DE102010006631A1 - Inductive sensor for use in e.g. torque sensor arrangement in aircraft power units, has iron core with end supported in holder, where part of core is projected from holder and is surrounded by coil, and end is turned towards magnets - Google Patents

Inductive sensor for use in e.g. torque sensor arrangement in aircraft power units, has iron core with end supported in holder, where part of core is projected from holder and is surrounded by coil, and end is turned towards magnets Download PDF

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Abstract

The sensor (1) has an electrical non conductive and non-ferromagnetic inner housing (7) inserted into a cavity (6), and permanent magnets (8) fixed at or in the inner housing. An iron core (9) is bordered at the magnets, and a coil (10) surrounds the iron core. An electrically non conductive and non-ferromagnetic holder (11) is inserted into the cavity and is supported against an outer housing (5). An end of the core is supported in the holder, and a part of the core is projected from the holder and is surrounded by the coil. The end of the core is turned towards the magnets.

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Sensor mit einem sensorempfindlichen Ende, welches zur Ausrichtung auf zumindest einen beweglichen, insbesondere rotierenden, Impulsgeber ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Drehmomentsensoranordnung, Drehzahlsensoranordnung, Drehwinkelsensoranordnung oder Torsionssensoranordnung, umfassend den induktiven Sensor.The invention relates to an inductive sensor with a sensor-sensitive end, which is designed for alignment with at least one movable, in particular rotating, pulse generator. Moreover, the invention relates to a torque sensor arrangement, speed sensor arrangement, rotation angle sensor arrangement or Torsionssensoranordnung comprising the inductive sensor.

Üblicherweise werden Drehzahlen und Phasenwinkel von Wellen mit Sensoren gemessen, die auf dem elektrodynamischen Prinzip beruhen. Einen Sensor herkömmlicher Bauart zeigt 1. Dieser herkömmliche Sensor 2 umfasst einen Permanentmagneten 8 mit daran angrenzendem Eisenkern 9. Den Eisenkern 9 umgibt eine Spule 10. Der Permanentmagnet 8, der Eisenkern 9 sowie die Spule 10 sind mit einem Gehäuse 33 aus Kunststoff umgossen. Als Impulsgeber 4 fungiert ein Zahnkranz. Bei dem Vorbeilaufen des Zahnkranzes an dem Eisenkern 9 des Sensors 2 verändert sich der magnetische Fluss durch die Spule 10, wodurch eine elektrische Spannung induziert wird. Eine Drehmomentmessung erfolgt über eine Verdrehwelle, bei der, bezogen auf eine Referenzwelle, der Verdrehwinkel gemessen wird. Über diesen Verdrehwinkel und das eigene Elastizitätsmodul der Verdrehwelle kann das Drehmoment bestimmt werden.Usually, speeds and phase angles of waves are measured with sensors based on the electrodynamic principle. A sensor of conventional design shows 1 , This conventional sensor 2 includes a permanent magnet 8th with adjoining iron core 9 , The iron core 9 surrounds a coil 10 , The permanent magnet 8th , the iron core 9 as well as the coil 10 are with a housing 33 made of plastic. As a pulse generator 4 a sprocket acts. As the sprocket moves past the iron core 9 of the sensor 2 the magnetic flux changes through the coil 10 , whereby an electrical voltage is induced. A torque measurement takes place via a torsional shaft, in which, relative to a reference shaft, the angle of rotation is measured. The torque can be determined via this angle of rotation and the own modulus of elasticity of the torsion shaft.

Bei den herkömmlichen Sensoren kommt es bei Vibrationen zu unerwünschtem Rauschen auf dem elektrischen Spannungssignal. Dieses Rauschen kann zu einer falschen Interpretation, beispielsweise des gemessenen Drehmoments, führen. Bei einem Störsignal, das eine Triggerung auslöst, kann es dadurch zu komplett falschen Messungen kommen. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass das Rauschen mit der Lebensdauer des Sensors zunimmt.With conventional sensors, unwanted noise occurs on the electrical voltage signal during vibration. This noise can lead to a misinterpretation of, for example, the measured torque. A jamming signal that triggers a trigger can lead to completely incorrect measurements. In addition, it has been observed that the noise increases with the life of the sensor.

Somit ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, einen induktiven Sensor bereitzustellen, welcher bei einfacher und kostengünstiger Herstellung unerwünschtes Rauschen im gemessenen Signal vermeidet.Thus, it is an object of the present invention to provide an inductive sensor which avoids unwanted noise in the measured signal with simple and inexpensive production.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches. Die abhängigen Ansprüche haben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.This object is achieved by the features of the independent claim. The dependent claims have further advantageous embodiments of the invention the subject.

Bei Vibrationen kann es im Drehmomentsensor zu unerwünscht hohem Rauschen durch Mikrophonieeffekte kommen. Prinzipiell handelt es sich bei dem Mikrophonieeffekt um eine mechanische Anregung, die zu einer Änderung des elektrischen Signals führt. Die Mikrophonieeffekte lassen sich mit dem elektrodynamischen Effekt und dem inversen magnetostriktiven Effekt erklären. Der elektrodynamische Effekt tritt auf, wenn sich die Spule und der Eisenkern durch die Vibration relativ zueinander bewegen, wodurch in der Spule aufgrund des inhomogenen Magnetfeldes eine Spannung induziert wird. Die vorliegende Erfindung reduziert im Wesentlichen den inversen magnetostriktiven Effekt. Mechanische Spannungen führen hierbei zu einer Änderung der Magnetisierung und somit zu einer induzierten elektrischen Spannung in der Spule. Um diesen Effekt zu minimieren, schlägt der Anspruch 1 einen induktiven Sensor mit einem sensorempfindlichen Ende vor, welches zur Ausrichtung auf mindestens einen beweglichen Impulsgeber ausgebildet ist. Der induktive Sensor umfasst dabei ein Außengehäuse mit einem Hohlraum, ein in den Hohlraum eingesetztes, elektrisch nicht-leitendes und nicht-ferromagnetisches Innengehäuse, einen am oder im Innengehäuse festgelegten Permanentmagneten, einen an den Permanentmagneten angrenzenden Eisenkern, eine den Eisenkern umgebende Spule, und eine in den Hohlraum eingesetzte und gegen das Außengehäuse abgestützte, elektrisch nicht-leitende und nicht-ferromagnetische Halterung, wobei ein dem Permanentmagneten zugewandtes Ende des Eisenkerns in der Halterung abgestützt ist und der von der Spule umgebene Teil des Eisenkerns aus der Halterung auskragt.In case of vibrations, unwanted high noise due to microphonic effects may occur in the torque sensor. In principle, the microphonic effect is a mechanical excitation which leads to a change in the electrical signal. Microphonic effects can be explained by the electrodynamic effect and the inverse magnetostrictive effect. The electrodynamic effect occurs when the coil and the iron core move relative to each other due to the vibration, thereby inducing a voltage in the coil due to the inhomogeneous magnetic field. The present invention substantially reduces the inverse magnetostrictive effect. Mechanical stresses lead to a change in the magnetization and thus to an induced electrical voltage in the coil. In order to minimize this effect, claim 1 proposes an inductive sensor with a sensor-sensitive end, which is designed for alignment with at least one movable pulse generator. The inductive sensor comprises an outer housing with a cavity, an electrically non-conductive and non-ferromagnetic inner housing inserted into the cavity, a permanent magnet fixed on or in the inner housing, an iron core adjacent to the permanent magnet, a coil surrounding the iron core, and a inserted into the cavity and supported against the outer housing, electrically non-conductive and non-ferromagnetic holder, wherein a permanent magnet facing the end of the iron core is supported in the holder and the part surrounded by the coil of the iron core protrudes from the holder.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des induktiven Sensors dämmt somit den inversen magnetostriktiven Effekt ein, indem der Kraftfluss durch den Sensor verändert wird. Bei herkömmlichen Sensoren ist der Eisenkern samt Spule in beispielsweise eine Kunststoffhülle komplett eingebettet. Dadurch werden die Vibrationen direkt auf den Sensor übertragen und lösen einen Kraftfluss bzw. eine Verspannung aus, die direkt durch den Teil des Eisenkerns, welcher von der Spule umwickelt ist, fließt. Im Gegensatz hierzu schlägt die Erfindung eine derartige Ausgestaltung des Sensors vor, so dass ein Kraftfluss vom Außengehäuse über das Innengehäuse, den Permanentmagneten, das den Permanentmagneten zugewandte Ende des Eisenkerns und die Halterung wieder zum Außengehäuse verläuft, wodurch Spannungen in dem von der Spule umgebenen Anteil des Eisenkerns vermieden werden. Der Eisenkern mit der Spule bleibt somit zum größten Teil unbelastet und Mikrophonieeffekte werden vermieden. Einzig die Massenträgheit löst gemäß F = m·a einen Kraftfluss in Längsrichtung durch den Eisenkern aus.The inventive design of the inductive sensor thus damps the inverse magnetostrictive effect by the power flow is changed by the sensor. In conventional sensors, the iron core including the coil is completely embedded in, for example, a plastic sleeve. As a result, the vibrations are transmitted directly to the sensor and trigger a force flow or a strain that flows directly through the part of the iron core, which is wrapped by the coil. In contrast, the invention proposes such a configuration of the sensor, so that a power flow from the outer housing via the inner housing, the permanent magnet, the permanent magnet facing the end of the iron core and the holder again extends to the outer housing, whereby stresses in the portion surrounded by the coil of the iron core can be avoided. The iron core with the coil thus remains largely unencumbered and microphonic effects are avoided. Only the mass inertia triggers a force flow in the longitudinal direction through the iron core according to F = m · a.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Halterung ein Aufnahmeraum ausgebildet ist, wobei die Spule und der von der Spule umgebende Teil des Eisenkerns ohne Berührung zur Halterung in dem Aufnahmeraum angeordnet sind. Die Halterung bildet somit eine Art Schutzraum um den frei auskragenden von der Spule umgebenen Teil des Eisenkerns.In a preferred embodiment it is provided that in the holder a receiving space is formed, wherein the coil and the surrounding of the coil part of the iron core are arranged without contact to the holder in the receiving space. The holder thus forms a kind of shelter around the freely projecting part of the iron core surrounded by the coil.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Halterung einen den Aufnahmeraum für die Spule bildenden Napfkörper und einen separaten, den Eisenkern abstützenden Deckel umfasst. Die Halterung ist somit zweiteilig ausgeführt. Dadurch erleichtert sich die Montage des erfindungsgemäßen Sensors. Der Napfkörper ist bevorzugt auf seiner dem Sensor empfindlichen Ende abgewandten Seite soweit geöffnet, dass der komplette Spulendurchmesser in den Napf berührungsfrei einführbar ist. Further, it is preferably provided that the holder comprises a receiving space for the coil forming cup body and a separate, the iron core supporting lid. The holder is thus made in two parts. This facilitates the assembly of the sensor according to the invention. The cup body is preferably opened on its side facing away from the sensor sensitive end so far that the complete coil diameter can be inserted into the cup without contact.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Innengehäuse in den Hohlraum des Außengehäuses eingeschraubt ist. Hierzu umfasst das Außengehäuse ein Innengewinde. In entsprechender Weise ist am Innengehäuse ein Außengewinde vorgesehen. Dadurch ist ein fester Sitz des Innengehäuses im Außengehäuse gewährleistet und der Kraftfluss kann über das Gewinde vom Außengehäuse zum Innengehäuse verlaufen.In a further advantageous embodiment, it is provided that the inner housing is screwed into the cavity of the outer housing. For this purpose, the outer housing comprises an internal thread. In a corresponding manner, an external thread is provided on the inner housing. This ensures a tight fit of the inner housing in the outer housing and the power flow can extend over the thread from the outer housing to the inner housing.

Des Weiteren ist es von Vorteil, dass eine Feder, insbesondere Tellerfeder, zwischen dem Innengehäuse und dem Permanentmagneten angeordnet ist. Da der Permanentmagnet ein sehr sprödes Materialverhalten aufweist, schützt bevorzugt eine Platte, insbesondere aus Keramik, den Permanentmagneten vor möglichen Materialausbrüchen. Diese Platte ist zwischen dem Permanentmagneten und der Feder angeordnet. Dank der Feder besteht zwischen dem Permanentmagneten und dem oberen Teil des Eisenkerns eine kraftschlüssige Verbindung, um einen konstanten Druck auf den Eisenkern zu übertragen. Darüber hinaus sind bevorzugt die Ränder des Teils des Eisenkerns, welcher dem Permanentmagneten zugeordnet ist, nicht zu breit ausgeführt, da die magnetischen Feldlinien sonst eine deutlich geringere Stärke am von der Spule umgebenen Teil des Eisenkerns aufweisen würden. In bevorzugter Ausführung umfasst das Innengehäuse einen einseitig offenen Magnetaufnahmehohlraum, wobei der Permanentmagnet in den Magnetaufnahmehohlraum eingesetzt ist. Die Feder befindet sich bevorzugt zwischen einem Boden des Magnetaufnahmehohlraums und dem Permanentmagneten bzw. der Keramikplatte.Furthermore, it is advantageous that a spring, in particular plate spring, is arranged between the inner housing and the permanent magnet. Since the permanent magnet has a very brittle material behavior, a plate, in particular made of ceramic, preferably protects the permanent magnet from possible material eruptions. This plate is disposed between the permanent magnet and the spring. Thanks to the spring between the permanent magnet and the upper part of the iron core, a frictional connection to transmit a constant pressure on the iron core. In addition, the edges of the part of the iron core, which is associated with the permanent magnet, are preferably not too wide, since otherwise the magnetic field lines would have a significantly lower thickness at the part of the iron core surrounded by the coil. In a preferred embodiment, the inner housing comprises a magnet receiving cavity which is open on one side, the permanent magnet being inserted into the magnet receiving cavity. The spring is preferably located between a bottom of the magnet receiving cavity and the permanent magnet or the ceramic plate.

Alternativ bevorzugt kann anstatt der Feder das Innengehäuse durch geeignete Material- und Strukturwahl selbst federnde Eigenschaften aufweisen. Dadurch ist eine sichere Kraftübertragung auf den Permanentmagneten auch ohne der Feder gewährleistet. Zur Vermeidung einer Doppelpassung liegt hierbei bevorzugt das Innengehäuse nicht direkt auf der Halterung auf.Alternatively preferred may instead of the spring, the inner housing by suitable choice of material and structure themselves have resilient properties. This ensures a safe power transmission to the permanent magnet without the spring. To avoid a double fit, the inner housing is preferably not directly on the holder.

Ferner von Vorteil ist es, dass der Eisenkern T-förmig ausgebildet ist, wobei ein erster Teil des Eisenkerns am Permanentmagneten anliegt, wobei ein zweiter Teil des Eisenkerns sich rechtwinklig zum ersten Teil in Richtung des sensorempfindlichen Endes erstreckt, und wobei die Spule den zweiten Teil umgibt. Durch diese T-förmige Ausgestaltung ist es bevorzugt möglich, dass der erste Teil des Eisenkerns in die dem sensorempfindlichen Ende abgewandte Außenseite der Halterung eingebettet ist, wobei sich der zweite Teil des Eisenkerns durch die Halterung hindurch erstreckt und in Richtung des sensorempfindlichen Endes frei auskragt.Furthermore, it is advantageous that the iron core is T-shaped, with a first part of the iron core abutting the permanent magnet, a second part of the iron core extending at right angles to the first part in the direction of the sensor-sensitive end, and the coil forming the second part surrounds. By means of this T-shaped configuration, it is preferably possible for the first part of the iron core to be embedded in the outside of the holder facing away from the sensor-sensitive end, with the second part of the iron core extending through the holder and projecting freely in the direction of the sensor-sensitive end.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Eisenkern am sensorempfindlichen Ende über die Halterung und über das Außengehäuse hinaus.In a further advantageous embodiment, the iron core protrudes beyond the holder and beyond the outer housing at the sensor-sensitive end.

Dadurch kann der Eisenkern sehr nah an den Impulsgeber bzw. an den Zahnkranz herangeführt werden.As a result, the iron core can be brought very close to the pulse generator or to the ring gear.

Bevorzugt ist der Eisenkern am sensorempfindlichen Ende mittels eines Verbindungsteils mit dem Außengehäuse oder der Halterung verbunden, wobei ein Material des Verbindungsteils und/oder die Struktur des Verbindungsteils derart schwach ausgelegt sind, dass lediglich Kräfte quer zu einer Längsachse des Außengehäuses übertragbar sind. Diese Längsachse erstreckt sich entlang des zweiten Teils des Eisenkerns. Erfindungsgemäß kragt der zweite Teil des Eisenkerns und somit der von der Spule umgebene Teil des Eisenkerns frei aus der Halterung hervor, um somit Spannungen und Kraftflüsse in diesem Teil des Eisenkerns zu vermeiden. Um jedoch Vibrationen des Eisenkerns und einen Schmutzeintritt in den Aufnahmeraum zu vermeiden, wird bevorzugt dieses Verbindungsteil vorgesehen. Das Verbindungsteil besteht bevorzugt aus einem sehr dünnen Blech, welches lediglich die Querkräfte aufnimmt und somit Lateralschwingungen vermeidet. Das Blech wird bevorzugt über Schweißnähte mit dem Eisenkern und dem Außengehäuse verbunden. Da das Blech ausschließlich Querkräfte aufnehmen soll, wird bevorzugt eine Blechdicke von 0,05 bis 0,4 mm, insbesondere von 0,1 bis 0,2 mm, ausgewählt.Preferably, the iron core is connected at the sensor-sensitive end by means of a connecting part with the outer housing or the holder, wherein a material of the connecting part and / or the structure of the connecting part are designed so weak that only forces transversely to a longitudinal axis of the outer housing are transferable. This longitudinal axis extends along the second part of the iron core. According to the invention, the second part of the iron core, and thus the part of the iron core surrounded by the coil, projects freely out of the holder, in order thus to avoid stresses and force flows in this part of the iron core. However, in order to avoid vibration of the iron core and a dirt entering the receiving space, this connecting part is preferably provided. The connecting part is preferably made of a very thin sheet, which only absorbs the transverse forces and thus avoids lateral vibrations. The sheet is preferably connected via welds with the iron core and the outer housing. Since the sheet is to absorb only transverse forces, a sheet thickness of 0.05 to 0.4 mm, in particular from 0.1 to 0.2 mm, is preferably selected.

In bevorzugter Ausgestaltung umfasst das Außengehäuse einen elektrisch nicht-leitenden und nicht-ferromagnetischen Innenanteil und eine den Innenanteil umschließende Hülle. Die Hülle ist bevorzugt aus einem Blech gefertigt. Ferner bevorzugt untergreift das Außengehäuse, insbesondere die Hülle, die Halterung am sensorempfindlichen Ende. Das bevorzugt vorgesehene Verbindungsteil ist vorteilhafterweise mit der Hülle verschweißt.In a preferred embodiment, the outer housing comprises an electrically non-conductive and non-ferromagnetic inner portion and a shell enclosing the inner portion. The shell is preferably made of a metal sheet. Further preferably, the outer housing, in particular the casing, engages under the holder at the sensor-sensitive end. The preferred provided connecting part is advantageously welded to the shell.

Bevorzugt sind in der Halterung eine Nut oder Bohrung und/oder im Außengehäuse eine weitere Nut oder weitere Bohrung ausgebildet, um eine Verkabelung von der Spule nach außen zu führen.Preferably, a groove or bore and / or in the outer housing, a further groove or further bore are formed in the holder to guide a wiring of the coil to the outside.

Des Weiteren ist bevorzugt an einer dem sensorempfindlichen Ende abgewandten Seite zumindest eine Tasche, insbesondere Sacklochbohrung, als Werkzeugeingriff in dem Innengehäuse ausgebildet. Dadurch kann das Innengehäuse in den Hohlraum des Außengehäuses eingesetzt, insbesondere eingeschraubt, werden. Furthermore, at least one pocket, in particular blind bore, is preferably formed on the side facing away from the sensor-sensitive end as a tool engagement in the inner housing. As a result, the inner housing can be inserted into the cavity of the outer housing, in particular screwed.

Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Drehmomentsensoranordnung oder Drehzahlsensoranordnung oder Drehwinkelsensoranordnung oder Torsionssensoranordnung, umfassend zumindest einen soeben beschriebenen, induktiven Sensor sowie zumindest einen rotierenden Impulsgeber, insbesondere einen metallischen Noppen- oder Zahnkranz. Die im Rahmen des induktiven Sensors beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen finden selbstverständlich auch entsprechende Anwendung auf die Sensoranordnungen.The invention further comprises a torque sensor arrangement or speed sensor arrangement or rotation angle sensor arrangement or torsion sensor arrangement, comprising at least one inductive sensor just described and at least one rotating pulse generator, in particular a metallic knobbed or ring gear. Of course, the advantageous embodiments described in the context of the inductive sensor also find appropriate application to the sensor arrangements.

Bevorzugt kommen der induktive Sensor und die Sensoranordnungen in Flugzeugtriebwerken zur Anwendung.The inductive sensor and the sensor arrangements in aircraft engines are preferably used.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen genauer erläutert. Die begleitende Zeichnung zeigt hierzu in:The invention will be explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments. The accompanying drawing shows:

1 einen induktiven Sensor nach dem Stand der Technik, 1 an inductive sensor according to the prior art,

2 einen erfindungsgemäßen induktiven Sensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 an inductive sensor according to the invention according to a first embodiment,

3 einen erfindungsgemäßen induktiven Sensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 3 an inductive sensor according to the invention according to a second embodiment,

4 einen erfindungsgemäßen induktiven Sensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und 4 an inductive sensor according to the invention according to a third embodiment, and

5 eine Draufsicht auf einen induktiven Sensor gemäß aller Ausführungsbeispiele. 5 a plan view of an inductive sensor according to all embodiments.

Im Folgenden wird anhand der 2 ein induktiver Sensor 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.The following is based on the 2 an inductive sensor 1 described according to a first embodiment.

Der induktive Sensor 1 wird mit seinem sensorempfindlichen Ende 3 auf einen beweglichen Impulsgeber ausgerichtet. Der induktive Sensor 1 umfasst ein Außengehäuse 5 mit einem Hohlraum 6, ein in den Hohlraum 6 eingesetztes Innengehäuse 7, einen im Innengehäuse 7 festgelegten Permanentmagneten 8, einen an den Permanentmagneten 8 angrenzenden Eisenkern 9, eine den Eisenkern 9 umgebende Spule 10 sowie eine in den Hohlraum 6 eingesetzte und gegen das Außengehäuse 5 abgestützte Halterung 11.The inductive sensor 1 comes with its sensor sensitive end 3 aligned with a movable pulser. The inductive sensor 1 includes an outer housing 5 with a cavity 6 , one in the cavity 6 inserted inner housing 7 , one in the inner housing 7 fixed permanent magnet 8th , one on the permanent magnet 8th adjacent iron core 9 , one the iron core 9 surrounding coil 10 and one in the cavity 6 used and against the outer casing 5 supported bracket 11 ,

Das Außengehäuse 5 ist rotationssymmetrisch um eine Längsachse 22 ausgebildet. Das Außengehäuse 5 umfasst einen Innenanteil 23 und eine Hülle 24. Die Hülle 24 ist sehr dünn ausgestaltet und besteht bevorzugt aus einem metallischen Blech. Der Innenanteil 23 ist weder elektrisch leitend noch ferromagnetisch und besteht bevorzugt aus einer Keramik oder einem Kunststoff. Der Innenanteil 23 umfasst ein dem Hohlraum 6 zugewandtes Innengewinde 13. Das Außengehäuse 5 ist kegelförmig ausgestaltet und verjüngt sich in Richtung des sensorempfindlichen Endes 3. Dadurch kann der induktive Sensor 1 sehr nah am Impulsgeber angeordnet werden.The outer housing 5 is rotationally symmetric about a longitudinal axis 22 educated. The outer housing 5 includes an inner portion 23 and a shell 24 , The case 24 is designed very thin and preferably consists of a metallic sheet. The inner part 23 is neither electrically conductive nor ferromagnetic and is preferably made of a ceramic or a plastic. The inner part 23 includes a the cavity 6 facing internal thread 13 , The outer housing 5 is cone-shaped and tapers towards the sensor-sensitive end 3 , This allows the inductive sensor 1 be placed very close to the pulse generator.

Das Innengehäuse 7 umfasst ein Außengewinde 13. Darüber hinaus sind zwei Taschen 26 am Innengehäuse 7 vorgesehen. Diese beiden Taschen 26 dienen als Werkzeugeingriff. Dadurch kann das Innengehäuse 7 in den Hohlraum 6 eingeschraubt werden. An seiner dem sensorempfindlichen Ende 3 zugewandten Seite umfasst das Innengehäuse 7 einen einseitig offenen Magnetaufnahmehohlraum 14.The inner case 7 includes an external thread 13 , In addition, two bags 26 on the inner housing 7 intended. These two bags 26 serve as a tool intervention. This allows the inner housing 7 in the cavity 6 be screwed. At its sensor-sensitive end 3 facing side includes the inner housing 7 a unilaterally open magnet receiving cavity 14 ,

Der Permanentmagnet 8 ist in diesen Magnetaufnahmehohlraum 14 eingesetzt. Zwischen einem Boden des Magnetaufnahmehohlraums 14 und dem Permanentmagneten 8 ist eine Tellerfeder 15 eingesetzt. Zum Schutz des spröden Permanentmagneten 8 befindet sich zwischen der Tellerfeder 15 und dem Permanentmagneten 8 eine Keramikplatte 16.The permanent magnet 8th is in this magnet receiving cavity 14 used. Between a bottom of the magnet receiving cavity 14 and the permanent magnet 8th is a plate spring 15 used. To protect the brittle permanent magnet 8th is located between the plate spring 15 and the permanent magnet 8th a ceramic plate 16 ,

Der Eisenkern 9 umfasst einen ersten Teil 17 und einen zum ersten Teil 17 senkrecht stehenden zweiten Teil 18. Der erste Teil 17 liegt plan am Permanentmagneten 8 an. Der zweite Teil 18 erstreckt sich in Richtung des sensorempfindlichen Endes 3. Darüber hinaus sitzt die Spule 10 auf dem zweiten Teil 18.The iron core 9 includes a first part 17 and one to the first part 17 vertical second part 18 , The first part 17 lies flat on the permanent magnet 8th at. The second part 18 extends in the direction of the sensor-sensitive end 3 , In addition, the coil sits 10 on the second part 18 ,

Die Halterung 11 ist zweiteilig ausgeführt. Sie besteht aus einem Napfkörper 19 und einem darauf sitzenden Deckel 20. In einer dem sensorempfindlichen Ende 3 abgewandten Seite 27 des Deckels 20 ist der erste Teil 17 des Eisenkerns 9 eingebettet. Der zweite Teil 18 des Eisenkerns 9 erstreckt sich durch einen ersten Durchlass 28 im Deckel 20 in Richtung eines Aufnahmeraums 12. Dieser Aufnahmeraum 12 ist gebildet durch einen Hohlraum im Napfkörper 19 und ist verschlossen durch den Deckel 20. Am sensorempfindlichen Ende 3 erstreckt sich der zweite Teil 18 des Eisenkerns 9 durch einen zweiten Durchlass 29 im Napfkörper 19. Dieser zweite Durchlass 29 ist größer ausgeführt als ein Außenumfang des zweiten Teils 18, so dass der Eisenkern 9 berührungsfrei sich in Richtung des sensorempfindlichen Endes 3 erstrecken kann. Innerhalb des Aufnahmeraums 12 ist die Spule 10 auf dem Eisenkern 9 angeordnet. Die Dimension des Aufnahmeraums 12 ist so groß gewählt, dass der zweite Teil 18 des Eisenkerns 9 sowie die Spule 10 berührungsfrei im Aufnahmeraum 12 angeordnet ist.The holder 11 is made in two parts. It consists of a cup body 19 and a lid sitting on top 20 , In a sensor-sensitive end 3 opposite side 27 of the lid 20 is the first part 17 of the iron core 9 embedded. The second part 18 of the iron core 9 extends through a first passage 28 in the lid 20 towards a recording room 12 , This recording room 12 is formed by a cavity in the cup body 19 and is closed by the lid 20 , At the sensor-sensitive end 3 extends the second part 18 of the iron core 9 through a second passage 29 in the cup body 19 , This second passage 29 is made larger than an outer circumference of the second part 18 so that the iron core 9 Non-contact in the direction of the sensor-sensitive end 3 can extend. Inside the recording room 12 is the coil 10 on the iron core 9 arranged. The dimension of the recording room 12 is chosen so big that the second part 18 of the iron core 9 as well as the coil 10 non-contact in the recording room 12 is arranged.

Die Hülle 24 umfasst am sensorempfindlichen Ende 3 eine Untergreifung 31. Diese Untergreifung 31 erstreckt sich quer zur Längsachse 22 und stützt die Halterung 11 ab. Von dieser Untergreifung 31 erstreckt sich ein Verbindungsteil 21 bis zum Eisenkern 9. Das Verbindungsteil 21 ist bevorzugt als ringförmiges Blech ausgebildet. An Verbindungsstellen 30 ist das Verbindungsteil 21 mit dem Eisenkern 9 und mit der Hülle 24 verschweißt. Die Blechdicke des Verbindungsteils 21 ist zwischen 0,05 und 0,4 mm gewählt. Dadurch ist das Verbindungsteil 21 derart strukturschwach, so dass es lediglich Kräfte quer zur Längsachse 22 aufnehmen kann. Dadurch werden Lateralschwingungen des Eisenkerns 9 vermieden. Sämtliche Kräfte und Spannungen, die sich im Wesentlichen in Richtung der Längsachse 22 erstrecken, werden vom zweiten Teil 18 des Eisenkerns 9 nicht aufgenommen.The case 24 includes at the sensor sensitive end 3 a subterfuge 31 , This underpinning 31 extends transversely to the longitudinal axis 22 and supports the bracket 11 from. From this submission 31 extends a connecting part 21 to the iron core 9 , The connecting part 21 is preferably formed as an annular plate. At junctions 30 is the connecting part 21 with the iron core 9 and with the shell 24 welded. The sheet thickness of the connecting part 21 is chosen between 0.05 and 0.4 mm. This is the connecting part 21 so structurally weak, so that only forces transverse to the longitudinal axis 22 can record. This will cause lateral vibrations of the iron core 9 avoided. All forces and stresses that are essentially in the direction of the longitudinal axis 22 extend from the second part 18 of the iron core 9 not recorded.

Vielmehr verläuft der Kraftverlauf vom Außengehäuse 5 über das Gewinde 13 in das Innengehäuse 7. Über die Feder 15 wird der Permanentmagnet 8 belastet. Der Permanentmagnet 8 drückt auf den ersten Teil 17 des Eisenkerns 9. Der erste Teil 17 ist in dem Deckel 20 der Halterung 11 eingebettet. Die Halterung 11 wiederum ist gegen das Außengehäuse 5 abgestützt. Der zweite Teil 18 des Eisenkerns 9 kragt frei in Richtung des sensorempfindlichen Endes 3 und bleibt somit frei von Verspannungen.Rather, the force curve runs from the outer housing 5 over the thread 13 in the inner housing 7 , About the spring 15 becomes the permanent magnet 8th loaded. The permanent magnet 8th press on the first part 17 of the iron core 9 , The first part 17 is in the lid 20 the holder 11 embedded. The holder 11 in turn is against the outer casing 5 supported. The second part 18 of the iron core 9 cantilevered in the direction of the sensor-sensitive end 3 and thus remains free of tension.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des induktiven Sensors 1. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In dem Ausführungsbeispiel nach 3 erstreckt sich das Innengehäuse 7 entlang der Längsachse 22 weiter als im ersten Ausführungsbeispiel. Durch diese Ausgestaltung ergeben sich Vorteile in der Fertigung und der Montage. 3 shows a second embodiment of the inductive sensor 1 , The same or functionally identical components are provided in all embodiments with the same reference numerals. In the embodiment according to 3 extends the inner housing 7 along the longitudinal axis 22 further than in the first embodiment. This configuration results in advantages in manufacturing and assembly.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des induktiven Sensors 1. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind in allen Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Vom grundsätzlichen Aufbau entspricht der induktive Sensor 1 nach dem dritten Ausführungsbeispiel dem induktiven Sensor 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel. 4 shows a third embodiment of the inductive sensor 1 , The same or functionally identical components are provided in all embodiments with the same reference numerals. The basic structure corresponds to the inductive sensor 1 according to the third embodiment of the inductive sensor 1 according to the second embodiment.

Im dritten Ausführungsbeispiel wird auf die Feder 15 verzichtet. Das Innengehäuse 7 weist hier aufgrund von seiner Struktur und seinem Material selbst elastische Eigenschaften auf. Dadurch kann durch das Einschrauben des Innengewindes 7 eine ausreichende Spannung über den Permanentmagneten 8 auf den ersten Teil 17 des Eisenkerns 9 aufgebracht werden. Bevorzugt liegt hier das Innengehäuse 7 nicht direkt auf dem Deckel 20 auf, sondern es ist ein Luftspalt 32 vorgesehen.In the third embodiment is applied to the spring 15 waived. The inner case 7 has here due to its structure and its material itself elastic properties. This can be achieved by screwing in the internal thread 7 a sufficient voltage across the permanent magnet 8th on the first part 17 of the iron core 9 be applied. Preferably, here is the inner housing 7 not directly on the lid 20 on, but it is an air gap 32 intended.

5 zeigt eine Draufsicht auf den induktiven Sensor 1 gemäß allen Ausführungsbeispielen. Hier ist nochmals verdeutlicht, wie die zwei Taschen 26 als Werkzeugeingriff im Innengehäuse 7 vorgesehen sind. Die 2 bis 4 zeigen durch eine gestrichelte Linie eine Nut 25. 5 zeigt diese Nut 25 im Innenanteil 23 des Außengehäuses 5 in Draufsicht. Die Nut 25 erstreckt sich durch den Napfkörper 19 der Halterung 11 und den Innenanteil 23 des Außengehäuses 5 und gewährleistet eine Verkabelung der Spule 10. 5 shows a plan view of the inductive sensor 1 according to all embodiments. Here is again clarified how the two bags 26 as a tool engagement in the inner housing 7 are provided. The 2 to 4 show by a dashed line a groove 25 , 5 shows this groove 25 in the inner part 23 of the outer casing 5 in plan view. The groove 25 extends through the cup body 19 the holder 11 and the interior part 23 of the outer casing 5 and ensures cabling of the coil 10 ,

Bevorzugt wird für das Innengehäuse 7, die Halterung 11 sowie den Innenanteil 23 des Außengehäuses 5 ein nicht-leitendes und nicht-ferromagnetisches Material, insbesondere Keramik oder Kunststoff, gewählt.It is preferred for the inner housing 7 , the holder 11 as well as the inner part 23 of the outer casing 5 a non-conductive and non-ferromagnetic material, in particular ceramic or plastic, selected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Induktiver SensorInductive sensor
22
Induktiver Sensor nach dem Stand der TechnikInductive sensor according to the prior art
33
Sensorempfindliches EndeSensor sensitive end
44
Impulsgeber/ZahnkranzPulse generator / sprocket
55
Außengehäuseouter casing
66
Hohlraumcavity
77
Innengehäuseinner housing
88th
Permanentmagnetpermanent magnet
99
Eisenkerniron core
1010
SpuleKitchen sink
1111
Halterungbracket
1212
Aufnahmeraumaccommodation space
1313
Gewindethread
1414
MagnetaufnahmehohlraumMagnet receiving cavity
1515
TellerfederBelleville spring
1616
Keramikplatteceramic plate
1717
Erster Teil des EisenkernsFirst part of the iron core
1818
Zweiter Teil des EisenkernsSecond part of the iron core
1919
Napfkörpercup body
2020
Deckelcover
2121
Verbindungsteilconnecting part
2222
Längsachselongitudinal axis
2323
Innenanteilinside share
2424
Hülleshell
2525
Nut/BohrungGroove / bore
2626
Tasche/WerkzeugeingriffBag / tool engagement
2727
Abgewandte SeiteOpposite side
2828
Erster DurchlassFirst passage
2929
Zweiter DurchlassSecond passage
3030
Verbindungsstellenjoints
3131
UntergreifungUntergreifung
3232
Luftspaltair gap
3333
KunststoffüberzugPlastic coating

Claims (10)

Induktiver Sensor (1) mit einem sensorempfindlichen Ende (3), welches zur Ausrichtung auf zumindest einen beweglichen Impulsgeber (4) ausgebildet ist, umfassend – ein Außengehäuse (5) mit einem Hohlraum (6), – ein in den Hohlraum (6) eingesetztes, elektrisch nicht-leitendes und nicht-ferromagnetisches Innengehäuse (7), – einen am oder im Innengehäuse (7) festgelegten Permanentmagneten (8), – einen an den Permanentmagneten (8) angrenzenden Eisenkern (9), – eine den Eisenkern (9) umgebende Spule (10), und – eine in den Hohlraum (6) eingesetzte und gegen das Außengehäuse (5) abgestützte, elektrisch nicht-leitende und nicht-ferromagnetische Halterung (11), wobei ein dem Permanentmagneten (8) zugewandtes Ende des Eisenkerns (9) in der Halterung (11) abgestützt ist und der von der Spule (10) umgebene Teil des Eisenkerns (9) aus der Halterung (11) auskragt.Inductive sensor ( 1 ) with a sensor-sensitive end ( 3 ), which for alignment on at least one movable pulse generator ( 4 ), comprising - an outer housing ( 5 ) with a cavity ( 6 ), - one in the cavity ( 6 ) used, electrically non-conductive and non-ferromagnetic inner housing ( 7 ), - one on or in the inner housing ( 7 ) permanent magnets ( 8th ), - one at the permanent magnet ( 8th ) adjacent iron core ( 9 ), - one the iron core ( 9 ) surrounding coil ( 10 ), and - one in the cavity ( 6 ) and against the outer housing ( 5 ) supported, electrically non-conductive and non-ferromagnetic support ( 11 ), wherein a permanent magnet ( 8th ) facing the end of the iron core ( 9 ) in the holder ( 11 ) and that of the coil ( 10 ) surrounded part of the iron core ( 9 ) from the holder ( 11 ) protrudes. Induktiver Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halterung (11) ein Aufnahmeraum (12) ausgebildet ist, wobei die Spule (10) und der von der Spule (10) umgebene Teil des Eisenkerns (9) ohne Berührung zur Halterung (11) in dem Aufnahmeraum (12) angeordnet sind.Inductive sensor according to claim 1, characterized in that in the holder ( 11 ) a recording room ( 12 ) is formed, wherein the coil ( 10 ) and that of the coil ( 10 ) surrounded part of the iron core ( 9 ) without touching the holder ( 11 ) in the recording room ( 12 ) are arranged. Induktiver Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (11) einen den Aufnahmeraum (12) für die Spule (10) bildenden Napfkörper (19) und einen separaten, den Eisenkern (9) abstützenden Deckel (20) umfasst.Inductive sensor according to claim 2, characterized in that the holder ( 11 ) one the receiving space ( 12 ) for the coil ( 10 ) forming cup body ( 19 ) and a separate, the iron core ( 9 ) supporting lid ( 20 ). Induktiver Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (7) in den Hohlraum (6) des Außengehäuses (5) eingeschraubt ist.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the inner housing ( 7 ) in the cavity ( 6 ) of the outer housing ( 5 ) is screwed. Induktiver Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (15), insbesondere Tellerfeder, zwischen dem Innengehäuse und dem Permanentmagneten (8) angeordnet ist.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a spring ( 15 ), in particular disc spring, between the inner housing and the permanent magnet ( 8th ) is arranged. Induktiver Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern (9) T-förmig ausgebildet ist, wobei ein erster Teil (17) des Eisenkerns (9) am Permanentmagneten (8) anliegt, wobei ein zweiter Teil (18) des Eisenkerns (9) sich rechtwinklig zum ersten Teil (17) in Richtung des sensorempfindlichen Endes (3) erstreckt, und wobei die Spule (10) den zweiten Teil (18) umgibt.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the iron core ( 9 ) Is T-shaped, with a first part ( 17 ) of the iron core ( 9 ) on the permanent magnet ( 8th ), with a second part ( 18 ) of the iron core ( 9 ) at right angles to the first part ( 17 ) in the direction of the sensor-sensitive end ( 3 ), and wherein the coil ( 10 ) the second part ( 18 ) surrounds. Induktiver Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern (9) am sensorempfindlichen Ende (3) über die Halterung (11) und das Außengehäuse (5) hinausragt.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the iron core ( 9 ) at the sensor-sensitive end ( 3 ) over the bracket ( 11 ) and the outer housing ( 5 protrudes). Induktiver Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am sensorempfindlichen Ende (3) der Eisenkern (9) mittels eines Verbindungsteils (21) mit dem Außengehäuse (5) verbunden ist, wobei ein Material des Verbindungsteils (21) und/oder die Struktur des Verbindungsteils (21) derart schwach ausgelegt sind, dass lediglich Kräfte quer zu einer Längsachse (22) des Außengehäuses (5) übertragbar sind.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at the sensor-sensitive end ( 3 ) the iron core ( 9 ) by means of a connecting part ( 21 ) with the outer housing ( 5 ), wherein a material of the connecting part ( 21 ) and / or the structure of the connecting part ( 21 ) are designed so weak that only forces transverse to a longitudinal axis ( 22 ) of the outer housing ( 5 ) are transferable. Induktiver Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halterung (11) eine Nut oder Bohrung (25) und/oder im Außengehäuse (5) eine weitere Nut oder weitere Bohrung (25) ausgebildet sind, um eine Verkabelung von der Spule (10) nach außen zu führen.Inductive sensor according to one of the preceding claims, characterized in that in the holder ( 11 ) a groove or bore ( 25 ) and / or in the outer housing ( 5 ) another groove or hole ( 25 ) are adapted to a wiring of the coil ( 10 ) to lead to the outside. Drehmomentsensoranordnung oder Drehzahlsensoranordnung oder Drehwinkelsensoranordnung oder Torsionssensoranordnung, umfassend zumindest einen induktiven Sensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest einen rotierenden Impulsgeber (4), insbesondere einen metallischen Noppen- oder Zahnkranz.A torque sensor arrangement or a speed sensor arrangement or a rotation angle sensor arrangement or a torsion sensor arrangement, comprising at least one inductive sensor ( 1 ) according to one of the preceding claims and at least one rotating pulse generator ( 4 ), in particular a metallic knob or ring gear.
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