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Die Erfindung betrifft eine Drehwinkelmessvorrichtung zur Messung eines Absolutwinkels über einen Winkelbereich von mehr als 360°, mit mindestens einer Magnetanordnung, die um zwei verschiedene Drehachsen drehbar gelagert ist, wobei die Drehbewegungen verschiedene Drehfrequenzen aufweisen, die in einem festen Übersetzungsverhältnis zueinander stehen, wobei die Drehbewegungen der Magnetanordnung(en) von Magnetsensoren erfasst und nach dem Noniusprinzip ausgewertet werden, um einen resultierenden Absolutwinkel zu bestimmen, und wobei die durch die Drehbewegungen um beide Drehachsen resultierenden Magnetfeldänderungen durch einen elektronischen Magnetsensorschaltkreis an einem einzigen Messort erfasst werden.
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Eine derartige Drehwinkelmessvorrichtung ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2005 013 037 U1 bekannt. Zu dieser Messvorrichtung gehört ein Drehsensor zur Erfassung eines Drehwinkels, umfassend ein erste Winkelcodierungen aufweisendes erstes Drehelement und ein mit dem ersten Drehelement über ein Getriebe verbundenes, zweite Winkelcodierungen aufweisendes zweites Drehelement, ein Erfassungsmittel zur Lageerfassung der Winkelcodierungen beider Drehelemente und eine mit dem Erfassungsmittel verbundene Auswerteschaltung zur Ermittlung eines Drehwinkels des ersten und/oder des zweiten Drehelements aus der Lage der erfassten Winkelcodierungen.
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Die deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 043 480 A1 beschreibt eine Anordnung zur Erfassung von Drehwinkeln an einem drehenden Bauteil mit magnetischen Gebern und Hallschaltern als Sensoren, wobei die Geber in Abhängigkeit von der Drehwinkeländerung des drehenden Bauteils magnetische Polwechsel erzeugen. Die Verteilung der Polwechsel auf dem Drehkreis ist so angeordnet, dass in Verbindung mit den korrespondierend zum Drehkreis angeordneten Hallschaltern ein fehlersicherer Graycode realisiert ist.
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Die Druckschrift
US 2008 / 0 018 329 A1 bezieht sich auf einen Drehwinkeldetektor zur Erfassung von Drehwinkeln einer Fahrzeuglenkwelle. Zu diesem Zweck sind ein erster Erfassungskopf und ein zweiter Erfassungskopf senkrecht zu einem Rotor angeordnet, und ein Stirnrad, das außerhalb des Umfangs des ersten Erfassungskopfes ausgebildet ist, kann in ein Stirnrad eingreifen, das an der Unterseite des Umfangs des Rotors ausgebildet ist. Dadurch kann der erste Erfassungskopf mit einer vereinfachten Konfiguration versehen werden, bei der magnetische Sensoren zusammen mit einem Steuergerät auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet sind.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 033 236 A1 ist eine Drehwinkelmessvorrichtung bekannt, die mit mindestens zwei Magnetsensoren unter Verwendung des Noniusprinzips einen absoluten Drehwinkel erfassen kann. Aus der Schwebung zwischen zwei unterschiedlich frequenten Einzeldrehungen lassen sich absolute Winkel bestimmen, die über die jeweils 360° einer Einzeldrehung hinausgehen. Dabei werden unter zwei verschieden großen Messrädern mit elektronischen Hallsensoren zwei Winkel erfasst, die zur Erfassung eines Absolutwinkels am gemeinsamen Antriebsrad um die zu messende Drehachse kombiniert werden können. Die beiden Messräder, die separat und in derselben Ebene gelagert sind, werden zum Beispiel über die Verzahnung eines Zahnradgetriebes oder die Haftreibung einer Gummibeschichtung angetrieben und stehen so zueinander in einem festen Übersetzungsverhältnis.
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Nachteilig an bekannten Drehwinkelmessvorrichtungen, die das Noniusprinzip verwenden, ist, dass mehrere Sensoren an verschiedenen Anbauorten zur Anwendung kommen, welche einen relativ großen Kostenaufwand und Platzbedarf erfordern.
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Es stellte sich die Aufgabe, eine Drehwinkelmessvorrichtung zu schaffen, bei der der Aufwand an Kosten und Bauraum deutlich verringert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine einzige Magnetanordnung vorgesehen ist, die um zwei zueinander nichtparallele Drehachsen drehbar gelagert ist, und dass der virtuelle Schnittpunkt der Drehachsen mit dem Messort zusammenfällt.
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Die Erfindung sieht die Erfassung mehrerer Drehbewegungen an einem gemeinsamen Messort und durch einen einzigen Messchip vor. Durch die Verringerung der Anzahl der benötigten Sensoren auf einen einzigen können so Bauraum und Materialkosten eingespart werden.
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Als Magnetsensorschaltkreis kann vorteilhaft ein 3D-Hallsensor vorgesehen sein, welcher die räumliche Lage eines Magnetfeldvektors erfasst, deren Wert in eindeutiger Beziehung zum zu erfassenden Absolutwinkel steht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Drehsysteme derart gekoppelt sind, dass das eine Drehsystem an dem anderen Drehsystem gelagert ist. Hierdurch wird nur noch eine einzige Magnetanordnung benötigt, die dann nicht nur eine zweidimensionale Drehbewegung, beispielsweise in der xy-Ebene, ausführt, sondern eine Drehbewegung im dreidimensionalen Raum, die zur Auswertung in eine ebene Drehbewegung, etwa in der xy-Ebene, und in eine unterschiedlich frequente Drehbewegung mit einem z-Richtungsanteil zerlegt wird. Hierdurch wird es möglich, auch die mechanischen Komponenten besonders kompakt auszuführen.
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Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert werden. Hierbei zeigen die 1 bis 8 sowie 10 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehwinkelmessvorrichtung. Zum Ausführungsbeispiel der 8 sind in der 9 die vom Magnetsensorschaltkreis 5 erfassten räumlichen Magnetfeldkomponenten über mehrere Umdrehungen des Antriebsrads 3 dargestellt.
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Alle dargestellten Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Drehwinkelmessvorrichtungen weisen jeweils einen dreidimensional messenden Magnetsensorschaltkreis 5 auf, der durch einen einzigen Sensorchip und vorzugsweise als ein 3D-Hallsensor ausgeführt ist.
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Zur Realisierung eines Noniusprinzips sind jeweils zwei Drehsysteme vorgesehen, die durch ein gemeinsames Antriebsrad 3 angetrieben werden. Die Drehsysteme weisen, außer bei der Drehwinkelmessvorrichtung gemäß der 10, jeweils zwei angetriebene Messräder 1, 2 auf.
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Die miteinander gekoppelten Drehsysteme beeinflussen gemeinsam die Position wenigstens einer Magnetanordnung 7, 8, die jeweils aus einem oder mehreren, insbesondere mechanisch miteinander verbundenen, gemeinsam auslenkbaren Magneten bestehen kann. Die Magnete sind dabei vorzugsweise Permanentmagnete aus einem ferromagnetischen Material.
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Durch den elektronischen Magnetsensorschaltkreis 5 wird die Lage eines am Messort erfassbaren, durch die wenigstens eine Magnetanordnung 7, 8 erzeugten Magnetfeldvektors räumlich aufgelöst. Da der Magnetfeldvektor (vereinfachend für den Vektor der magnetischen Flussdichte) durch jeweils beide Drehsysteme beeinflusst ist und zumindest über einen vorgesehenen Messbereich, der sich über mehrere Umdrehungen erstreckt, eindeutig vom absoluten Drehwinkel des Antriebsrads 3 abhängt, kann aus den vom Magnetsensorschaltkreis 5 erfassten drei räumlichen Magnetfeldkomponenten eindeutig auf die Stellung der Drehsysteme und damit auf den absoluten Drehwinkel zurückgerechnet werden. Die Berechnungsalgorithmen, die hier nicht im Detail dargestellt sind, hängen dabei von der jeweiligen konstruktiven Ausgestaltung der Messvorrichtung ab. Es ist auch möglich, die funktionale Beziehung zwischen dem erfassten Magnetfeldvektor und der absoluten Drehstellung des Antriebsrads 3 in einem Kennfeld in einer zum Magnetsensorschaltkreis 5 gehörenden Auswerteschaltung abzulegen und von dort als jeweiliges Messergebnis auszulesen. Die Auswertung, unabhängig davon, ob direkt berechnet oder über Kennfeld ermittelt, kann im Magnetsensorschaltkreis 5 intern oder in einem separaten Schaltkreis extern vorgenommen werden.
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Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Drehwinkelmessvorrichtung funktionieren alle nach dem vorgenannten Grundprinzip und unterscheiden sich insbesondere in der konstruktiven Ausgestaltung der Drehsysteme, also der Messräder 1, 2 und der Magnetanordnungen 7, 8. Nachfolgend soll daher besonders auf die konstruktiven Besonderheiten und vorteilhaften Eigenschaften der verschiedenen Ausführungen eingegangen werden. Dabei sind gleiche oder in ihrer Funktion vergleichbare Komponenten jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei den Drehwinkelmessvorrichtungen, die in den 1 bis 4 dargestellt sind, kommen jeweils zwei Messräder 1, 2 mit integrierten Magnetanordnungen 7, 8 zur Anwendung. Die 1 und 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel in drei verschiedenen Ansichten. Die Ansichten a) und b) stellen dabei schematisch eine Drehwinkelmessvorrichtung in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht dar. Die Ansichten c) verdeutlichen die Konstruktion der verwendeten Messräder 1, 2 mit den zugehörigen Magnetanordnungen 7, 8. Zu den 1, 2 ist jeweils ein System von Koordinatenachsen dargestellt, deren Achsenrichtungen sich jeweils auf die Ansichten b) und c) beziehen.
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Die 1 zeigt eine Drehwinkelmessvorrichtung mit zwei als Zahnräder ausgeführten Messrädern 1, 2, die durch ein, ebenfalls als Zahnrad ausgebildetes Antriebsrad 3 angetrieben werden. Das Antriebsrad 3 ist geteilt, das heißt, es weist zwei miteinander verbundene Ebenen mit unterschiedlichen Radien auf. Die Radien des Antriebsrads 3 sind so ausgeführt, dass sie die ebenfalls unterschiedlichen Radien der Messräder 1, 2 ausgleichen, so dass die Drehachsen 9, 10 der Messräder 1, 2 in z-Richtung zueinander fluchtend ausgerichtet sind.
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Wie die Ansicht b) der 1 andeutet, befindet sich ein Magnetsensorschaltkreis 5, vorzugsweise ausgeführt als 3D-Hallsensor, auf einem Schaltungsträger 6 genau zwischen den beiden Messrädern 1, 2. Der Magnetsensorschaltkreis 5 wertet die Positionen von zwei an den Messrädern 1, 2 angeordneten Magnetanordnungen 7, 8 aus, die, wie aus der Ansicht c) ersichtlich ist, aus an den Messrädern 1, 2 paarweise angeordneten Magneten bestehen, welche etwa entlang von Kreissehnen der Messräder 1, 2 ausgerichtet sind.
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Die überlagerten Magnetfelder der Magnetanordnungen 7, 8 ergeben mit der Drehung der Messräder 1, 2 variierende Beträge der vom Magnetsensorschaltkreis 5 erfassten x-, y- und z-Komponenten des resultierenden Magnetfeldvektors. Die unterschiedliche Drehfrequenz der Magnetanordnungen 7, 8 an beiden Messrädern und ihre jeweilige Lage relativ zueinander liefern die entscheidende Verlaufsänderung des resultierenden Feldrichtungsvektors im Raum über die jeweiligen Drehrunden. Aus allen drei räumlichen Komponenten x, y, z des Magnetfeldvektors zusammen wird durch eine nicht dargestellte Auswerteschaltung über ein Kennfeld oder die absoluten Stellungen der beiden Messräder 1, 2 die absolute Stellung des Antriebsrades 3 ermittelt. Da die Drehungen der beiden Messräder 1, 2 durch das Antriebsrad 3 über ein festes Übersetzungsverhältnis miteinander verknüpft sind, kann mittels des bekannten Noniusprinzips die absolute Umdrehungszahl des Antriebsrads 3 bestimmt werden.
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Eine Ausführungsvariante der in der 1 abgebildeten Drehwinkelmessvorrichtung zeigt die 2. Hierin sind die Drehachsen 9, 10 der beiden Messräder 1, 2 nicht zueinander fluchtend angeordnet, sondern weisen einen parallelen axialen Versatz auf. Das Antriebsrad 3 ist hier ungeteilt ausgeführt und daher einfacher herzustellen und kostengünstiger als das in der 1 dargestellte Antriebsrad.
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Die 3 und 4 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele einer Drehwinkelmessvorrichtung in jeweils einer Draufsicht a) und einer Seitenansicht b). Gemäß dieser Figuren können entweder eines oder beide Messräder 1, 2 orthogonal zum Antriebsrad 3 stehen. Das Antriebsrad 3 und die Messräder 1, 2 sind hierzu beispielhaft als Kegelzahnräder ausgeführt.
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In der Ausführung gemäß der 3 ist das erste Messrad 1 senkrecht zum geteilten Antriebsrad 3 ausgerichtet, während das zweite Messrad 2 eine parallele Drehachse zum Antriebsrad 3 aufweist. Der Magnetsensorschaltkreis 5 ist auf einem Schaltungsträger 6 parallel zum zweiten Messrad 2 angeordnet. Das erste Messrad 1 liefert hier den z-Anteil des vom Magnetsensorschaltkreis 5 erfassten Magnetfeldvektors.
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In der 4 sind beide Messräder 1, 2 orthogonal zum Antriebsrad 3 derart angeordnet, dass ihre Drehachsen kollinear zusammenfallen. Auch der Schaltungsträger 6 mit dem Magnetsensorschaltkreis 5 ist senkrecht zum Antriebsrad 3 ausgerichtet. Trotz des abweichenden Aufbaus ist die Signalerfassung vollständig analog zu der des Ausführungsbeispiels der 1.
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Eine weitere Verbesserung einer Drehwinkelmessvorrichtung wird durch die Lagerung eines Drehsystems an einem anderen Drehsystem erreicht. Dadurch wird nur noch eine einzige Magnetanordnung benötigt, die dann nicht nur eine zweidimensionale Drehbewegung, zum Beispiel in der xy-Ebene, ausführt, sondern eine Drehbewegung im dreidimensionalen Raum. Diese Bewegung lässt sich in eine ebene Drehbewegung, beispielsweise in der xy-Ebene, und in eine unterschiedlich frequente Drehbewegung mit einem z-Richtungsanteil zerlegen. Ausführungsbeispiele hierzu sind in den 5 bis 8 und 10 schematisch dargestellt.
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Die 5 zeigt eine Drehwinkelmessvorrichtung mit einem geteilten Antriebsrad 3, welches zwei Messräder 1, 2 antreibt. Der Aufbau ähnelt damit der in der 1 dargestellten Ausführung. Allerdings ist der Magnetsensorschaltkreis 5 hier nicht zwischen, sondern stattdessen oberhalb der beiden Messräder 1, 2 angeordnet. Dieses ermöglicht es, die beiden Messräder 1, 2 auf einer gemeinsamen Drehachse 11 zu lagern. In der Ansicht b) ist das erste Messrad 1 in einer Draufsicht dargestellt. Die Magnetanordnung 7 am ersten Messrad 1 besteht aus zwei sich gegenüber stehenden Magneten, die jedoch nicht, wie bei der Ausführung gemäß der 1, fix angeordnet, sondern in z-Richtung beweglich eingelassen sind. Das zweite Messrad 2 mit differenter Drehfrequenz enthält keine Magnete, sondern liefert über eine schräg eingelassene, ringförmige Ebene 12 eine Auslenkung der am Messrad 1 beweglichen Magnete in z-Richtung.
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Bei einer Drehung des Antriebsrads 3 ergibt sich aus der Winkelstellung des ersten Messrads 1 am Anbauort des Magnetsensorschaltkreises 5 ein in der xy-Ebene variierendes Signal. Durch das zweite Messrad 2 ergibt sich zudem in der dazu senkrechten z-Richtung eine Variation der Lage der Magnete, wodurch am Magnetsensorschaltkreis 5 zusätzlich eine magnetische z-Komponente verfügbar wird. Diese Informationen zusammen legen wiederum die genaue Lage der Messräder 1, 2 innerhalb einer Umdrehung und damit auch die Winkelposition des Antriebsrads 3 über mehrere Umdrehungen hinweg fest.
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Die 6 zeigt eine doppelt gelagerte Magnetanordnung 7 mit zwei mechanischen Mitnahmen. Die Magnetanordnung 7 ist in einem ersten Drehsystem gelagert, das durch das obere Messrad 1 gebildet ist, und wird von einem unteren Messrad 2 als zweiten Drehsystem von einem Mitnehmer 13 angetrieben. Der Mitnehmer 13 ist durch einen runden Zapfen 25 ausgeführt, der in einer Hülse 26 gelagert ist. Der Zapfen 25 kann sich innerhalb der Hülse 26 drehen und außerdem in der Hülse 26 auf und ab bewegen. Die Anbindung der Magnetanordnung 7 an den Mitnehmer 13 erfolgt über ein Kugellager 24.
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Das erste Messrad 1 ändert die Lage der schräg ausgerichteten Magnetanordnung 7 im Raum, während das zweite Messrad 2, bei gegebener räumlicher Lage, die Magnetpolarität variiert. Die vom Magnetsensorschaltkreis 5 erfasste Lage des Magnetfeldvektors hängt damit in eindeutiger Weise von der Stellung beider Messräder 1, 2 ab, was wiederum die eindeutige Bestimmung des absoluten Umdrehungswinkels des Antriebsrads 3 ermöglicht.
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Eine in Funktion und Aufbau zum Beispiel der 6 ähnliche Ausführung zeigt die 7. Statt eines mechanischen Mitnehmers 13 ist hier am Messrad 2 ein Mitnahmemagnet 14 vorgesehen, der an die Magnetanordnung 7 ankoppelt und die Magnetanordnung 7 bei einer Drehung des Messrads 2 mitdreht. Durch den Verzicht auf eine körperliche mechanische Kopplung durch einen mechanischen Mitnehmer wird eine verbesserte Lagerung beider Drehsysteme erreicht. Eventuell in Kauf zu nehmen ist ein möglicher Schlupf, der sich aus durch die magnetische Mitnahme bei schneller Drehung ergeben kann.
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Eine weitere vorteilhafte Drehwinkelmessvorrichtung ist in der 8 wiedergegeben. Ein erstes Messrad 1, welches eine Magnetanordnung 7 trägt, ist als Reibrad oder, wie hier dargestellt, als Zahnrad mit einer Kegelverzahnung 17 ausgebildet. Ein zweites Messrad 2, welches durch ein Antriebsrad 3 angetrieben wird, weist einen Sockel 15 auf, an dem das erste Messrad 1 drehbar gelagert ist. Die Drehachsen 9, 10 des ersten Messrads 1 und des zweiten Messrads 2 stehen schiefwinklig zueinander und schneiden sich am Messort eines Magnetsensorschaltkreises 5. Das erste Messrad 1 wird indirekt durch die Drehung des zweiten Messrads 2 angetrieben, da die Kegelverzahnung 17 des ersten Messrads 1 im Eingriff mit der Innenverzahnung 18 eines feststehenden Kranzes 16 ist und an dieser Innenverzahnung 18 abrollt.
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Es sei beispielhaft angenommen, dass die Kegelverzahnung 17 des ersten Messrads 1 siebenundzwanzig Zähne und die Innenverzahnung 18 des Kranzes 16 dreiunddreißig Zähne aufweise; das Zähneverhältnis sei also 9:11. Es sei weiterhin angenommen, dass das Übersetzungsverhältnis vom Antriebsrad 3 zum zweiten Messrad 2,75:1 betrage; das Magnetfeld taumelt daher während vier Umdrehungen des Antriebsrads 3 elfmal. Durch die Lagerung des Messrads 1 im unteren Messrad 2 dreht sich die Magnetanordnung im ersten Messrad 1 genau zweimal bei vier Umdrehungen des Antriebsrads, da 4 * 2,75 * (1- 9/11) = 2.
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Nach vier Umdrehungen des Antriebsrads 3 bzw. zwei Umdrehungen des ersten Messrads 1 oder elf Umdrehungen des zweiten Messrads 2 wiederholen sich die in der 9 dargestellten, vom Magnetsensorschaltkreis 5 erfassten Muster. Die gemessene z-Komponente schwingt während vier Umdrehungen des Antriebsrads 3 elfmal zwischen ihren konstruktionsbedingten Maxima, bevor sich das in xy-Ebene projizierte und gemessene Magnetfeld zweimal gedreht hat und sich die Kombinationsperiode wiederholt. Der arctan (x/y) gibt dabei den Drehwinkel des Magnetfeldvektors innerhalb der xy-Ebene an.
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In diesem Beispiel kann also die Frequenz der schwingenden z-Komponente als zweite Drehfrequenz für ein Noniusverfahren herangezogen werden, um die Absolutwinkelstellung des Antriebsrades 3 mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können. Die erste Drehfrequenz wird allein durch das sich drehende Magnetfeld in der xy-Ebene bestimmt
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Auch die mit 8 beschriebene Messanordnung kann konstruktiv vielfach vorteilhaft variiert werden, beispielsweise dadurch, dass der Kranz 16 mit der Innenverzahnung 18 ersetzt oder sogar kombiniert wird mit einem obenliegenden Zahn- oder Reibteller, auf dem das Messrad 1 mit dem Magnetsystem und entsprechender waagerechter Zahn- oder Reibfläche abläuft. Vorteile sind wegen eines günstigeren kleineren Winkels zwischen Messrad 1 und oberem Zahn- oder Reibteller ein reibungsärmerer Lauf und, bei Kombination beider orthogonal zueinander stehenden Laufflächen, eine verbesserte und damit präzisere Lagerung der gesamten Messanordnung.
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Ein weiterer Aufbau einer Drehwinkelmessvorrichtung ist in der 10 wiedergegeben, die sich gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungen vorteilhaft durch die Einsparung eines Messrads auszeichnet. Der Magnetsensorschaltkreis 5 ist hier auf einem Leiterplattendom oder auf einer Folie abseits der Leiterplatte 6, die die übrigen elektronischen Komponenten trägt, angeordnet.
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Die Drehwinkelmessvorrichtung weist eine ringförmige Magnetanordnung 7 mit zwei radial zum Ringmittelpunkt ausgerichteten und einander gegenüberstehenden ungleichnamige Magnetpolen auf, die im Inneren eines Messrads 1 verkippbar an einem Kugelbock 22 gelagert ist. Die Magnetanordnung 7 wird zudem durch Mitnehmerstreben 20 des Messrads 1 gehalten, welche durch Langlöcher 21 an der Magnetanordnung 7 hindurchgeführt sind, wodurch die Magnetanordnung 7 mit der Drehung des Messrads 1 mitgeführt wird.
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Die Magnetanordnung 7 wird dadurch gedreht, dass das Messrad 1 über eine Verzahnung 23 von dem Antriebsrad 3 angetrieben wird. Das Antriebsrad 3 bildet durch eine eingeformte Schraubenfeder 19 aus Stahl einen Magnetantrieb aus. Wie die 10 schematisch zeigt, richtet sich die Magnetanordnung 7 an einer Windung der Schraubenfeder 19 aus, und bleibt auch bei einer Drehung des Antriebsrads 3 daran ausgerichtet, so dass die Magnetanordnung 7 mit der Drehung des Antriebsrads 3 eine relativ schnelle Drehbewegung und eine im Vergleich dazu langsame Kippbewegung ausführt.
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Der Magnetsensorschaltkreis 5 befindet sich zentral zwischen den Magnetpolen der Magnetanordnung 7, so dass sich in jeder Lage der Magnetanordnung 7 die Dreh- und Kippachsen 9, 10 am Messort des Magnetsensorschaltkreises 5 schneiden. Der Magnetsensorschaltkreis 5 erfasst die Drehbewegung der Magnetanordnung 7 anhand der xy-Komponenten als resultierenden Winkel in der xy-Ebene, während die Verkippung eine für das Noniusverfahren nötige zweite Drehfrequenz und damit verbundene Winkeländerungen zur z-Achse bewirkt.
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Für vier Runden des Antriebsrads 3 und einer Übersetzung von 3:1 müssen im Magnetsensorschaltkreis 5 zwölf Positionen über beispielsweise ± 18° Verkippung unterschieden werden. Damit stehen 36'/12 = 3° Verkippung pro Runde des Messrades 1 als Störabstand für die Messung der Winkeländerung an der z-Achse zur Verfügung.
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Eine vorteilhafte Besonderheit dieser Ausführungsform ist der Magnetantrieb direkt durch das Antriebsrad 3. Vorteilhaft ist insbesondere auch die Anordnung des Magnetsensorschaltkreises 5 zwischen den Magnetpolen der Magnetanordnung 7 zur Erhöhung der magnetischen Flussdichte am Messort des Magnetsensorschaltkreises 5. Durch die Anordnung des Magnetsensorschaltkreises 5 direkt zwischen den Magnetpolen wird neben einer hohen magnetischen Flussdichte am Messort zudem ein sehr homogenes, abstandsunabhängiges Magnetfeld erreicht, wodurch eine besonders genaue Magnetfelderfassung möglich wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Messrad
- 2
- zweites Messrad
- 3
- (Code- und) Antriebsrad
- 4
- Drehachse (der Messräder)
- 5
- Magnetsensorschaltkreis
- 6
- Schaltungsträger (Leiterplatte)
- 7
- erste Magnetanordnung
- 8
- zweite Magnetanordnung
- 9
- erste Drehachse
- 10
- zweite Drehachse (auch Kippachse)
- 11
- gemeinsame Drehachse
- 12
- ringförmige Ebene
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Mitnahmemagnet
- 15
- Sockel
- 16
- Kranz
- 17
- Kegelverzahnung
- 18
- Innenverzahnung
- 19
- Schraubenfeder
- 20
- Mitnehmerstreben
- 21
- Langloch
- 22
- Kugelbock
- 23
- Verzahnung
- 24
- Kugellager
- 25
- Zapfen
- 26
- Hülse
