DE102008047174A1

DE102008047174A1 - Magnetischer Abstandssensor

Info

Publication number: DE102008047174A1
Application number: DE102008047174A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hill
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: DE102008047174B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Abstandssensor mit zumindest einem Dauermagneten und zumindest einem Magnetfeldsensor, wobei durch Flussleitelemente ein Magnetkreis zwischen dem zumindest einen Dauermagneten und dem zumindest einen Magnetfeldsensor gebildet wird, der von einem Luftspalt, der sich in Abhängigkeit vom Abstand ändert, unterbrochen wird. Der magnetische Abstandssensor wird insbesondere in einem hydraulischen Druckspeicher zur Erfassung des Abstandes von Druckplatten und damit zum Aktivierungszustand des Druckspeichers verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Abstandssensor und eine Verwendung eines solchen in einem hydraulischen Druckspeicher.
Magnetische Abstandssensoren sind bekannt und werden zur Erfassung von Abständen in unterschiedlichen Ausführungsformen eingesetzt. Hierzu werden Magnetfeldsensoren in der Regel auf der stationären Seite und ein Dauer- oder Permanentmagnet auf der bewegten Seite angeordnet. Entfernt sich der Dauermagnet vom Magnetfeldsensor, verringert sich die vom Dauermagneten induzierte Flussdichte seines Magnetfeldes. Dabei gibt der Magnetfeldsensor ein von der Flussdichte abhängiges elektrisches Signal ab, so dass schließlich ein abstands-abhängiges elektrisches Signal erzeugt wird.
Die vorgeschlagenen Sensoren werden unter anderem in Kraftfahrzeugen und dort beispielsweise in Stellaktoren für Reibungskupplungen und Getriebeaktoren eingesetzt. Die Erfassung des Abstandes als Ist-Größe des Kupplungszustands und/oder des Stellweges beispielsweise bei Schalt- und Wählaktoren und die Erfassung und Auswertung in einem Steuergerät zur übergeordneten Regelung der Kupplungs- und Schaltvorgänge ist bekannt.
Wird eine Reibungskupplung und ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe mittels hydraulischer Aktoren betätigt, kann es vorteilhaft sein, einen Systemdruck mittels eines Druckspeichers aufrecht zu erhalten, wenn eine Druckversorgungseinrichtung wie beispielsweise eine hydraulische Pumpe gerade nicht oder nicht vollständig zur Betätigung der hydraulischen Aktoren zur Verfügung gestellt werden kann oder soll. Eine Überwachung des Betriebszustandes dieses Druckspeichers kann sinnvoll sein, um beispielsweise eine rechtzeitige Aufladung oder eine Priorisierung der noch durchführbaren Aktoraktionen bei verbleibender Restkapazität durchführen zu können.
Es ergibt sich daher die Aufgabe, magnetische Abstandssensoren in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Weiterhin soll ein hydraulischer Druckspeicher in der Weise weitergebildet werden, dass dieser bezüglich seines Betriebszustandes überwachbar ist.
Die Aufgabe wird durch einen magnetischen Abstandssensor zur Bestimmung eines sich zwischen zumindest zwei Bauteilen einstellenden Abstands bestehend aus zumindest einem Dauermagneten und zumindest einem Magnetfeldsensor gelöst, wobei der Magnetflusskreis des zumindest einen Dauermagneten mittels zumindest zweier Flussleitelemente, die als Flussleitbleche ausgestaltet sein können, geschlossen wird und im Magnetflusskreis zumindest eine Übergangszone gebildet wird, deren magnetischer Widerstand in Abhängigkeit des Abstands der zumindest zwei Bauteile verändert wird.
Weiterhin wird die Aufgabe durch einen hydraulischer Druckspeicher insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem entgegen der Wirkung eines Energiespeichers von einer hydraulischen Druckversorgungseinrichtung beaufschlagbaren Druckplatte, die in einer Kammer mit variablen Volumen bewegbar aufgenommen ist, gelöst, wobei ein Abstand der zumindest einen Druckplatte gegenüber einem anderen Bauteil von einem erfindungsgemäßen magnetischen Abstandssensor ermittelt wird.
Durch die Ausbildung des magnetischen Abstandssensors als Magnetflusskreis kann die magnetische Wirkung des Dauermagneten auf den Magnetfeldsensor so erhöht werden, dass insbesondere bei großen zu messenden Abständen Dauer- oder Permanentmagnete mit geringerer Magnetstärke verwendet werden können, die entsprechend kostengünstig sind. Weiterhin können die Flussleitelemente direkt an die Polflächen der Dauermagnete einerseits und an die sensitive Flächen des Magnetfeldsensors, an der der Einfluss der eingeleiteten Feldlinien am größten ist, andererseits herangeführt werden. Hierbei kann durch die Flussleitelemente die Flussdichte verstärkt und im Bereich der Übergangszone in einer Fläche die größer als die sensitive Fläche des Magnetfeldsensors ist, homogenisiert werden. Damit ist eine Positionierung der Dauermagnete gegenüber den Magnetfeldsensoren weitgehend unabhängig. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Störung des Messsignals für den Abstand durch eine Verlagerung des Dauermagneten und des Magnetfeldsensors abweichend von der Abstandsrichtung zumindest teilweise eliminiert werden kann, indem die Flussleitelemente genau auf Übergangszonen mit gleichmäßiger Flussverteilung bilden in denen der mindestens eine Magnetfeldsensor angeordnet ist.
Die Erfassung des Abstandes erfolgt mittels zumindest eines im Magnetflusskreis sich in Abhängigkeit vom Abstand ändernden magnetischen Widerstands, vorteilhafterweise in Form zumindest eines sich mit dem zu erfassenden Abstand ändernden, beispielsweise vergrößernden Luftspalts. Es versteht sich, dass der magnetische Fluss, wenn er in zwei sich ge geneinander beweglichen Bauteilen geführt wird, an mindestens zwei Übergangszonen zwischen den Bauteilen wechseln muss (hin und zurück). Durch eine spezielle Ausgestaltung der Flussleitelemente kann erreicht werden, dass sich der Luftspalt bei sich vergrößerndem Abstand in zumindest einer Übergangszone verringern kann, wobei die Relation Abstandsänderung zur Änderung des magnetischen Widerstandes frei einstellbar ist und gegebenenfalls zur Auswertung des Messsignals die Messgröße entsprechend sogar umgestellt wird. Als vorteilhaft haben sich messbare Abstandsbereiche zwischen 2 mm und 10 mm erwiesen.
Als Magnetfeldsensoren kommen bevorzugt so genannte Hall-Sensoren in Betracht. Weitere Magnetfeldsensoren – entsprechende Miniaturisierung vorausgesetzt – können beispielsweise AMR-Sensoren, basierend auf dem Anisotropen Magnetoresistiven Effekt, GMR-Sensoren, basierend auf dem Giant-Magneto-Resistance-Effekt, Wiegand-Sensoren, MDR-Sensoren, basierend auf dem Magnetic-Dependent-Resistor-Effekt, sein. Das dem Abstand entsprechende elektrische Signal kann daher abhängig von der Beschaltung des Magnetfeldsensors beispielsweise ein Strom, eine Spannung, ein Widerstand oder eine Kapazität sein. Vorteilhaft können einfache Magnetfeldsensoren mit einem linearen Signal-zu-Flussdichte-Verhältnis sein.
Der Dauermagnet kann aus kostengünstigem Ferrit, aus in Kunststoff eingebetteten magnetisch aktiven Materialien oder dergleichen gebildet sein. Der Dauermagnet kann insbesondere zum Schutz vor Korrosion und zur besseren Konfektionierung mit Kunststoff ummantelt sein, wobei das Kunststoffgehäuse bereits die nötigen Aufnahmen zur Befestigung des Dauermagneten aufweisen kann.
Die verwendeten Flussleitelemente können aus magnetisch gut leitendem Material, beispielsweise aus weichmagnetischem Material wie Reineisen, Nickel-Eisen-Legierungen und dergleichen gebildet sein. Neben Blechen können auch Sinterteile beispielsweise aus Ferrit oder Eisenpulverpressteile eingesetzt werden, vorzugsweise bei Messungen schneller Bewegungen. Vorzugsweise sind die Flussleitelemente entsprechend der Ausführung und der Lage des Dauermagneten zum Magnetfeldsensor ausgestaltet, beispielsweise U-förmig und werden aus Blechmaterial, beispielsweise Elektroblech, herausgetrennt, beispielsweise gestanzt oder bei speziellen Anforderungen mit einem Laser- oder Wasserstrahl herausgetrennt. Es hat sich eine Blechstärke zwischen 0,1 mm und 0,35 mm als vorteilhaft zur Herstellung von Flussleitblechen erwiesen. Die Kanten- und Linienführungen der Flussleitbleche können so gewählt sein, dass die Feldlinien sicher im Flussleitblech geführt werden. Beispielsweise können die Kanten gerundet und Abwinklungen mit einem Minimalradius versehen sein.
Die Flussleitelemente können eine typische Form aufweisen, bei der an einem Ende die Feldlinien in den Magnetfeldsensor und am anderen Ende die Feldlinien aus dem Dauermagneten ausgeleitet werden. Hierzu können an den Flussleitelementen Übergangsflächen in denen die Feldlinien bevorzugt ein- oder austreten vorgesehen sein, die ihrer Fläche nach unterschiedlich sind. Es hat sich gezeigt, dass in vorteilhafter Weise die Übergangsflächen gegenüber dem Dauermagneten größer als die mit dem Magnetfeldsensor in Wechselwirkung tretenden Flächen sein können. Weiterhin kann zwischen diesen Übergangsflächen das Flussleitelement eine Verengung aufweisen, die eine Querschnittsfläche in einem Flächenintervall zwischen einem Fünftel und einem Fünfundzwanzigste) der Fläche liegt, die in Wechselwirkung mit dem Magnetfeldsensor beträgt. Durch diese Querschnittsverengung wird der Flussdichteanstieg durch Sättigungseffekte im Flussleitelement verzögert und vermieden, dass bei kleinen Abständen der Messbereich des Magnetfeldsensors überschritten wird. Es versteht sich, dass die Querschnittsfläche in besonderen Ausgestaltungsbeispielen auch außerhalb dieses Flächenintervalls liegen kann.
Die auf dem Dauermagneten positionierten Flussleitelemente werden vom Dauermagneten angezogen und bei der Montage positioniert. Sie können mit Klebstoffen oder Epoxidharzen und dergleichen auf dem Dauermagneten fixiert oder zusammen mit diesem mit Kunststoff ummantelt sein. Die Positionierung der Flussleitelemente auf dem Magnetfeldsensor erfolgt mittels Klebstoffen oder mittels Kunststoffummantelung. In besonderen Ausgestaltungen des Magnetfeldsensors kann dieser in dessen Gehäuse bereits eine Tasche zur positionierten und fixierten Aufnahme des Flussleitelementes aufweisen. Auch können vorzugsweise aus Kunststoff hergestellte Hülsen vorgesehen werden, die über das Gehäuse gestülpt und in die das Flussleitelement eingeschoben oder eingeklipst wird. Weiterhin kann eine Fixierung in Verbindung mit der den Magnetfeldsensor aufnehmenden Leiterplatte vorgesehen sein. So kann beispielsweise im Bauteilträger, beispielsweise einer Leiterplatte im Bereich der sensitiven Zone des Magnetfeldsensors eine entsprechende Aufnahme vorgesehen sein. Der Bauteilträger selbst kann bereits eine Signalwandlungseinheit enthalten, so dass ein standardisiertes Signal, das beispielsweise getaktet sein kann, aus einer so gebildeten, mit Vorortelektronik ausgestatteten Abstandssensoreinheit ausgegeben werden kann.
Jeweils zu einer Gruppe von bewegten und/oder stationären Baugruppen gehörige Teile, beispielsweise ein fest auf einem Dauermagneten oder einem Magnetfeldsensor fixiertes Flussleitblech können als Baugruppe einteilig ausgebildet sein und hierzu vergossen oder mit Kunststoff ummantelt sein. Beispielsweise kann eine derartige Baugruppe bereits im Herstellungsverfahren als Spritzgussteil mit Kunststoff umspritzt sein. Entsprechend dem Einsatzgebiet des magnetischen Abstandssensors kann dieser im gesamten oder die diesen bildenden Baugruppen öldicht gekapselt, druckfest verpackt und/oder in anderer Weise gegen Einwirkung von schädlichen Einflüssen von außen geschützt sein. Bei Verpackung des gesamten Abstandssensors ist für die Beweglichkeit der gegeneinander verlagerbaren Bauteile zur Erfassung des Abstands gesorgt, beispielsweise bewegen sich die gegeneinander bewegten Teile innerhalb eines den Abstandssensor umfassenden Gehäuses.
Gemäß einem vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel kann ein magnetischer Abstandssensor die Beabstandung zweier Bauteile mittels eines einzigen Dauermagneten und eines einzigen Magnetfeldsensors messen. Hierzu kann ein erstes Flussleitelement an dessen erstem Ende an der Polfläche des Dauermagneten und mit dem gegenüberliegenden Ende an der Sensorfläche des Magnetfeldsensors fixiert sein. Ein zweites Flussleitelement kann den variablen Luftspalt sowohl zur gegenüberliegenden Polfläche als auch zur gegenüberliegenden Sensorfläche einstellen. Dabei können das erste Flussleitelement mit dem Dauermagneten und dem Magnetfeldsensor auf einem stationären Bauteil und das zweite Flussleitelement auf einem hierzu verlagerbaren Bauteil angeordnet sein. Ist der Abstand zwischen zwei bewegten Bauteilen zu messen, kann der Magnetfeldsensor vorteilhaft auch in einem dritten stationären Bauteil angeordnet sein, wobei in einem bewegten Bauteil ein Dauermagnet ein Magnetfeld erzeugt, das durch mindestens ein Flussleitelement zu Luftspalten geführt wird und im zweiten bewegten Bauteil zumindest ein Flussleitelement den magnetischen Fluss führt. Für das Magnetfeld bedeutet der Weg durch die Flussleitelemente auch bei maximalem Abstand der Bauteile einen deutlich niedrigeren magnetischen Widerstand als andere Wege ohne Nutzung der gut magnetisch leitenden Flussleitelemente. Hierdurch bleibt der Streufluss im gewünschten Wertebereich.
Gemäß eines weiteren Ausgestaltungsbeispiels kann bei einem magnetischen Abstandssensor ein erstes Flussleitelement, dessen erstes Ende an der Polfläche des Dauermagneten anliegt, an dessen anderem Ende eine erste Übergangszone mit variablen Luftspalt bilden, in der ein Magnetfeldsensors angeordnet ist. Ein zweites Flussleitelement ist dabei an einem ersten Ende am Magnetfeldsensor fixiert und bildet am anderen Ende eine zweite Übergangszone mit variablem Luftspalt zur Polfläche des Dauermagneten. Das erste Flussleitelement und der Magnetfeldsensor sind hierbei vorteilhafterweise an einem statischen Bauteil und das zweite Flussleitelement und der Dauermagnet an einem hierzu bewegbaren Bauteil angeordnet.
Hiervon abweichend kann ein magnetischer Abstandssensor ein erstes Flussleitelement aufweisen, das an einem ersten Ende mit einer erste Polfläche des Dauermagneten in Wechselwirkung tritt und an das an einem anderen Ende eine Übergangszone mit variablem Luftspalt zum Magnetfeldsensor bildet. Ein zweites Flussleitelement bildet an beiden Enden jeweils Übergangszonen mit variablem Luftspalt zur zweiten Polfläche des Dauermagneten und zum Magnetfeldsensor.
Eine andere Variante sieht einen magnetischen Abstandssensor vor, bei dem ein erstes Flussleitelement an einem ersten Ende mit einer ersten Polfläche des Dauermagneten und ein zweites Flussleitelement mit einem ersten Ende am Magnetfeldsensors fixiert sind und die zweite Polfläche des Dauermagneten und der Magnetfeldsensors einander unter Bildung des variablen Luftspalts einander zugewandt sind. Die beiden zweiten Enden der Flussleitelemente sind hierbei in Richtung des sich einstellenden Abstands abgewinkelt und übergreifen sich bei Änderung des sich einstellenden Abstands. Auf diese Weise entsteht ein Feldlinienübergang zwischen diesen beiden abgewinkelten Armen mit variablem Widerstand. Alternativ hierzu können zwei Flussleitelemente jeweils an ihren beiden Enden in Richtung des sich einstellenden Abstandes abgewinkelt sein. Es übergreifen sich dann bei Änderung des sich einstellenden Abstands beidseitig die gewinkelten Abschnitte der Flussleitelemente. Der Dauermagnet ist dabei in der Mitte zwischen den Enden eines Flussleitelements mit einer Polfläche fest auf dem Flussleitelement fixiert und mit der entgegengesetzten Polfläche unter Bildung des variablen Luftspalts gegenüber einem Magnetfeldsensor angeordnet. Der Magnetfeldsensor ist mit der zum Magneten entgegengesetzten Fläche auf einer Erhöhung des anderen Flussleitelements, ebenfalls zwischen dessen Enden angeordnet. Der Fluss durch die erste Übergangszone mit Dauermagneten und Magnetfeldsensor teilt sich in den Flussleitelementen auf und schließt sich in zwei sekundären Übergangszonen, die quer zur Richtung des zu messenden Abstands und in Richtung des in der sekundären Übergangszone fließenden Magnetflusses sich gegenüber liegen. Indem der Flusswechsel in den sekundären Übergangszonen quer zur Richtung des Abstands auf eine relativ größere Fläche mit niedriger Flussdichte erfolgt, wird der magnetische Widerstand und damit das Messsignal weitgehend vom Abstand in der ersten Übergangszone bestimmt. Die gegenüberliegende Anordnung der sekundären Übergangszonen vermindert den Einfluss von Toleranzen und Bewegungen in Richtung des Flusses in der sekundären Übergangszone.
Die sich übergreifenden abgewinkelten Enden oder Arme der Flussleitelemente können in Anlagekontakt aufeinander gleiten. Zur Verminderung der Reibung können diese mit Gleitmittel wie Öl oder Gleitpaste, die Teflon- oder Graphitanteile enthalten kann, versehen sein oder eine Gleitschicht entsprechend in der Gleitlagerung verwendeten Materialien aufweisen. Beispielsweise kann eine Gleitlagerung entsprechend konventionell erhältlichen Lösungen wie beispielsweise Permaglide^® verwendet werden. In weiteren Ausführungsbeispielen können sich die Arme gegeneinander unter Einhaltung eines geringen Luftspalts übergreifen und gegeneinander axial bewegen.
Eine weitere Variante eines magnetischen Abstandssensors sieht zwei Flussleitelemente vor, die jeweils an ihren äußeren Enden in Richtung des sich einstellenden Abstandes abgewinkelt sind, wobei der Dauermagnet in der Mitte eines Flussleitelements zwischen dessen Enden mit einer Polfläche angeordnet ist und mit der entgegengesetzten Polfläche unter Bildung des Variablen Luftspalts gegenüber einer Sensorfläche eines Magnetfeldsensors angeordnet ist, der mit seiner entgegengesetzten Sensorfläche am anderen Flussleitelement zwischen den Enden angeordnet ist und zwischen den sich gegenüberliegenden Enden der Flussleitelemente jeweils ein in Richtung des einstellenden Abstands verlaufender Luftspalt gebildet ist. Der Unterschied den zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit zwei sich übergreifenden Armen liegt in der Ausbildung der Enden der Flussleitelemente. Die Enden der Flussleitelemente sind gegeneinander so angewinkelt, dass sich ein Luftspalt bildet, der in Richtung des zu erfassenden Abstands ausgerichtet ist. Wird der Abstand variiert, verlagern sich die Enden gegeneinander und die sich gegenüberstehende Fläche der beiden Enden verändert sich. Beispielsweise nimmt die sich gegenüberstehende Fläche bei zwei sich genau gegenüberstehenden Flächen bei minimalem Abstand mit zunehmendem Abstand ab. Hierdurch wird der magnetische Flusswiderstand erhöht. Im umgekehrten Fall nimmt bei maximal gegenüberstehender Fläche bei maximalem Abstand der magnetische Widerstand an dieser Übergangsstelle mit abnehmendem Abstand zu. Während in der Übergangszone mit Magnetfeldsensor der magnetische Widerstand mit dem Abstand ansteigt, kann der Effekt durch diese Ausgestaltung der zweiten Übergangszone teilweise kompensiert werden. Durch geeignete Ausgestaltung der abgewinkelten Enden der Flussleitelemente kann die Änderung der magnetischen Flussdichte und damit das Messsignal des Magnetfeldsensors vorteilhaft für die Messgenauigkeit in der gewünschten Steigung nahezu proportional zur Abstandsänderung eingestellt werden. Es versteht sich, dass sich eine derartige Messmethode anstatt mit zwei Luftspalten an zweiarmigen Flussleitelementen auch mit lediglich einem Luftspalt anwenden lässt. So kann beispielsweise ein magnetischer Abstandssensor mit zwei Flussleitelementen vorgeschlagen werden, die jeweils an einem dem anderen Flussleitelement zugewandten En de in Richtung des sich einstellenden Abstandes abgewinkelt sind, wobei der Dauermagnet am anderen Ende eines Flussleitelements mit einer Polfläche auf dem Flussleitelement fixiert ist und mit der entgegengesetzten Polfläche unter Bildung des variablen Luftspalts gegenüber einer Sensorfläche eines Magnetfeldsensors angeordnet ist. Dieser ist hierbei mit seiner entgegengesetzten Sensorfläche am freien Ende des anderen Flussleitelements fest kontaktiert. Zwischen den sich gegenüberliegenden Enden der Flussleitelemente ist dabei der in Richtung des sich ändernden Abstands verlaufende Luftspalt gebildet, wobei sich die Überlappung der Enden in Richtung des sich einstellenden Abstands bei sich änderndem Abstand ändert.
Die Ausführungsbeispiele mit einem längs zur Richtung des sich einzustellenden und zu erfassenden Abstand ausgerichteten Luftspalt sind vorzugsweise bei Anwendungen vorteilhaft, bei denen große Abstände zu erfassen sind oder die Beabstandung von Dauermagnet und Magnetfeldsensor nicht gering gehalten werden kann. Dabei kann der Dauermagnet oder bevorzugterweise der Magnetfeldsensor auf einem stationären Bauteil und der Dauermagnet oder ein Flussleitelement hierzu korrespondierend auf dem mobilen Bauteil angeordnet sein. In einer alternativen Anordnung kann der Magnetfeldsensor stationär, das heißt, ortsfest gegenüber zwei zu verlagernden Bauteilen, deren Abstand zueinander erfasst werden soll, angeordnet sein und eines der Bauteile ein Flussleitelement und das andere Bauteil den Dauermagneten mit einem Flussleitelement tragen. Daraus resultiert ein Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors mit zwei Flussleitelementen, die jeweils an ihren äußeren Enden in Richtung des sich einstellenden Abstandes abgewinkelt sind, wobei der Dauermagnet zwischen den Enden eines Flussleitelements mit einer Polfläche fest auf dem Flussleitelement kontaktiert ist und mit der entgegengesetzten Polfläche unter Bildung des variablen Luftspalts gegenüber einer Sensorfläche eines Magnetfeldsensors angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor bildet mit seiner entgegengesetzten Sensorfläche am anderen Flussleitelement einen weiteren variablen Luftspalt zu einer zwischen den Enden erhaben angeordneten Fläche aus. Zwischen den sich gegenüberliegenden Enden der Flussleitelemente ist jeweils ein in Richtung des einstellenden Abstands verlaufender Luftspalt gebildet, wobei sich die Überlappung der Enden in Richtung des sich einstellenden Abstands bei sich änderndem Abstand ändert. Durch die Erhebung der Fläche stellt sich im Bereich des Magnetfeldsensors der für den Magnetkreis geringste Widerstand ein. Hierdurch entsteht eine vom Magnetfluss bevorzugte Übergangszone mit erhöhter Flussdichte. Eine Seite dieser Übergangszone kann direkt von der Polfläche des Magneten gebildet werden. Der Magnetfeldsensor selbst ist, wenn er aus magnetisch nicht gut leitfähigem Material, beispielsweise Silizium, besteht, Teil der Übergangszone und weist für einen niedrigen magnetischen Widerstand in Flussrichtung vorzugsweise eine geringe Dicke auf.
Eine weitere Gruppe von Ausführungsbeispielen umfasst die Erfassung von zwei Abständen von gegenüber einem Bauteil verlagerbaren Bauteilen mittels eines einzigen Dauermagneten, zwei Magnetfeldsensoren und die Verwendung von Flussleitelementen. Derartige magnetische Abstandssensoren weisen beispielsweise einen Dauermagneten mit zwei entgegengesetzt angeordneten Polflächen auf, die jeweils mit einem Magnetfeldsensor in Verbindung stehen, deren Sensorflächen parallel zu den Polflächen angeordnet sind und quer zur Flussrichtung im Magneten seitlich neben dem Magneten mit Abstand zueinander angeordnet sind. Der eine Dauermagnet und die beiden Magnetfeldsensoren sind mittels zweier Flussleitelemente in der Weise verbunden, dass ein erstes Ende eines ersten Flussleitelemente auf der ersten Polfläche des Dauermagneten und dessen anderes Ende am ersten Magnetfeldsensors und ein erstes Ende eines zweiten Flussleitelementes auf der zweiten Polfläche und dessen anderes Ende am zweiten Magnetfeldsensors fixiert und jeweils eines von zwei weiteren Flussleitelementen mit jeweils einem Ende mit der anderen Sensorfläche der Magnetfeldsensoren und mit dem anderen Ende jeweils mit dem ersten Flussleitelement im Bereich der jeweiligen Polfläche jeweils zwei variable und voneinander bei sich ändernden Abständen unabhängige Luftspalte bilden. In vorteilhafter Weise wird hierbei eine aus Magnetfeldsensoren und Dauermagnet bestehende Baueinheit gebildet, die auf einem stationären Bauteil angeordnet sein kann, wobei die beiden weiteren Flussleitelemente auf gegenüber dem stationären Bauteil bewegbaren Bauteilen angeordnet sind. Der variable Luftspalt wird von den beiden Flussleitelementen gegenüber den korrespondierenden Sensor- und Polflächen gebildet.
Der vorgeschlagene magnetische Abstandssensor in seinen verschiedenen Ausgestaltungsformen kann in vorteilhafter Weise im Kraftfahrzeug an Stellen eingesetzt werden, an denen ein Abstand im Bereich bis zu 15 mm, vorzugsweise kleiner 10 mm erfasst werden soll. Besonders vorteilhaft können Abstände im Antriebsstrang erfasst werden, beispielsweise Kupplungswege und Schalt- und/oder Wählwege in einem Getriebe mit Gangradpaaren, die beispielsweise mittels Schaltwalzen oder Schaltgaben in Verbindung mit Schaltmuffen eingelegt werden. Hier kann der Abstandssensor als absoluter Wegsensor in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, da er durch geeignete Wahl der Gestalt der Flussleitelemente einen für die Anwendung optimalen Bezug zwischen einem Weg oder Abstand zu einem elektrischen Signal liefert.
In besonders vorteilhafter Weise kann der vorgeschlagene magnetische Abstandssensor auch als Sensor für Messgrößen eingesetzt werden, die nicht unmittelbar mit einer Abstandsmessung in Verbindung gebracht werden. Zur Überwachung eines hydraulischen Druckspeichers liegt die Verwendung von Drucksensoren nahe. In vorteilhafter Weise wird zur Überwachung eines Druckspeichers der vorgeschlagene Abstandssensor verwendet. Im zu überwachenden Druckspeicher wird ein Druck aufgebaut, indem eine oder mehrere Druckplatten oder Kolben gegen die Wirkung eines Energiespeichers, der aus einer oder mehreren Druckfedern wie Schrauben- und/oder Tellerfedern gebildet sein kann, von einer Druckversorgungseinrichtung wie Pumpe verlagert werden und dadurch das nutzbare Volumen des Druckspeichers erhöhen. Dabei ist die Verlagerung der Druckplatte(n) ein Maß für den Betriebszustand des Druckspeichers, beispielsweise bei Kenntnis der geometrischen Zusammenhänge im Druckspeicher. So kann beispielsweise eine Wirksamkeit und ein noch zur Verfügung stehender Arbeitsdruck in Abhängigkeit von der Stellung der Druckplatte(n) gegenüber einem stationären Bauteil oder einem weiteren verlagerbaren Bauteil wie einer weiteren Druckplatte oder eines Kolbens ermittelt werden.
Die Erfindung wird anhand der 1a bis 11 näher erläutert. Dabei zeigen:
1a, 1b, 1c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
2a, 2b, 2c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
3a, 3b, 3c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
4a, 4b, 4c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
5a, 5b, 5c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
6a, 6b, 6c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
7a, 7b, 7c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
8a, 8b, 8c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors in zwei Ansichten und im Schnitt,
9a, 9b, 9c ein schematisch dargestelltes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors als Mehrfachsensor in zwei Ansichten und im Schnitt,
10, 10b ein dem in den 9a, 9b, 9c dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Mehrfachsensors in anwendungsnaher Darstellung in beiden Extrempositionen.
Alle in den 1a bis 9c gezeigten Ausführungsbeispiele werden in der jeweiligen mit „a" erweiterten Figur in Vorderansicht, in der mit „b" erweiterten Figur im Schnitt (1 bis 3 längs der Schnittlinie A-A) und in der mit „c" erweiterten Figur in der Rückansicht gezeigt.
1a zeigt ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors 1, bei dem der Dauermagnet 2 neben einem Magnetfeldsensor 3 angeordnet ist. Der von Gestalt rechteckige Dauermagnet kann in weiteren Ausgestaltungsbeispielen auch rund ausgestaltet sein oder eine andere Form aufweisen. Der Dauermagnet 2 ist so angeordnet, dass in der Ansicht oben der Nordpol als erste Polfläche 4 und in der Ansicht unten der Südpol sichtbar ist. Auf dieser Polfläche 4 ist ein Flussleitelement 5 fixiert, das aus weichmagnetischem Material besteht und von der Polfläche 4 des Dauermagneten 2 angezogen wird. Das Flussleitelement 5 kann weiterhin mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, beispielsweise einer Verklebung oder einer Umspritzung auf der Polfläche 4 fixiert sein. Das Flussleitelement 5 weist eine Sammelfläche 6 auf, die den Magnetfluss im mittleren Bereich der Polfläche 4 des Dauermagneten 2 sammelt. Die Sammelfläche 6 des Flussleitelements 5 geht in einen Steg 7 zur Überbrückung der Distanz zwischen Dauermagnet 2 und Magnetfeldsensor 3 über und erweitert sich zu einer weiteren Übergangsfläche 8, die mit einer Übergangsfläche 18 am Ende des zweiten Flussleitelements 10 in Wechselwirkung tritt. In dieser Übergangszone wechselt der Magnetfluss bevorzugt zwischen den Bauteilen, da hier der niedrigste magnetisch Widerstand besteht. In dieser Übergangszone ist der Magnetfeldsensor 3 angeordnet. Vom zweiten Flussleitelement 10, das auf der Rückseite angeordnet ist, ist in der 1a lediglich ein Ausschnitt zu erkennen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sammelfläche 6 deutlich größer als die Übergangsfläche 8. Der Steg 7 ist zudem verengt und weist eine Querschnittsfläche auf, die um ein Vielfaches kleiner als die Übergangsfläche 8 ist, so dass damit ein magnetischer Fluss in dem magnetischen Flusskreis, der durch den Dauermagneten 2, die beiden Flussleitelemente 5, 10 und den Magnetfeldsensor gebildet wird, begrenzt wird und an den Arbeitsbereich des Magnetfeldsensors 3 angepasst werden kann. Als vorteilhaft haben sich Flächenverhältnisse von Querschnittsfläche zu Fläche 9 im Bereich von 1:5 bis 1:25 erwiesen. In gleicher Weise wie die Sammelfläche 6 kann die Übergangsfläche 8 stoffschlüssig auf dem Magnetsensor 3 fixiert werden. Weitere Möglichkeiten bestehen in einem Verklipsen mit dem Sensorgehäuse oder einem Bauteil der Platine oder der Platine selbst, auf der der Magnetfeldsensor mittels der Anschlussleitungen 11 verbunden ist.
Aus 1b wird die Form des Flussleitelementes 5 deutlich, das zum Ausgleich der unterschiedlichen Dicken von Dauermagnet 2 mit in Pfeilrichtung verlaufender Polrichtung und Magnetfeldsensor 3 im Bereich des Stegs 7 abgewinkelt ist. Das Flussleitelement 10, das als Flussleitblech ausgebildet ist, ist auf einem zu der Anordnung des Dauermagneten 2 und dem Magnetfeldsensor 3 um den Abstand d bewegbaren – nicht dargestellten – Bauteil angeordnet, dessen Abstand d erfasst werden soll. Das Flussleitelement 10 ist plan aufgebaut und tritt mit einem Ende 14 mit der der Polfläche 5 entgegengesetzten Polfläche 12 und mit Übergangsfläche 18 am anderen Ende 15 mit der der Übergangsfläche 8 des ersten Flussleitelements in Wechselwirkung. Die Sensorfläche 13 und die Polfläche 12 fluchten miteinander. Über den durch den Abstand d definierten und eingestellten variablen Luftspalt 16 wird der Magnetflusskreis geschlossen, wobei der Luftspalt 16 als Widerstand zwischen den Flächen 17, 18 einerseits und der Übergangsfläche 8 beziehungsweise der Polfläche 12 andererseits dient und das Magnetfeld auch in der Übergangszone mit dem Magnetfeldsensor 3 ändert. Der Widerstand nimmt mit dem Abstand d zu, so dass sich die Flussdichte des Magnetfelds über den Abstand d ändert. Der Magnetfeldsensor 3 wiederum gibt je nach verwendetem Typ und dessen Beschaltung abhängig vom anliegenden Magnetfeld abhängiges elektrisches Signal, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom aus, so dass der Abstand d als elektrisches Signal erfasst werden kann. Die an den Enden 14, 15 ausgebildeten Flächen 17, 18 unterscheiden sich voneinander und sind auf die Stärke des Dauermagneten 2 und den Messbereich des Magnetfeldsensors 3 abgestimmt.
1c zeigt den magnetischen Abstandssensor 1 von der gegenüber der in 1a dargestellten Draufsicht von dessen Rückseite mit dem Dauermagneten 2 und dem Magnetfeldsensor 3 sowie den beiden Flussleitleitelementen 5, 10. Die beiden Flussleitelemente 5, 10 können aus weichmagnetischem Bandmaterial ausgestanzt sein und gemäß den Anforderungen gebogen werden. Diesbezüglich kann darauf geachtet werden, dass die Flussleitele mente eine vorgegebene Bandbreite nicht überschreiten und im Bereich der Stege 7 (1a), 19 eine Querschnittsfläche entsprechend der Vorgaben eingehalten werden kann, die von der Dicke des Bandmaterials mit beeinflusst wird.
Die 2a, 2b und 2c zeigen einen gegenüber dem magnetischen Abstandssensor 1 der 1a, 1b, 1c in derselben Darstellung leicht veränderten Aufbau eines magnetischen Abstandssensors 101 mit einem gegenüber dem Magnetfeldsensor 3 bewegbaren Dauermagneten 2. Die Anordnung der Flussleitelemente 105, 110 erfolgt daher nicht an der Polfläche 104 wie im Ausführungsbeispiel der 1a bis 1c sondern an der gegenüberliegenden Polfläche 112. Die Fixierung des Magnetfeldsensors 3 und damit die Übergangszone mit Magnetfeldsensor ist mit den 1a bis 1c identisch. Dagegen wechselt die Übergangszone ohne Magnetfeldsensor die Seite des Dauermagneten 2 und nutzt unterschiedliche Flussleitelemente 105, 110. Daraus folgend sind Dauermagnet 2 und Magnetfeldsensor 3 auf das bewegte und auf das stationäre Bauteil verteilt.
Die 3a, 3b, 3c zeigen ein weiteres gegenüber dem in den 2a bis 2c dargestellten Abstandsensors 101 leicht verändertes Ausgestaltungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors 201, bei dem der Magnetfeldsensor 203 auf einem stationären Bauteil 221, beispielsweise einer Platine oder einem Gehäuseteil aufgenommen ist. Ein Flussleitelement 210 ist an einem Ende mit einer Polfläche 212 des Dauermagneten 204 fixiert. Die Polfläche 204 mit der Sammelfläche 222 des Flussleitelements 205 sowie die beiden Übergangsflächen 215 und 223 treten in Wechselwirkung miteinander unter Ausbildung der mit dem Abstand d variablen Luftspalte 216, 220, 224. Dementsprechend ist das Flussleitelement 210 mit dem Dauermagneten 2 auf einem bewegbaren Bauteil und das Flussleitelement 205 auf dem anderer bewegbaren Bauteil, zwischen denen der Abstand d erfasst wird, aufgenommen.
Die 4a, 4b, 4c zeigen ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors 301, bei dem der Dauermagnet 2 und der Magnetfeldsensor 3 in Richtung des Abstands d einander gegenüberliegend in einer ersten Übergangszone angeordnet sind. Der Magnetfluss fließt bevorzugt über Flussleitelemente 305, 310. Das Flussleitelement 305 ist dabei an der Sensorfläche 309 fixiert, die der der Polfläche 304 gegenüberliegenden Sensorfläche 313 gegenüberliegt. Die der Polfläche 304 entgegengesetzte Polfläche 312 ist am Flussleitelemente 310 fest fixiert. Die Flussleitelemente 305, 310 sind an der zweiten Übergangszone abgewinkelt und weisen Arme 325, 326 auf, die einander in Richtung des zu erfassenden Abstands d und senkrecht hierzu übergreifen, so dass Überlappungsflächen entstehen, die abhängig vom Abstand d einen variablen Flächenanteil haben. Die aufgrund der Überlappung entstehenden vergrößerten Übergangsflächen sind auch bei minimaler Überlappung noch groß, so dass der magnetische Widerstand in der zweiten Übergangszone wesentlich kleiner als in der ersten Übergangszone ist und letzterer weitgehend das Messsignal bestimmt. Die beiden Arme 325, 326 können miteinander in Anlagekontakt stehen und aufeinander beispielsweise mittels aufgebrachter Gleitschichten gleitend gelagert sein oder einen geringen Abstand halten. Je nach Ausführung kann dabei ein Übergangswiderstand für den magnetischen Fluss eingestellt werden, der den sich einstellenden Luftspalt 316 zwischen der Sensorfläche 313 und der Polfläche 304 teilweise kompensiert.
Die 5a, 5b, 5c zeigen ein dem Ausführungsbeispiel des magnetischen Abstandssensors 301 der 4a bis 4c ähnliches Ausführungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors 401. Unterschiedlich hierzu ist die Ausgestaltung der Flussleitelemente 405, 410. Diese weisen jeweils auf beiden Seiten neben dem Dauermagneten Enden mit abgewinkelten Armen 425, 426, 427, 428 auf, die den Magnetfluss der vom Dauermagneten 2 an der gegenüberliegenden Polfläche in einer ersten Übergangszone vorzugsweise durch den Magnetfeldsensor 3 ins Flussleitelement 405 speist in zwei sekundären Übergangszonen wieder zurück in das Flussleitelement 410 führt. Hierdurch wird ein gegebenenfalls vorhandener Einfluss eines Montagefehler oder einer Bewegung der Bauteile in Richtung des Flusses in den sekundären Übergangszonen auf den Magnetflusswiderstand verringert. Das Flussleitelement 405 weist mittig an einer im Flussleitelement vorgesehenen Erhebung 429 die Übergangsfläche der Übergangszone mit dem Magnetfeldsensor 3 auf und das Flussleitelement 410 liegt in zentrierter Position am Dauermagneten 2 an, so dass beide gegenüber angeordnet sind.
Die 6a, 6b, 6c zeigen ein Ausgestaltungsbeispiel eines dem Abstandssensor 301 der Figur ähnlichen magnetischen Abstandssensors 501, bei dem die beiden Flussleitelemente 505, 510 an einem Ende ebenfalls entsprechende Abwinklungen in Form von Armen 525, 526 aufweisen. Die Arme 525, 526 sind dabei an ihren Enden so angewinkelt, dass sie einen Luftspalt 530 ausbilden, an dem die Feldlinien des Magnetfeldkreises quer zur Richtung des zu erfassenden Abstands d berührungslos wechseln. Auf diese Weise kann die Reibung der beiden Flussleitelemente 505, 510 weiter verringert werden. Der Luftspalt 530 wird dabei durch die Lage der beiden Arme zueinander so ausgelegt, dass der magnetische Widerstand am Spalt 530 je nach Anwendung optimal beeinflusst werden kann. So können beispielsweise bei einem Messbereich x für den Abstand d die Arme 525, 526 so zueinander ausgerichtet werden, dass bei einem Abstand d gleich x diese eine optimale Überdeckung aufweisen, das heißt, der Übergangswiderstand der Feldlinien vom einen Flussleitelement zum anderen Wi derstand am kleinsten ist. Mit abnehmendem Abstand d steigt der Widerstand dann an, wodurch der Anstieg des magnetischen Widerstands in der ersten Übergangszone mit Magnetfeldsensor teilweise kompensiert wird. Bei speziellen Ausgestaltungsbeispielen kann auch vorgesehen sein, dass sich der magnetische Widerstand der Übergangszone 530 zu einer Verstärkung oder Abschwächung des Messsignals in zuvor definierten Bereichen der Abstandsstrecke auswirken.
Die 7a, 7b, 7c zeigen ein Ausführungsbeispiel eines magnetischen Abstandssensors 601, bei dem in ähnlicher Weise wie im Abstandssensor 401 der 5a bis 5c jedes der beiden Flussleitelemente 605, 610 zwei Arme 625, 627 beziehungsweise 626, 628 aufweist und der Dauermagnet 2 sowie der Magnetfeldsensor 3 mittig an den Flussleitelementen fixiert sind und sich dabei gegenüberliegen. Die berührungslose Überleitung der Feldlinien des Magnetfeldkreises erfolgt entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 6a bis 6c mittels zweier Luftspalte 630, 631, die zwischen den Armen 625, 626 beziehungsweise 627, 628 vorgesehen sind.
In Anlehnung an den in den 3a bis 3c dargestellten Abstandssensor 201 kann ein Abstandssensor 601 in der Weise abgeändert werden, dass der Magnetfeldsensor stationär aufgenommen ist. Die 8a, 8b, 8c zeigen hierzu einen entsprechenden Abstandssensor 701 mit einem stationär an einer Platine oder einem stationären Bauteil 732 aufgenommenen Magnetfeldsensor 3. Zwischen der Rückseite des Magnetfeldsensors 3 und einer Erhebung 729 im unteren Flussleitelement wird neben dem Luftspalt 716 dadurch ein weiterer Luftspalt 720 gebildet, der sich bei der Signalbildung des Abstands d zweier beweglicher Bauteile beteiligt. Im Übrigen entspricht der Aufbau dem Abstandssensor 601 der 7a bis 7c. Es versteht sich, dass ein Abstandssensor 701 auch mit Flussleitelementen, die denen der 5a bis 5c entsprechen, ausgestattet werden kann.
9a, 9b, 9c zeigen ein mögliches Ausgestaltungsbeispiel eines Abstandssensors 801 zur Erfassung des Abstands zweier gegenüber einem stationären Bauteil verlagerbarer Bauteile oder dreier gegeneinander verlagerbarer Bauteile. Dabei ist stationär oder auf einem beweglichen Bauteil eine Baugruppe 832 aufgenommen, die aus zwei Magnetfeldsensoren 3 und einem Dauermagneten 2 sowie zwei Flussleitelementen 805, 810 gebildet ist. Die beiden Flussleitelemente 805, 810 sind an ihrem einen Ende jeweils fest mit einer Polfläche 812, 804 des Dauermagneten und am anderen Ende mit einer Sensorfläche 809, 809a verbunden, wobei die beiden Magnetfeldsensoren entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Die dadurch entgegengesetzt zueinander in verschiedene Richtungen weisenden frei bleibenden Sensorflächen 813, 813a liegen in Übergangszonen, welche durch die Übergangsflächen der Flussleitelemente gebildet werden. Hierzu sind auf jeweils verschiedenen beweglichen Bauteilen jeweils ein zusätzliches Flussleitelement 833, 834 angeordnet, die abhängig vom Abstand d, d' und dem sich dadurch einstellenden Widerstand an den Luftspalten 816, 820 zwei unterschiedliche und weitgehend voneinander unabhängige Magnetfeldkreise mit dem Dauermagneten 2 als gemeinsamem Bauteil bilden.
10a zeigt ein dem Ausführungsbeispiel des in den 9a bis 9c dargestellten Abstandssensors 801 in anwendungsnaher Einbausituation in einem als Ausschnitt dargestellten Druckspeicher 900 mit einem ersten gegenüber einem nicht dargestellten Gehäuse gegen die Wirkung eines Energiespeichers wie Schrauben- oder Tellerfeder oder entsprechenden aus mehreren dieser zusammengestellten Pakten verlagerbaren Bauteil 935, das als Druckplatte gegen das Gehäuse abgedichtet sein kann und bei entsprechender Verlagerung das Volumen der Kammer 936 unter Druckerhöhung durch eine mit dem Druckspeicher verbundene Pumpe erhöhen kann. In analoger Weise kann das Bauteil 937 ausgebildet sein, wobei beide Bauteile durch ein weiteres Bauteil 938, das ein im Druckspeicher 900 angeordnetes, bewegbares oder mit dem Gehäuse fest verbundenes Mittelteil sein kann. Das Mittelteil kann weiterhin den Druckspeicher in zwei separate Kammern 938, 939 trennen oder einen oder mehrere Durchgänge aufweisen, so dass eine Verbindung unter Bildung einer einzigen Kammer mit gleichem Druck entsteht.
Zur Erfassung der Abstände zwischen den Bauteilen 937, 938 einerseits und den Bauteilen 935, 938 ist ein magnetischer Abstandssensor 901 vorgesehen. Dabei ist eine erste Baugruppe 932 des magnetischen Abstandssensors 901 in das Bauteil 938 integriert, beispielsweise bei einer Ausführung des Bauteils 938 zumindest im Bereich der Baugruppe 932 aus Kunststoff bereits beim Herstellungsverfahren in dieses eingespritzt. Die Baugruppe besteht entsprechend der Ausgestaltung des Abstandssensors 801 in den 9a bis 9c aus einem zentralen Dauermagneten 2 zwei mit diesem über Flussleitelemente fest verbundene Magnetfeldsensoren 3 mit magnetfeldsensitiven Elementen 940, 941, die in an sich bekannter Weise ein elektrisches Signal in Abhängigkeit vom sie durchflutenden Magnetfeld ausgeben. Die beiden Magnetfeldsensoren 3 sind jeweils mittels eines Flussleitelements 905, 910 mit dem Dauermagneten verbunden. In den beiden Bauteilen 935, 937 sind zwei weitere Flussleitelemente 934, 933 vorgesehen, die die entsprechenden Magnetflusskreise in abhängig vom Abstand der beiden Bauteile 935, 937 vom Bauteil 938 sich einstellenden Widerstand und einem davon abhängig in den Magnetfeldsensoren 3 induzierten Magnetfeld schließen. Auf diese Weise kann durch die Ermittlung des Abstands bei bekannter Geometrie und den kinematischen Eigenschaften wie Federraten des Energiespeichers eine Aussage über den Betriebszustand des Druckspeichers 900 gemacht werden. Beispielsweise kann erfasst werden, welcher Druck und welches Volumen im Druckspeicher vorhanden ist. Es versteht sich, dass anders ausgestaltete Druckspeicher mit entsprechend angeordneten magnetischen Abstandssensoren ebenfalls von dem erfinderischen Gedanken umfasst sind.

10b zeigt den in 10a gezeigten Druckspeicher 900 bei von dem Bauteil 938 mit dem vergrößerten Abstand d, d' beabstandeten Bauteilen 935, 937. Bezugszeichenliste

1	Abstandssensor
2	Dauermagnet
3	Magnetfeldsensor
4	Erste Polfläche
5	Flussleitelement
6	Sammelfläche
7	Steg
8	Übergangsfläche
9	Sensorfläche
10	Flussleitelement
11	Anschlussleitung
12	Polfläche
13	Sensorfläche
14	Ende
15	Ende
16	Luftspalt
17	Sammelfläche
18	Übergangsfläche
19	Steg
101	Abstandssensor
104	Polfläche
105	Flussleitelement
110	Flussleitelement
112	Polfläche
116	Luftspalt
120	Luftspalt
201	Abstandssensor
203	Magnetfeldsensor
204	Polfläche
205	Flussleitelement
209	Sensorfläche
210	Flussleitelement
212	Polfläche
213	Sensorfläche
215	Übergangsfläche
216	Luftspalt
220	Luftspalt
221	Bauteil
222	Sammelfläche
223	Übergangsfläche
224	Luftspalt
301	Abstandssensor
304	Polfläche
305	Flussleitelement
309	Sensorfläche
310	Flussleitelement
312	Polfläche
313	Sensorfläche
316	Luftspalt
325	Arm
326	Arm
401	Abstandssensor
405	Flussleitelement
410	Flussleitelement
425	Arm
426	Arm
427	Arm
428	Arm
429	Erhebung
501	Abstandssensor
505	Flussleitelement
510	Flussleitelement
516	Luftspalt
525	Arm
526	Arm
530	Luftspalt
601	Abstandssensor
605	Flussleitelement
610	Flussleitelement
625	Arm
626	Arm
627	Arm
628	Arm
630	Luftspalt
631	Luftspalt
701	Abstandssensor
716	Luftspalt
720	Luftspalt
729	Erhebung
732	Bauteil
801	Abstandssensor
804	Polfläche
805	Flussleitelement
809	Sensorfläche
809a	Sensorfläche
810	Flussleitelement
812	Polfläche
813	Sensorfläche
813a	Sensorfläche
816	Luftspalt
820	Luftspalt
832	Baugruppe
833	Flussleitelement
834	Flussleitelement
900	Druckspeicher
901	Abstandssensor
905	Flussleitelement
910	Flussleitelement
932	Baugruppe
933	Flussleitelement
934	Flussleitelement
935	Bauteil
936	Kammer
937	Bauteil
938	Bauteil
939	Kammer
940	Sensorelement
941	Sensorelement
A-A	Schnittlinie
d	Abstand
d'	Abstand
x	Messbereich

Claims

Magnetischer Abstandssensor zur Bestimmung eines sich zwischen zumindest zwei Bauteilen einstellenden Abstands bestehend aus zumindest einem Dauermagneten und zumindest einem Magnetfeldsensor, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Fluss des zumindest einen Dauermagneten mittels zumindest zweier Flussleitelemente geführt wird, wobei im Magnetflusskreis zumindest ein in Abhängigkeit des Abstands der zumindest zwei Bauteile variabler Luftspalt eine Übergangszone für den Magnetfluss bildet und in dieser Übergangszone der zumindest eine Magnetfeldsensor angeordnet ist.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung zweier Bauteile zu einem dritten Bauteil, wobei sich alle drei Bauteile relativ zueinander bewegen, mittels eines einzigen Dauermagneten und eines einzigen Magnetfeldsensors erfolgt.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Flussleitelement an einem ersten Ende an einer Polfläche des Dauermagneten und mit einem gegenüberliegenden Ende am Magnetfeldsensor fixiert ist und ein zweites Flussleitelement den variablen Luftspalt sowohl zur gegenüberliegenden Polfläche als auch zur gegenüberliegenden Sensorfläche einstellt, wobei die beiden Flussleitelemente im Bereich des Magnetfeldsensors eine vorgegebene Distanz zueinander aufweisen und eine für den Magnetfluss bevorzugte Übergangszone bilden.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flussleitelement mit dem Dauermagneten und dem Magnetfeldsensor auf einem stationären Bauteil und das zweite Flussleitelement auf einem hierzu bewegbaren Bauteil angeordnet sind.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Flussleitelement an einem ersten Ende an einer ersten Polfläche des Dauermagneten fixiert ist und am anderen Ende eine erste Übergangszone mit einem variablen Luftspalt zur Sensorfläche des Magnetfeldsensors bildet sowie ein zweites Flussleitelement an einem ersten Ende am Magnetfeldsensors fixiert ist und am anderen Ende eine zweite Übergangszone mit einem variablen Luftspalt zur Polfläche des Dauermagneten bildet.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flussleitelement und der Magnetfeldsensor an einem statischen Bauteil und das zweite Flussleitelement und der Dauermagnet an einem hierzu bewegbaren Bauteil angeordnet sind.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Flussleitelement an einem ersten Ende an einer ersten Polfläche des Dauermagneten fixiert ist und am anderen Ende eine erste Übergangszone mit einem variablen Luftspalt zum Magnetfeldsensors bildet sowie ein zweites Flussleitelement an beiden Enden jeweils einen variablen Luftspalt zur zweiten Polfläche des Dauermagneten und zum Magnetfeldsensors bildet.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Flussleitelement an einem ersten Ende an einer ersten Polfläche des Dauermagneten und ein zweites Flussleitelement an einem ersten Ende mit einer ersten Sensorfläche eines Magnetfeldsensors fixiert sind, die zweite Polfläche des Dauermagneten und eine zweite Sensorfläche des Magnetfeldsensors einander unter Bildung des variablen Luftspalts in einer ersten Übergangszone einander zugewandt sind und die beiden zweiten Enden der Flussleitelemente in Richtung des sich einstellenden Abstands abgewinkelt sind, wobei der magnetische Fluss in einer zweiten Übergangszone ohne Magnetfeldsensor im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Bauteile fließt und die Übergangsfläche in der zweiten Übergangszone einem Vielfachen der kleinsten Querschnittsfläche der beiden Flussleitelemente entspricht.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Flussleitelemente jeweils an ihren Enden, die für den Magnetfluss eine Übergangszone ohne Magnetfeldsensor bilden, in Richtung des sich einstellenden Abstandes abgewinkelt sind und sich bei Änderung des sich einstellenden Abstands ein magnetisch wirkender Luftspalt in dieser Übergangszone mit zunehmendem Abstand sinkt, wobei der Dauermagnet mittels der Polfläche, die der Polfläche, an dem das erste Flussleitelement fixiert ist, entgegengesetzt ist, unter Bildung des variablen Luftspalts eine zweite Übergangszone zum zweiten Flussleitelement bildet, in der ein Magnetfeldsensor angeordnet ist, wobei der magnetisch wirkende Luftspalt in der zweiten Übergangszone sich mit dem Abstand vergrößert.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Flussleitelemente jeweils an mindestens einem ihrer Enden in Richtung des sich einstellenden Abstandes abgewinkelt sind und eine erste Übergangszone bilden, wobei der Dauermagnet mittels einer Polfläche an einem ersten Flussleitelement fixiert ist und mittels der entgegengesetzten Polfläche unter Bildung des variablen Luftspalts eine zweite Übergangszone zum zweiten Flussleitelement bildet, in der ein Magnetfeld sensor angeordnet ist, der zum zweiten Flussleitelement einen weiteren variablen Luftspalt zu einer am Ende des zweiten Flussleitelements erhaben angeordneten Fläche ausbildet, wobei der Fluss in der ersten Übergangszone ohne Magnetfeldsensor im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Bauteile fließt.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor stationär angeordnet ist und das erste Flussleitelement mit dem Dauermagneten auf einem ersten hierzu bewegbaren Bauteil und das zweite Flussleitelement auf einem zweiten hierzu bewegbaren Bauteil angeordnet sind.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dauermagnet mit zwei entgegengesetzt angeordneten Polflächen, an denen jeweils mindestens ein Flussleitelement fixiert ist, wobei jedes dieser Flussleitelemente neben dem Dauermagneten eine erhöhte Plattform ausbildet, auf der jeweils ein Magnetfeldsensor angeordnet ist und jeweils eines von zwei weiteren Flussleitelementen mit jeweils einem Ende mit einer der Plattformen und mit dem anderen Ende jeweils mit den Flussleitelementen im Bereich der jeweiligen Polfläche jeweils zwei variable Luftspalte bilden.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Magnetfeldsensoren und Dauermagnet gebildete Baueinheit auf einem stationären Bauteil angeordnet ist und die beiden weiteren Flussleitelement auf gegenüber dem stationären Bauteil bewegbaren Bauteilen angeordnet sind.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sich überlappenden Enden in Gleitkontakt zueinander stehen.
Magnetischer Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet mit Kunststoff ummantelt ist.
Magnetischer Abstandssensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dauermagnet und zumindest ein Flussleitelement am Kontakt mit einer Polfläche mit Kunststoff umspritzt ist.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Dauermagneten angeordnete Fläche eines Flussleitelements größer als eine am Magnetfeldsensor angeordnete Fläche des Flussleitelements ist.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Flächen eines Flussleitelements eine Querschnittsverengung vorgesehen ist.
Magnetischer Abstandssensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche der Querschnittsverengung bezogen auf die Fläche des Flussleitelements an einer Sammelfläche des Magnetfeldsensors zwischen 1/5 und einem 1/25 beträgt.
Hydraulischer Druckspeicher insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer entgegen der Wirkung eines Energiespeichers von einer hydraulischen Druckversorgungseinrichtung beaufschlagbaren Druckplatte, die in einer Kammer mit variablen Volumen bewegbar aufgenommen ist, wobei ein Abstand der zumindest einen Druckplatte gegenüber einem anderen Bauteil von einem magnetischen Abstandssensor gemäß der Ansprüche 1 bis 19 ermittelt wird.
Hydraulischer Druckspeicher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem anderen Bauteil um ein mit einem Gehäuse des Druckspeichers verbundenes stationäres Bauteil handelt.
Hydraulischer Druckspeicher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem anderen Bauteil um eine weitere Druckplatte handelt.