)和套筒(2)，套筒连接至磁体元件(3)，经由该套筒，磁体单元(1)可连接至转向轴的轴部分，

其特征在于，

套筒(2)具有主体(6)和从主体(6)突出的多个凸片(7)，所述凸片(7)嵌入在磁体元件(3)的相应切口(5)中，特别是以可靠锁定的方式。

12.一种用于检测被测量变量的传感器装置，该变量表征机动车辆的转向轴的旋转状态，该传感器装置包括根据权利要求11所述的磁体单元(1)。

13.一种具有根据权利要求12所述的传感器装置的机动车辆。