DE102006012378A1

DE102006012378A1 - Carrier for sensor coil in e.g. torque sensor, has two grooves downwardly tapered and provided adjacent to recess in longitudinal direction for accommodating coil core, where coil winding and core are irreversibly connected with carrier

Info

Publication number: DE102006012378A1
Application number: DE200610012378
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kreppold; Robert Lustig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-20

Abstract

The carrier has a recess for receiving a coil winding, where breadth is as large as diameter of the winding. The length of the recess is larger than length of the winding in an axial direction, and is smaller than length of a coil core. Two grooves such as channel and rill, are downwardly tapered, and are provided adjacent to the recess in a longitudinal direction for accommodating the coil core. The coil winding and the coil core are irreversibly connected with the carrier through a grouting material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägerelement für eine Sensorspule und eine Drehmomentsensoreinrichtung.The The invention relates to a carrier element for one Sensor coil and a torque sensor device.

Es sind berührungslose Drehmomentsensoren bekannt, welche beispielsweise das auf eine Welle wirkende Drehmoment erfassen. Dazu wird die Welle geeignet magnetisch codiert, und die durch das Drehmoment verursachte Änderung des Magnetfeldes der Welle durch berührungslos an der Welle angeordnete Magnetfeldsensoren erfasst. Die Änderung des Magnetfeldes ist ein Maß für die Änderung des an der Welle anliegenden Drehmomentes.It are non-contact Torque sensors known, for example, that on a shaft capture acting torque. For this purpose, the shaft is suitably magnetic coded, and the change caused by the torque the magnetic field of the shaft arranged by non-contact on the shaft Magnetic field sensors detected. The change the magnetic field is a measure of the change of the torque applied to the shaft.

Beispielsweise ist aus der WO 2005/064301 A1 ein solcher Drehmomentsensor bekannt. In 57 dieser Veröffentlichung sind zwei Magnetfeldsensoren, insbesondere Sensorspulen, zur Erfassung der durch das Drehmoment verursachten Änderung des Magnetfeldes der Welle gezeigt. In 59 ist ein Trägerelement für diese Sensorspulen gezeigt, das eine quaderförmige Ausnehmung zur Aufnahme solcher Sensorspulen aufweist. Eine zuverlässige und präzise ausgerichtete Integration von Sensorspulen in diesen Ausnehmungen ist allenfalls mit großem Aufwand möglich.For example, WO 2005/064301 A1 discloses such a torque sensor. In 57 This publication shows two magnetic field sensors, in particular sensor coils, for detecting the change in the magnetic field of the shaft caused by the torque. In 59 a carrier element for these sensor coils is shown, which has a rectangular recess for receiving such sensor coils. A reliable and precisely aligned integration of sensor coils in these recesses is possibly possible with great effort.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Trägerelement für eine Sensorspule anzugeben, welches eine Integration der Sensorspule in einer definierten Ausrichtung in dem Trägerelement, insbesondere auch bei der Herstellung kleiner Stückzahlen, mit geringem Aufwand ermöglicht.Of the Invention is now based on the object, a carrier element for one Specify sensor coil, which is an integration of the sensor coil in a defined orientation in the carrier element, in particular also in the production of small quantities, with little effort possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.These The object is solved by the features of the main claim. advantageous Further developments of the invention can be found in the dependent claims.

Die Erfindung basiert demnach auch auf dem Gedanken, in einem Trägerelement eine Ausnehmung zur Aufnahme der Spulenwicklung einer Sensorspule vorzusehen, deren Breite mindestens so groß ist wie der Durchmesser der Spulenwicklung, deren Länge mindestens so groß ist wie die Länge der Spulenwicklung in der axia len Richtung, und deren Länge kleiner ist als die Länge des Spulenkerns der Sensorspule. An diese Ausnehmung in Längsrichtung angrenzend sind zwei sich nach unten verjüngende Nuten, insbesondere Rillen oder Rinnen, zur tragenden Aufnahme des Spulenkerns vorgesehen.The Accordingly, the invention is also based on the idea of a carrier element a recess for receiving the coil winding of a sensor coil provide, whose width is at least as large as the diameter of the Coil winding whose length at least that big like the length of the Coil winding in the axia len direction, and whose length is smaller is as the length the bobbin of the sensor coil. At this recess in the longitudinal direction adjacent are two downwardly tapering grooves, in particular Grooves or channels, provided for carrying the coil core.

Durch die Erfindung kann eine Sensorspule, insbesondere manuell, in dem Trägerelement zuverlässig und definiert ausgerichtet integriert werden. Dazu wird die Sensorspule, insbesondere manuell, von oben in die Ausnehmung geführt, worauf die Sensorspule getrieben durch ihr eigenes Gewicht und geführt durch die sich verjüngenden Nuten automatisch stabil positioniert wird. Die stabile Position ist charakterisiert durch die Lage des Spulekerns in dem Tiefpunkt der Nut, Rille oder Rinne.By The invention can be a sensor coil, in particular manually, in the support element reliable and defined to be integrated aligned. For this purpose, the sensor coil, in particular manually, guided from above into the recess, whereupon the sensor coil is driven by its own weight and passed through the rejuvenating Grooves automatically stably positioned. The stable position is characterized by the position of the winding core in the low point the groove, groove or gutter.

Dadurch ist es möglich, Sensorspulen, insbesondere in kleinen Stückzahlen, in Trägerelementen mit geringem Aufwand, beispielsweise manuell, definiert ausgerichtet zu integrieren. Eine definierte Ausrichtung der Sensorspulen innerhalb des Trägerelementes oder relativ zu dem Trägerelement ermöglicht wiederum über eine definierte Ausrichtung des Trägerelementes zu einer Welle eine exakte und fehleroptimierte Erfassung des durch die Welle erzeugten Magnetfeldes oder dessen Änderungen.Thereby Is it possible, Sensor coils, especially in small quantities, in support elements with little effort, for example, manually aligned, defined to integrate. A defined orientation of the sensor coils within of the carrier element or relative to the carrier element allows turn over a defined orientation of the carrier element to a shaft an exact and error-optimized detection of the generated by the shaft Magnetic field or its changes.

Vorzugsweise umfasst das Trägerelement Leitungskanäle, die derart ausgestaltet sind, dass Verbindungsleitungen zu Enden des Spulendrahtes, welcher die Spulenwicklung bildet, geführt werden, und dass die Verbindungsleitungen durch die Leitungskanäle mechanisch zugentlastet werden.Preferably the carrier element comprises ducts which are configured such that connecting lines to ends of the Coil wire, which forms the coil winding, are guided, and that the connecting lines through the ducts mechanically be relieved of strain.

Dadurch werden Verbindungsleitungen von dem Spulendraht direkt – ohne weitere Verbindungspunkte, beispielsweise auf dem Trägerelement, zu benötigen – zu einem Steuergerät oder Messgerät geführt.Thereby Connecting wires from the coil wire directly - without further Connection points, for example, on the support element to need - to a control unit or meter.

Dadurch und durch die gleichzeitig realisierte Zugentlastung der Verbindungsleitungen ist eine besonders zuverlässige Realisierung der Verbindung zwischen Sensorspule und Steuergerät oder Messgerät und damit eine besonders zuverlässige Realisierung eines Drehmomentsensors möglich. Dies ist insbesondere bei extremen mechanischen und klimatischen Bedingungen, wie sie beispielsweise im Motorsport herrschen, von besonderer Bedeutung.Thereby and by the simultaneously implemented strain relief of the connecting lines is a particularly reliable Realization of the connection between sensor coil and control unit or measuring device and thus a particularly reliable Realization of a torque sensor possible. This is special in extreme mechanical and climatic conditions, like them for example, dominate in motorsport, of particular importance.

Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch Trägerelemente, welche eine Vielzahl von erfindungsgemäß ausgeführten Ausnehmungen zur Aufnahme einer entsprechenden Vielzahl von Sensorspulen aufweisen. Vorzugsweise ist das Trägerelement zur separaten koaxialen Aufnahme von zwei Sensorspulen ausgestaltet, um das Magnetfeld einer axial in die gleiche Richtung ausgerichteten Welle zu erfassen.Of course it includes the invention also carrier elements, which a plurality of inventively executed recesses for receiving have a corresponding plurality of sensor coils. Preferably is the carrier element designed for separate coaxial recording of two sensor coils, around the magnetic field of an axially aligned in the same direction Capture wave.

Eine einstückige und einstoffige Ausführung des Trägerelementes erleichtert die Herstellung stabiler Trägerelemente.A one-piece and one - material execution of the support element facilitates the production of stable support elements.

Zur stabilen dauerhaften Befestigung der Sensorspule in dem Trägerelement wird die in die Ausnehmung aufgenommene Spulenwicklung und/oder der in der Nut aufgenommene Spulenkern zumindest teilweise mit einem, insbesondere magnetisch wirkungslosen, Vergussstoff mit dem Trägerelement irreversibel oder nicht lösbar verbunden.For stable permanent attachment of the sensor coil in the support element, the coil winding accommodated in the recess and / or the coil core accommodated in the groove is at least partially provided with a, in particular magnetically ineffective, potting compound with the support element ment irreversibly or non-detachably connected.

Durch eine Integration eines erfindungsgemäßen Trägerelementes samt integrierter Sensorspule in eine Drehmomentsensoreinrichtung kann das auf eine Welle wirkende Drehmoment zuverlässig ermittelt werden.By an integration of a carrier element according to the invention including integrated Sensor coil in a torque sensor device can on a Shaft-acting torque reliable be determined.

Dazu weist eine Drehmomentsensoreinrichtung eine Welle auf, welche derart ausgestaltet und magnetisch codiert ist, dass bei einer Änderung des an der Welle anliegenden Drehmomentes eine entsprechende Änderung des durch die Welle erzeugten Magnetfeldes erfolgt. Mindestens zwei jeweils eine Spulenwicklung aus Spulendraht und einen Spulenkern umfassende Sensorspulen zur Erfassung der Änderung des Magnetfeldes der Welle sind in einem erfindungsgemäßen Trägerelement befestigt.To For example, a torque sensor device has a shaft which is such configured and magnetically coded is that when changing the torque applied to the shaft a corresponding change the magnetic field generated by the shaft takes place. At least two in each case a coil winding of coil wire and a coil core comprehensive sensor coils for detecting the change in the magnetic field of the Shaft are mounted in a carrier element according to the invention.

Vorzugsweise ist das Trägerelement derart relativ zur Welle angeordnet, dass die axiale Richtung der Spulenkerne parallel zur axialen Richtung der Welle liegt.Preferably is the carrier element arranged so relative to the shaft that the axial direction of the Coil cores is parallel to the axial direction of the shaft.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren näher erläutert:in the The invention will now be described by way of example with reference to FIG closer to the following figures explains:

1 zeigt ein Trägerelement für eine Sensorspule; 1 shows a support element for a sensor coil;

2 zeigt den Teil eines Spulenkerns in einer Nut eines Trägerelementes; 2 shows the part of a spool core in a groove of a carrier element;

3 zeigt eine Sensorspule in einer Ausnehmung eines Trägerelementes; 3 shows a sensor coil in a recess of a carrier element;

4 zeigt eine mit Verbindungsleitungen verbundene Sensorspule; 4 shows a connected to connecting lines sensor coil;

5 zeigt Verbindungsleitungen in einem Trägerelement. 5 shows connecting lines in a carrier element.

1 zeigt ein Trägerelement T oder den Teil eines Trägerelementes T für eine Sensorspule (nicht dargestellt). Das Trägerelement T weist eine Ausnehmung A zur Aufnahme der Spulenwicklung der Sensorspule auf. 1 shows a support element T or the part of a support element T for a sensor coil (not shown). The carrier element T has a recess A for receiving the coil winding of the sensor coil.

Die Ausnehmung A hat eine Länge l und eine Höhe h. Senkrecht zu diesen beiden Richtungen ist die Ausnehmung entweder offen (es existiert seitlich beispielsweise keine begrenzende Wand) oder hat eine Breite b (nicht dargestellt).The Recess A has a length l and a height H. Perpendicular to these two directions is the recess either open (for example, there is no bounding wall on the side) or has a width b (not shown).

Zudem sind in Längsrichtung angrenzend an die Ausnehmung A zwei sich nach unten verjüngende keilförmige Nuten N, insbesondere Rinnen oder Rillen, zur Aufnahme des Spulenkerns der Sensorspule dargestellt.moreover are in the longitudinal direction adjacent to the recess A two downwardly tapering wedge-shaped grooves N, in particular grooves or grooves, for receiving the spool core the sensor coil shown.

2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Nut N, und von der Sensorspule einen Teil des Spulenkerns SK und einen Teil der Spulenwicklung SW. 2 shows an enlarged view of a groove N, and of the sensor coil, a part of the coil core SK and a part of the coil winding SW.

3 zeigt die Spule S, die die Spulenwicklung SW aus Spulendraht und den Spulenkern SK umfasst. 3 shows the coil S, which comprises the coil winding SW of coil wire and the coil core SK.

Die Länge des Spulenkerns SK ist größer als die Länge Isw der Spulenwicklung SW in axialer Richtung, so dass der Spulenkern SK in der axialen Richtung an beiden Seiten aus der Spulenwicklung SW herausragt. Der Durchmesser des Spulenkerns SK ist kleiner als der Durchmesser der Spulenwicklung SW.The Length of the Spool core SK is larger than that Length Isw the coil winding SW in the axial direction, so that the coil core SK in the axial direction on both sides of the coil winding SW protrudes. The diameter of the core SK is smaller than that Diameter of the coil winding SW.

Die Breite der Ausnehmung zur Aufnahme der Spulenwicklung ist mindestens so groß wie der Durchmesser der Spulenwicklung SW. Die Länge der Ausnehmung ist mindestens so groß wie die Länge Isw der Spulenwicklung SW in der axialen Richtung und kleiner als die Länge des Spulenkerns SK.The Width of the recess for receiving the coil winding is at least as big as the diameter of the coil winding SW. The length of the recess is at least as big as the length Isw the coil winding SW in the axial direction and smaller than that Length of the Spool core SK.

Aufgrund der Gewichtskraft Fg der Sensorspule S ist deren Spulenkern SK stabil im Tiefpunkt der Nut N positioniert. In dieser Position kann im Herstellungsprozess ein Vergussstoff in die Nut N oder/und die Ausnehmung gegossen werden, der nach dem Aushärten die Sensorsspule S fest mit dem Trägerelement T verbindet.by virtue of the weight Fg of the sensor coil S whose coil core SK is stable positioned at the bottom of the groove N. In this position can in the Manufacturing process a grout in the groove N and / or the recess are poured, after curing, the sensor coil S fixed with the carrier element T connects.

4 zeigt das Trägerelement T mit Leitungskanälen K, in denen Verbindungsleitungen V zu den Enden des Spulendrahtes SD der Sensorwicklung SW geführt sind. Dadurch kann mit nur einer Kontaktstelle pro Spulendrahtende eine Verbindung zwischen Sensorspule und beispielsweise einer Auswerteeinheit realisiert werden. 4 shows the support member T with cable channels K, in which connecting lines V are guided to the ends of the coil wire SD of the sensor winding SW. As a result, a connection between the sensor coil and, for example, an evaluation unit can be realized with only one contact point per coil wire end.

5 zeigt, dass die Leitungskanäle K derart ausgebildet und derart mit definierten Knicken KN versehen sind, dass die darin geführten Verbindungsleitungen V durch das Trägerelement T selbst mechanisch zugentlastet sind. 5 shows that the line channels K are formed in such a way and provided with defined kinks KN, that the guided therein connecting lines V are mechanically relieved of strain by the support element T itself.

Claims

Carrier element (T) for a sensor coil (S), - wherein the sensor coil (S) comprises a coil winding (SW) of coil wire (SD) and a coil core (SK), - wherein the length of the coil core (SK) is greater than the length (lsw) of the coil winding (SW), so that the coil core (SK) in an axial direction protrudes from the coil winding (SW), and - wherein the diameter of the coil core (SK) is smaller than the diameter of the coil winding (SW), - with a recess (A) for receiving the coil winding (SW) whose width is at least as large is like the diameter of the coil winding (SW) whose length (l) is at least as long as the length (lsw) of the coil winding (SW) in the axial direction, and whose length (l) is smaller than the length of the coil core (SK ), and - with two to the recess (A) in the longitudinal direction adjacent downwardly tapering grooves (N), in particular grooves or grooves, for receiving the spool core (SK).

support element (T) according to claim 1, wherein the support element (T) comprises ducts (K), which are designed such that in the ducts (K) guided Connecting lines (V) are led to ends of the coil wire (SD), and that the connecting lines (V) through the ducts (K) relieved of strain become.

support element (T) according to any one of the preceding claims, which is for separate coaxial Recording of two sensor coils is designed.

support element (T) according to any one of the preceding claims, which is in one piece and is formed monosubstituted.

support element (T) according to one of the preceding claims, in which the recess (A) recorded coil winding (SW) and / or recorded in the groove (N) Coil core (SK) by a Vergussstoff with the support element (T) are irreversibly connected.

Torque sensor device - with a wave, which way configured and magnetically coded is that when changing the torque applied to the shaft a corresponding change the magnetic field generated by the wave is - with at least one, in particular two, in each case a coil winding of coil wire and a coil core comprising sensor coils for detecting the change the magnetic field of the shaft and - With a support element for the Sensor coils, which is designed according to one of claims 1 to 5.

Torque sensor device according to claim 6, with a carrier element, which is arranged relative to the shaft such that the axial Direction of the coil cores parallel to the axial direction of the shaft lies.