CN111886478B - 用于确定运动部件的位置的装置和用于运行该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定运动部件的位置的装置，包括用于检测运动部件相对参考位置(5)的位置的位置检测器件(1、2)，其中，位置检测器件(1、2)具有与运动部件位置固定地连接的探测器(2)。为了给出一种用于确定运动部件的位置的装置，在该装置中能实现节能的运行，这样来构造位置检测器件(1、2)，使得该位置检测器件能在用于检测运动部件相对参考位置(5)的位置的位置检测状态中和用于节能的节能状态中运行，其中，装置具有包括探测器(2)的电容式传感器(7、2)并且探测器(2)和电容式传感器(7)的其余部分彼此协调地构造和布置成，使得在位置检测器件(1、2)的节能状态中，能借助电容式传感器(7、2)探测运动部件相对参考位置(5)的运动，并且位置检测器件(1、2)能根据该探测自动地从其节能状态转变为其位置检测状态。此外，本发明还涉及一种用于运行这种装置的方法。

Description

用于确定运动部件的位置的装置和用于运行该装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定运动部件的位置的装置以及一种用于运行这种装置的方法。
背景技术
用于确定运动部件的位置的这种装置以及用于运行这种装置的方法由现有技术在大量实施变型方案中已经公开。
例如由EP2383558A1已知一种用于确定转矩和关于参考位置的相对角位置的感应式角传感器，包括用于检测角度和角度差的器件以及用于在用永磁体和霍尔传感器通过参考位置时进行分度的器件。为了创造一种能物美价廉地且紧凑地制造的、带有角度确定和分度的转矩传感器，建议为霍尔传感器配设一块磁通导板，该磁通导板在参考位置中将永磁体的磁通引导给霍尔传感器。
发明内容
在此开始了本发明。
本发明的任务是，提出一种用于确定运动部件的位置的装置和一种用于运行该装置的方法，在所述装置和方法中实现了节能的运行。
该任务通过一种用于确定运动部件的位置的装置解决，据此，位置检测器件被构造成，使得该位置检测器件能在用于检测运动部件相对参考位置的位置的位置检测状态中和用于节能的节能状态中运行，其中，所述装置具有包括探测器的电容式传感器并且该探测器和电容式传感器的其余部分彼此协调一致地构造和布置成，使得在位置检测器件的节能状态中能借助电容式传感器探测运动部件相对参考位置的运动并且位置检测器件根据该探测可以自动地从其节能状态转变为其位置检测状态。
此外，该任务还通过一种根据本发明的方法解决，据此，位置检测器件根据借助电容式传感器对运动部件相对参考位置的运动的探测而自动地从其节能状态转变为其位置检测状态。以这种方式能在一旦需要借助位置检测器件的位置检测时，即一旦运动部件开始运动时，就使位置检测器件从节能状态自动转变为位置检测状态。
本发明的一个重要的优点尤其在于，实现了用于确定运动部件的位置的装置的节能的运行。这在具备高度电气化的现代机动车中特别有利。本发明例如对能耗是一个极为重要的参量的电动车辆特别有利。借助本发明可能的是，电容式传感器将位置检测器件从位置检测器件的用于节能的节能状态自动地转变到位置检测器件的位置检测状态、一定程度上可以说唤醒进入位置检测器件的位置检测状态。这种唤醒在此能在几乎没有电流的情况下实现。
按本发明的装置的一个有利的扩展设计方案规定，位置检测器件构造成感应式传感器和/或磁性传感器和/或光学传感器。在此涉及本领域技术人员已知的并且适用于确定运动部件相对参考位置的位置的测量原理。前述的传感器因此涉及通过经受住试验的并且能在多个结构形式中获得的传感器。例如可以想到的是，同时按照本发明使用彼此不同的传感器、即彼此不同的传感器原理。一方面因此实现了冗余度。另一方面因此能有效地防止多个传感器之间的不期望的交互作用。
按本发明的装置的前述实施方式的一个有利的扩展设计方案规定，位置检测器件构造成带有一个发送线圈和多个传感器线圈的感应式传感器，并且电容式传感器包括感应式传感器的发送线圈和传感器线圈以用于电容式评估。由此能以在结构设计和电路技术上特别简单的方式实现按本发明的装置。
按本发明的装置的一个作为对此的备选的有利的扩展设计方案规定，电容式传感器具有多个发送电极和一个传感器电极，其中，电容式传感器的发送电极和传感器电极独立于位置检测器件地构造。以这种方式实现了电容式传感器的一种与电容式传感器的功能协调一致的构造方案。电容式传感器的电容有效面积例如可以构造得相应地较大，因而实现了较大的输出信号和因此实现了对这些输出信号的简化的评估。
原则上用于确定运动部件的位置的装置能按照类型、工作方式、形状、材料、尺寸和数量在广泛合适的范围内自由选择。按本发明的装置和用于运行该装置的按本发明的方法相应地可以与多种应用情形和安装状况相适应。
按本发明的装置的一个特别有利的扩展设计方案规定，所述装置构造用于确定构造成转动部件的运动部件的转角和/或转矩，所述装置包括构造成角度检测器件的、用于检测转动部件相对参考位置的角位置的位置检测器件和至少一个用于在转动部件相对参考位置的预先规定的转动时、优选360°转动时进行分度的分度器件，其中，角度检测器件具有与转动部件抗扭地连接的、构造成转子的探测器，该转子带有一个用于固定在转动部件上的基体和多个从该基体沿径向向外延伸的叶片，并且其中，转子的叶片中的至少一个叶片具有能借助分度器件探测到的标记。在许多技术应用中涉及到在转动部件中的位置检测，即角度检测和/或转矩检测。这尤其适用于机动车领域。在此仅纯示例性地指明了转向轴、转向角的检测和/或转向矩的检测。在需要在转角大于360°的测量范围内的位置检测的应用中，相应地也需要分度器件。但其它的分度角度范围也是可能的，因而例如每180°生成一个分度信号。
转子的叶片原则上按照类型、形状、材料、尺寸、布置和数量能在广泛合适的范围内自由选择。例如可以想到的是，转子的多个叶片具有能借助分度器件探测到的标记。有利的是，仅唯一一个叶片具有能借助分度器件探测到的标记。由此以简单的方式实现了一对一的分度。
按本发明的装置的另一个有利的扩展设计方案规定，分度器件构造成感应式传感器和/或电容式传感器和/或磁性传感器和/或光学传感器。
按照第一种传感器原理工作的角度检测器件的应用和按照不同于第一种传感器原理的第二种传感器原理工作的分度器件的应用，例如相应地使得能有效地防止在一侧上的角度检测器件和另一侧上的分度器件之间的不期望的交互作用。此外，通过各式各样的传感器设计方案还更为简单地满足了在功能安全性方面的高要求。
按本发明的装置的另一种有利的扩展设计方案规定，在分度器件的检测区域内，唯一一个叶片具有由环绕的边缘界定的开口或者除了该唯一一个叶片外的所有叶片具有由环绕的边缘界定的开口。能以这种方式特别简单地实现按本发明的装置。角度检测器件例如可以构造成感应式传感器并且分度器件可以构造成电容式传感器，并且唯一一个叶片可以具有由环绕的边缘界定的开口或者除了该唯一一个叶片外的所有叶片可以具有由环绕的边缘界定的开口。
按本发明的装置的另一种有利的扩展设计方案规定，唯一一个叶片相比其余的叶片从基体沿径向更远地向外延伸进入分度器件的检测区域或者除了该唯一一个叶片外的所有叶片相比该唯一一个叶片从基体沿径向更远地向外延伸进入分度器件的检测区域。一方面由此给出了前述实施方式的一个可能的备选方案。另一方面，在多个分度器件中，按本发明的装置的这个构造方案例如可以与前述构造方案结合。由此实现了在所述至少一个分度器件的一侧上的冗余度。角度检测器件例如可以构造成感应式传感器并且分度器件可以构造成光学传感器，并且唯一一个叶片相比其余的叶片可以从基体沿径向更远地向外延伸或者除了该唯一一个叶片外的所有叶片相比该唯一一个叶片可以从基体沿径向更远地向外延伸。
按本发明的装置的另一个有利的扩展设计方案规定，角度检测器件和分度器件分别构造成感应式传感器并且分度器件的定子具有至少一个传感器线圈，其中，传感器线圈和转子的所述至少一个标记彼此协调一致地构造和相对彼此布置成，使得传感器线圈仅用作用于分度器件的传感器线圈。由此一方面给出了按本发明的装置的另一个备选方案或附加的构造方案。另一方面，这个扩展设计方案的另一个优点在于，感应式传感装置的精确且鲁棒的传感器原理既用于角度检测器件，也用于分度器件。
按本发明的装置的前述实施方式的一个特别有利的扩展设计方案规定，角度检测器件具有第一运行频率并且分度器件具有第二运行频率，其中，第一运行频率和第二运行频率彼此不同。尽管感应式传感器分别用于角度检测器件和分度器件，但仍能以这种方式有效地防止在一侧上的角度检测器件和另一侧上的分度器件之间的不期望的交互作用。
按本发明的装置的一个有利的扩展设计方案(此时角度检测器件和分度器件分别至少部分布置在一个共同的印刷电路板上)规定，印刷电路板构造成多层印刷电路板并且角度检测器件布置在印刷电路板的至少一个第一层上以及分度器件布置在印刷电路板的至少一个不同于第一层的第二层上。由此进一步简化了按本发明的装置的结构。另一方面，通过使用多层印刷电路板进一步降低了空间需求并且还能更为紧凑地实现按本发明的装置。
最后提到的实施方式的一个有利的扩展设计方案规定，至少一个第二层中的至少一个第二层构造成屏蔽结构。以这种方式减少或者甚至防止了在至少部分布置在至少一个第一层上的角度检测器件和至少部分布置在至少一个底层上的分度器件之间的不期望的交互作用。屏蔽机构此外可以工作啊用于，保护角度检测器件和/或分度器件不受与第三方构件或第三方设备的不期望的交互作用的影响。
按本发明的装置的一个特别有利的扩展设计方案规定，电容式传感器的发送电极和传感器电极分别构造成至少一个扇形，其中，扇形同心地围绕转子的转动轴线布置。由此例如能以结构设计上简单的方式与转子有效连接地布置电容式传感器的足够大的电容有效面，即前述的扇形。
按本发明的装置的一种备选的有利的扩展设计方案规定，电容式传感器的发送电极和传感器电极分别构造成至少一个圆环段，其中，圆环段同心地围绕转子的转动轴线布置。以这种方式能将电容式传感器、即圆环段布置在位置检测器件的环形地围绕转子的转动轴线布置的结构之外或之内。
前述实施方式的一个特别有利的扩展设计方案规定，分度器件包括两个直接相邻的圆环段和转子，其中，转子和这两个直接相邻的圆环段构造和布置成适用于在转动部件对参考位置完成预先规定的转动、优选360°转动时进行分度。因此不需要附加的分度器件。构件的数量以及与之相关的结构设计上和电路技术上的耗费相应地减小。
按本发明的装置的另一个有利的扩展设计方案规定，位置检测器件和电容式传感器分别至少部分布置在共同的印刷电路板上并且该印刷电路板构造成多层印刷电路板。与上文类似，由此还获得了这样的优点，即，进一步简化了按本发明的装置的结构。另一方面，通过使用多层印刷电路板进一步降低了空间需求并且还能更为紧凑地实现按本发明的装置。但也可以想到的是，位置检测器件布置在印刷电路板的至少一个第一层上并且电容式传感器布置在印刷电路板的至少一个不同于第一层的第三层上。
按本发明的方法的一个有利的扩展设计方案规定，位置检测器件根据借助位置检测器件对运动部件相对参考位置的运动的探测从其位置检测状态自动转变为其节能状态。以这种方式也能在一旦运动部件不再运动时就使位置检测器件自动从其位置检测状态转变为节能状态。
按本发明的方法的另一个有利的扩展设计方案规定，电容式传感器在位置检测器件的位置检测状态中用于对运动部件相对参考位置的位置进行检测。由此能以结构设计上和电路技术上简单的方式实现了运动部件在位置检测器件的位置检测状态中进行位置检测时的冗余度。
附图说明
接下来借助所附的粗略的示意图详细阐释本发明。图中：
图1在未示出探测器的局部俯视图中示出了按本发明的装置的第一个实施例，；
图2在构造成第一转子的探测器的局部俯视图中示出了按图1的第一个实施例；
图3示例性示出了在第一个实施例中的多层印刷电路板；
图4示例性示出了在第一个实施例中的电流；
图5在第二转子的局部俯视图中示出了按本发明的装置的第二个实施例，第二转子是第一转子的备选方案；
图6a在局部侧视图中示出了第一个实施例；
图6b在另一个局部侧视图中示出了第一个实施例；
图7在没有示出探测器的局部俯视图中示出了按本发明的装置的第三个实施例；
图8在没有示出探测器的局部俯视图中示出了按本发明的装置的第四个实施例；并且
图9在第三转子的局部俯视图中示出了第四个实施例，第三个转子是第一转子和第二转子的备选方案。
具体实施方式
在图1中在局部视图中示出了按本发明的装置的第一个实施例。所述装置构造用于确定转动部件、即机动车的未示出的助力转向机构(或动力转向机构)的转向轴的转角和转矩。所述装置包括两个分别构造成感应式传感器的、用于检测转动部件相对参考位置的各一个角位置的角度检测器件和构造成电容式传感器的、用于在转动部件相对参考位置作360°转动时进行分度的分度器件，其中，角度检测器件分别具有一个与转动部件抗扭地连接的转子，该转子带有一个用于固定在转动部件上的基体和多个从基体沿径向向外延伸的叶片。转动部件相应地涉及围绕一个转动轴线转动的部件，并且相应的位置检测器件构造成角度检测器件。此外，探测器构造成转子。
在图1中部分示出了两个角度检测器件中的仅一个角度检测器件，即角度检测器件的定子1，该定子带有一个圆环形的发送线圈1.1和总共三个传感器线圈1.2、1.3和1.4，所述三个传感器线圈彼此一致但分别围绕转动部件的转动轴线彼此转动了一定的角度地布置。与定子对应的转子2在图2中被示出包括基体2.1和叶片2.2。参考位置在图2中借助点5象征性表示。分度器件以及转动部件即转向轴则未示出。转动轴线在图1和2中分别通过十字3象征性示出，其中，转动轴线3垂直于图1和2的图平面延伸。
转动部件，即转向轴，以本领域技术人员已知的方式分成两个部分，其中，转向轴的一个部分与角度检测器件中的其中一个角度检测器件，即与该角度检测器件的转子2抗扭地连接，并且转向轴的另一个部分则与角度检测器件中的另一个角度检测器件，即与该另一个角度检测器件的转子抗扭地连接。分度器件配设给转向轴的两个部分中的其中一个部分。转向轴的所述两个部分借助扭杆以本领域技术人员已知的方式传力地相互连接。在图2中仅示出了角度检测器件的转子2，该角度检测器件和分度器件配设给转向轴的同一个部分。每个转子2由适用于电感耦合的金属板材一体地制造。在图2中示出的转子2总共具有九个叶片2.2，所述叶片从基体2.1沿径向向外延伸。在各个叶片2.2之间构造有各一个缺口4。各叶片2.2围绕转子2的基体2.1的周边规律地布置。由图2可以看到，转子2的叶片2.2中的其中一个叶片具有由环绕的边缘界定的开口6。这个开口6是能借助分度器件探测到的标记6。
另一个未示出的角度检测器件的转子总共具有十八个叶片。这个转子不具有能借助一个分度器件或所述分度器件探测的、例如形式为在其叶片的其中一个叶片中的由边缘界定的开口的标记。借助本领域技术人员已知的在图2中部分示出的角度检测器件和未示出的角度检测器件之间的角差测定，能确定用来加载转向轴的转矩。转向轴的转角借助在图1和2中分别部分示出的角度检测器件，即定子1和转子2确定。分度器件用于也探测360°和360°以上的转角。这例如在诸如载重汽车的商用车辆或类似车辆中是必需的。
每个角度检测器件除了转子、例如转子2外，也具有定子、例如定子1。定子1以本领域技术人员已知的方式构建并且具有发送线圈1.1和三个传感器线圈1.2、1.3、1.4。相应的定子1在本实施例中布置在唯一一个多层印刷电路板8上，该多层印刷电路板在图3中示例性示出。多层印刷电路板8总共具有六个层，各层在图3中用a、b、c、d、e和f标注。各个层a至f施加在印刷电路板材料上，印刷电路板材料在图3中为了更好的概览的目的而借助彼此不同的纹理象征性地示出。在图1中部分示出的角度检测器件的定子1布置在印刷电路板8的层a和b上，在图1中未示出的角度检测器件的定子则布置在印刷电路板8的层e和f上。在印刷电路板8的层c和d上一方面布置着构造成电容式传感器的分度器件。另一方面，印刷电路板8的层c和d额外构造成屏蔽结构，借助该屏蔽结构至少减少了在构造成感应式传感器的角度检测器件之间的不期望的交互作用，该角度检测器件的定子1布置在印刷电路板8的层a和b以及层e和f上。在图3中仅示出了层a至f，但没有示出定子1和构造成电容式传感器的分度器件。
此外，这样来构造相应的角度检测器件，使得该角度检测器件能在构造成角度检测状态的、用于检测转动部件相对参考位置5的角度的位置检测状态中和在用于节能的节能状态中运行，其中，所述装置具有包括转子2的附加电容式传感器并且转子2和附加电容式传感器的其余部分彼此协调一致地构造和布置成，使得在相应的角度检测器件的节能状态中能借助附加电容式传感器探测转动部件相对参考位置5的运动，并且相应的角度检测器件能根据该探测自动地从其节能状态转变为其角度检测状态。所述两个角度检测器件，例如在图1和2中分别部分示出的、带有定子1和转子2的角度检测器件，因此借助附加电容式传感器能从相应的节能状态自动转变为相应的角度检测状态。
在第一个实施例中，如上文已经阐释的那样，构造成角度检测器件的相应的位置检测器件构造成感应式传感器，例如带有定子1、发送线圈1.1和三个传感器线圈1.2、1.3和1.4的所示出的角度检测器件，其中，附加电容式传感器包括定子1的发送线圈1.1和传感器线圈1.2、1.3和1.4以用于电容式评估。附加电容式传感器按照当前的第一个实施例不具有与这个角度检测器件分开的传感器结构。所示出的角度检测器件和附加电容式传感器相应地分别布置在共同的印刷电路板8上。
在下文中，按照第一个实施例并且借助图1至4详细阐释按本发明的装置。
在转向轴例如由于机动车驾驶员的转向干预而转动时，转向轴一方面相对参考位置5转动，因而借助在图1和2中分别部分示出的一个角度检测器件能以本领域技术人员已知的方式确定转向轴的转角。另一方面，转向轴的所述两个部分彼此转动，这导致了扭杆的扭转，因而通过确定在借助前述的角度检测器件检测到的角和借助未示出的角度检测器件检测到的角之间的角差能以本领域技术人员已知的方式确定引入到转向轴中的转矩。在借助图1和2中分别部分示出的角度检测器件确定角度时，布置在一个叶片2.2中的开口6，即能借助分度器件探测到的标记，是没有妨碍的，因为对感应式传感器重要的电流遵循图4中所示的几何形状。如由此可见的那样，电流沿着在图2和4的图平面中示出的转子2的外轮廓流动。对于感应式传感装置所需的电流因此不会受到该开口6的妨碍。开口6，即标记，可以借助构造成电容式传感器的分度器件加以探测。相应地可以借助分度器件分别探测转动部件的、即转向轴的360°转动并且因此也检测转向轴的360°的和大于360°的转角。在转子2的叶片2.2用开口6经过参考位置5时，例如始终能实现这一点。
若转向轴例如在预先规定的时间间隔的持续时间内没有转动，那么构造成角度检测器件的相应的位置检测器件就自动从其位置检测状态转变为其节能状态。在所述两个角度检测器件的节能状态中仅借助附加电容式传感器进行位置检测，即检测转角。
不同于这个角度检测器件的构造成角度检测状态的位置检测状态的是，取代感应式感测地在节能状态中进行电容式感测，其中，例如探测并以本领域技术人员已知的方式评估传感器线圈中的两个传感器线圈即1.2和1.3或者1.2和1.4或者1.3和1.4彼此间的电容耦合。为此，所述两个传感器线圈、例如传感器线圈1.2和1.3分别作为发送电极被接通。其余的传感器线圈1.4则用作传感器电极。发送电极、例如1.2和1.3在此处于不同的电位，发送电极、例如1.2和1.3优选分别处在角度检测器件的其中一个供应电压上。但也可以考虑使用由所述两个供应电压产生的经划分减小的或倍增的电位。视转子2围绕转动轴线3的转动位置而定，在一侧上的在附加电容式传感器的发送电极1.2和传感器电极1.4之间的电容和在另一侧上的在附加电容式传感器的发送电极1.3和传感器电极1.4之间的电容彼此不同。为此例如参看图6a和6b，在所述图中，前述成对结构的耦合借助转子2示例性地针对转子2的两个彼此不同的转动位置进而针对转向轴2的两个彼此不同的转动位置示出。这种差异然后能以本领域技术人员已知的方式用于确定位置，即例如用于确定角度。
为了提高位置确定、即位置检测的精度，各个传感器线圈1.2、1.3和1.4交替地用作发送电极和传感器电极，例如通过多路复用方法。相应地在当前的第一个实施例中总共达到了三个测量结果。
在其它实施方式中可能的是，所述三个传感器线圈1.2、1.3和1.4用作发送电极并且发送线圈1.1用作附加电容式传感器的传感器电极。为此例如能使用时间复用方法。
此外也可能的是，例如圆环形的发送线圈1.1与一个布置在由传感器线圈1.2、1.3和1.4界定的内部中的电极1.5形成了附加电容式传感器。为此参看图1。在这种情况下，传感器线圈1.2、1.3和1.4形成了中间电容，所述中间电容视转子2的转动位置而定地接收附加电容式传感器的发送电极1.1的和/或发送电极1.5的发送信号的不同部分。原则上这即使在同时发出要借助构造成感应式传感器的角度检测器件电感地感测的磁场时也是可能的。
通过评估电容耦合可以推导出转子2的转动位置的变化并且进而推导出转向轴的转动位置的变化。这在节能状态期间可以用极少的能耗实现。然后，受前述探测触发地可以开启在位置检测状态期间的更为耗能的感应式角度检测。
接下来示例性地示出了本发明的另一些实施例。与第一个实施例相同的或作用相同的构件配设有相同的附图标记。分别仅阐释所述另一些实施例与之前的实施例的不同之处。否则的话就参考对之前的实施例的阐述。
图5示出了按本发明的装置的第二个实施例，其中，第二个实施例与第一个实施例的区别在于转子。
第二个实施例基本上对应第一个实施例，因而尽可能参考上文的阐述。与第一个实施例的区别在于，除转子2的唯一一个叶片2.2之外，所有的叶片2.2均具有由环绕的边缘界定的开口6。第二个实施例的转子2因此构造成与第一个实施例的转子2相反。在第二个实施例中，没有开口6的唯一一个叶片2.2相应地用作能借助分度器件探测到的标记。此外，第二个实施例的结构和工作方式对应第一个实施例的结构和工作方式。
在图7中示出了按本发明的装置的第三个实施例。与第一个和第二个实施例不同的是，附加电容式传感器具有带多个发送电极7.1、7.2和7.3以及一个传感器电极7.4的结构7，其中，附加电容式传感器的发送电极7.1、7.2和7.3和传感器电极7.4独立于位置检测器件，即独立于所述两个角度检测器件地构造。因此没有电容式评估所示出的角度检测器件的定子1的发送电极1.1和传感器电极1.2、1.3和1.4，而是使用附加电容式传感器的自身结构，即结构7。按照第三个实施例，附加电容式传感器7的发送电极7.1、7.2和7.3和传感器电极7.4分别构造成两个扇形，其中，所述扇形同心地围绕转子2的转动轴线3布置。在本实施例中，分别配设给发送电极7.1、7.2和7.3以及传感器电极7.4的所述两个扇形彼此对置地布置并且相互导电地连接。参看图7，例如可以为附加电容式传感器在所述两个角度检测器件的节能状态期间使用相同的供电接头，这通常称为所谓的接头共享(Pin-Sharing)。
附加电容式传感器的这个单独的结构7可以例如至少部分地与所述两个角度检测器件的和分度器件的结构一起布置在印刷电路板8上，其中，附加电容式传感器布置在印刷电路板8的至少一个不同于第一层和第二层的未示出的层上。
现在可以周期性地或者说循环地探测并以本领域技术人员已知的方式评估在所有没有相互连接的电极7.1、7.2、7.3和7.4之间的电容耦合，所述电容耦合又与转子2围绕转动轴线3、即围绕转向轴的转动轴线的转动位置有关。
在按本发明的装置的在图8和9所示的第四个实施例中，附加电容式传感器的发送电极7.1、7.2和7.3和传感器电极7.4分别构造成两个彼此对置的圆环段并且相互导电地连接，其中，各圆环段同心地围绕转子2的转动轴线3布置。由图9可知，这样来修正这个实施例的转子2，使得转子2的一个叶片2.2相比转子2的其余的叶片2.2沿径向更远地向外延伸。按照第四个实施例，借助附加电容式传感器和转子2的这个构造方案例如可能的是，分度器件包括两个直接相邻的圆环段、如圆环段7.1和7.2，以及转子2，其中，转子2和这两个直接相邻的圆环段构造和布置成适用于在转动部件即转向轴相对参考位置5作360°转动时进行分度。附加的分度器件，例如第一个实施例、第二个实施例和第三个实施例的构造成电容式传感器的分度器件则相应地可有可无，即不是必要的。与当前的第四个实施例不同的是，也能以前述方式探测多个分度位置。为此则需要对转子作相应修改。
本发明并不局限于当前的各实施例。例如也可以借助按本发明的装置有利地查明其它转动部件的转角和/或转矩。取代检测转角和转矩，也可以仅探测转角或者转矩。此外，除了转角外，例如在线性运动部件中的其它的位置检测也被本发明涵盖在内。本发明也能使用在除汽车工业外的其它应用领域中。
如已经阐释的那样，能在广泛合适的范围内自由选择至少一个角度检测器件以及至少一个分度器件。这也适用于相应所使用的传感器原理。优选的是所述至少一个角度检测器件构造成感应式传感器和/或磁性传感器和/或光学传感器。类似的说明，倘若存在的话，也适用于所述至少一个分度器件。传感器原理的各种各样的组合也相应地同时能例如用于多个角度检测器件和/或多个分度器件。
例如可以想到的是，唯一一个叶片相比其余的叶片从基体沿径向更远地向外延伸进入分度器件的检测区域或者除唯一一个叶片外的所有叶片相比唯一一个叶片从基体沿径向更远地向外延伸进入分度器件的检测区域。在此，角度检测器件可以构造成感应式传感器并且分度器件可以构造成光学传感器，并且唯一一个叶片相比其余的叶片从基体沿径向更远地向外延伸或者除唯一一个叶片外的所有叶片相比唯一一个叶片从基体沿径向更远地向外延伸。因此光学传感器可以相对转子沿径向向外错开布置成，使得光学传感器可以探测能借助该光学传感器检测到的标记，即转子的所述唯一一个较长的或唯一一个较短的叶片。
在按本发明的装置的另一个实施方式中可能的是，角度检测器件和分度器件分别构造成感应式传感器并且分度器件的定子具有至少一个传感器线圈，其中，传感器线圈和转子的所述至少一个标记彼此协调一致地构造并且相对彼此地布置成，使得传感器线圈仅用作用于分度器件的传感器线圈。因此传感器线圈可以为了探测标记而例如局部受限地构造，使得这些传感器线圈不同于角度检测器件的至少一个另外的传感器线圈地具有检测区域，该检测区域仅包括按照上述实施例中的其中一个实施例所述的叶片和与这个叶片相邻的缺口。在按图2的转子中，在转动部件转动时，始终有一个基本上保持不变的电压被感应到这个传感器线圈中。仅在带有开口的叶片通过检测区域时，一个与其他感应出的电压不同的电压被感应到传感器线圈中。类似的说明也适用于这样一个实施方式，在该实施方式中，使用按照图5的转子。仅在没有开口的叶片通过检测区域时，一个与其他感应出的电压不同的电压被感应到传感器线圈中。
特别是在按本发明的装置的两个最后提到的使用多个感应式传感器的实施方式中，有利的是，角度检测器件具有第一运行频率并且分度器件具有第二运行频率，其中，第一运行频率和第二运行频率彼此不同。第一运行频率例如可以为3-4MHz并且第二运行频率可以是6-8MHz。由于第一运行频率明显不同于第二运行频率，因此有效地防止了在所述两个感应式传感器之间的不期望的交互作用。即使在多个感应式角度检测器件中也能有利地使用按本发明的装置的这个扩展设计方案。
所述至少一个角度检测器件的部件和所述至少一个分度器件的部件不必强制性地至少部分布置在唯一一个印刷电路板上、特别是多层印刷电路板上。视各个情况的要求而定，所述至少一个角度检测器件的部件和所述至少一个分度器件的部件也可以单层或多层地布置在彼此不同的印刷电路板上或类似物上。相同的说明也适用于用于使位置检测器件自动从其节能状态转变为位置检测状态的电容式传感器。此外，分度器件不是强制性必需的。

Claims (12)

1.一种用于确定运动部件的位置的装置，所述装置包括用于检测运动部件相对参考位置(5)的位置的位置检测器件(1)，其中，所述位置检测器件(1)具有与运动部件位置固定地连接的探测器，
其特征在于，所述位置检测器件(1)被构造成，使得该位置检测器件能在用于检测运动部件相对参考位置(5)的位置的位置检测状态中和用于节能的节能状态中运行，其中，所述装置具有包括探测器的电容式传感器(7、2)并且该探测器和电容式传感器(7)的其余部分彼此协调地构造和布置成，使得在位置检测器件(1)的节能状态中，能借助所述电容式传感器(7、2)探测运动部件相对参考位置(5)的运动，并且位置检测器件(1)能根据该探测自动地从其节能状态转变为其位置检测状态，其中，所述位置检测器件(1)构造成感应式传感器和/或磁性传感器和/或光学传感器。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位置检测器件(1)构造成带有发送线圈(1.1)和多个传感器线圈(1.2、1.3、1.4)的感应式传感器，并且所述电容式传感器包括感应式传感器的发送线圈(1.1)和传感器线圈(1.2、1.3、1.4)以至少部分地用于电容式评估。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电容式传感器(7)具有多个发送电极(7.1、7.2、7.3)和一个传感器电极(7.4)，其中，所述电容式传感器(7)的发送电极(7.1、7.2、7.3)和传感器电极(7.4)至少部分独立于所述位置检测器件(1)地构造。
4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置构造用于确定构造成转动部件的运动部件的转角和/或转矩，所述装置包括构造成角度检测器件的、用于检测转动部件相对参考位置(5)的角位置的位置检测器件(1)和用于在转动部件相对参考位置(5)完成预先规定的转动时进行分度的至少一个分度器件，其中，角度检测器件具有与转动部件抗扭地连接的并且构造成转子的探测器，该转子带有用于固定在转动部件上的基体(2.1)和多个从基体(2.1)径向向外延伸的叶片(2.2)，并且其中，转子的叶片(2.2)中的至少一个叶片具有能借助分度器件探测到的标记(6)。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电容式传感器(7)具有多个发送电极(7.1、7.2、7.3)和一个传感器电极(7.4)，其中，所述电容式传感器(7)的发送电极(7.1、7.2、7.3)和传感器电极(7.4)至少部分独立于所述位置检测器件(1)地构造，所述电容式传感器(7)的发送电极(7.1、7.2、7.3)和传感器电极(7.4)分别构造成至少一个扇形，其中，各扇形同心地围绕所述转子的转动轴线(3)布置。
6.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电容式传感器(7)具有多个发送电极(7.1、7.2、7.3)和一个传感器电极(7.4)，其中，所述电容式传感器(7)的发送电极(7.1、7.2、7.3)和传感器电极(7.4)至少部分独立于所述位置检测器件(1)地构造，所述电容式传感器(7)的发送电极(7.1、7.2、7.3)和传感器电极(7.4)分别构造成至少一个圆环段，其中，各圆环段同心地围绕所述转子的转动轴线(3)布置。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分度器件包括两个直接相邻的圆环段和转子，其中，所述转子和这两个直接相邻的圆环段构造和布置成适用于在转动部件相对所述参考位置(5)完成预先规定的转动进行分度。
8.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预先规定的转动是360°转动。
9.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述位置检测器件(1)和所述电容式传感器分别至少部分布置在共同的印刷电路板(8)上并且该印刷电路板(8)构造成多层印刷电路板(8)。
10.用于运行按照权利要求1至9中任一项所述的装置的方法，其中，所述位置检测器件(1)根据借助电容式传感器(7、2)对运动部件相对参考位置(5)的运动的探测而自动地从位置检测器件的节能状态转变为位置检测器件的位置检测状态。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述位置检测器件(1)根据借助所述位置检测器件(1)对运动部件相对参考位置(5)的运动的探测自动地从位置检测器件的位置检测状态转变为位置检测器件的节能状态。
12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述电容式传感器(7、2)在所述位置检测器件(1)的位置检测状态中用于对运动部件相对所述参考位置(5)的位置进行检测。
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