DE102016215620A1 - Actuator with a rotation angle sensor - Google Patents

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Pavel Klestil
Milos Hlavka
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stellorgan (1, 1a, 1b) mit einem Drehwinkelsensor (2). Der Drehwinkelsensor (2) umfasst ein erstes Element (3), ein zweites Element (4), ein Sensorelement (5) und einen Magnethalter (7), welcher einen Magneten (6) wenigstens teilweise umschließt und fixiert. Dabei sind das erste Element (3) und das zweite Element (4) um eine sich in einer axialen Richtung (A) erstreckende Achse (8) relativ zueinander verdrehbar. Dabei ist das Sensorelement (5) mit dem zweiten Element (4) verbunden. Dabei ist vorgesehen dass der Magnethalter (7) drehfest mit dem ersten Element (3) verbunden ist und relativ zum ersten Element (3) in der axialen Richtung (A) verlagerbar ist, wobei der Magnethalter (7) mittels wenigstens eines Federelements (9, 91, 92, 93) vom ersten Element (3) in Richtung auf das zweite Element (4) hin gedrückt oder gezogen wird.The invention relates to an actuator (1, 1a, 1b) with a rotation angle sensor (2). The rotation angle sensor (2) comprises a first element (3), a second element (4), a sensor element (5) and a magnet holder (7) which at least partially surrounds and fixes a magnet (6). In this case, the first element (3) and the second element (4) are rotatable relative to each other about an axis (8) extending in an axial direction (A). In this case, the sensor element (5) is connected to the second element (4). It is provided that the magnet holder (7) is rotatably connected to the first element (3) and relative to the first element (3) in the axial direction (A) is displaceable, wherein the magnet holder (7) by means of at least one spring element (9, 91, 92, 93) is pushed or pulled towards the second element (4) by the first element (3).

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Stellorgane mit einem Drehwinkelsensor bekannt. Derartige Stellorgane mit einem Drehwinkelsensor umfassen häufig ein erstes Element und ein zweites Element sowie ein Sensorelement und einen Magnethalter, welcher einen Magnet wenigstens teilweise umschließt und fixiert. Dabei können das erste Elemente und das zweite Element um eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Achse relativ zueinander verdrehbar ausgebildet sein. Dabei ist das Sensorelement mit dem einen Element, beispielsweise dem zweiten Element, verbunden und der Magnet mit dem anderen, beispielsweise dem ersten Element, verbunden.Actuators with a rotation angle sensor are known from the prior art. Such actuators with a rotation angle sensor often comprise a first element and a second element and a sensor element and a magnet holder, which at least partially surrounds and fixes a magnet. In this case, the first element and the second element may be designed to be rotatable relative to each other about an axis extending in an axial direction. In this case, the sensor element is connected to the one element, for example the second element, and the magnet is connected to the other, for example the first element.

Ein derartiges Stellorgan mit einem Drehwinkelsensor ist beispielsweise aus der DE 10 2007 037 215 A1 bekannt.Such actuator with a rotation angle sensor is for example from the DE 10 2007 037 215 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass der Abstand zwischen dem Magneten und dem Sensorelement entlang der axialen Richtung eine entscheidende Rolle für die Messgenauigkeit des Drehwinkels des ersten Elements relativ zum zweiten Element darstellt. Häufig ist zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element, insbesondere zwischen dem Magnethalter und dem darin befestigten Magneten einerseits und dem zweiten Element bzw. dem daran befestigten Sensorelement ein Abstand vorgesehen. Herstellungstechnisch bedingt kann es sehr aufwendig sein, die Fertigungstoleranzen des Abstandes zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element sehr präzise einzustellen. Eine sehr genaue Einstellung des Abstandes ist zwar möglich, jedoch erfordert dies aufwendige und damit teure Qualitätskontrollen bzw. Fertigungswerkzeuge.The invention is based on the recognition that the distance between the magnet and the sensor element along the axial direction is a decisive factor for the measurement accuracy of the angle of rotation of the first element relative to the second element. Frequently, a gap is provided between the first element and the second element, in particular between the magnet holder and the magnet fastened therein on the one hand and the second element or the sensor element attached thereto. Due to manufacturing technology, it can be very expensive to set the manufacturing tolerances of the distance between the first element and the second element very precisely. A very accurate adjustment of the distance is possible, but this requires expensive and therefore expensive quality controls and production tools.

Es kann daher ein Bedarf bestehen, ein Stellorgan mit einem Drehwinkelsensor bereitzustellen, welcher besonders einfach herzustellen ist und gleichzeitig eine sehr hohe Messgenauigkeit bereitstellt.There may therefore be a need to provide an actuator with a rotation angle sensor which is particularly easy to manufacture and at the same time provides a very high measurement accuracy.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß des unabhängigen Anspruchs gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject matter of the present invention according to the independent claim. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Stellorgan mit einem Drehwinkelsensor vorgeschlagen. Der Drehwinkelsensor umfasst dabei ein erstes Element, ein zweites Element, ein Sensorelement und einen Magnethalter, welcher einen Magneten wenigstens teilweise umschließt. Der Magnethalter fixiert den Magneten. Dabei sind das erste Element und das zweite Element um eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Achse relativ zueinander verdrehbar ausgebildet. Dabei ist das Sensorelement mit dem zweiten Element verbunden. Dabei ist vorgesehen, dass der Magnethalter drehfest mit dem ersten Element verbunden ist und relativ zum ersten Element in axialer Richtung verlagerbar ist. Der Magnethalter wird dabei mittels wenigstens eines Federelements vom ersten Element in Richtung auf das zweite Element hin gedrückt oder gezogen. Die Druck- bzw. Zugrichtung kann sich z. B. entlang der axialen Richtung erstrecken.According to a first aspect of the invention, an actuator with a rotation angle sensor is proposed. The rotation angle sensor comprises a first element, a second element, a sensor element and a magnet holder, which encloses a magnet at least partially. The magnet holder fixes the magnet. In this case, the first element and the second element are rotatable relative to one another about an axis extending in an axial direction. In this case, the sensor element is connected to the second element. It is provided that the magnet holder is rotatably connected to the first element and is displaceable relative to the first element in the axial direction. The magnet holder is thereby pressed or pulled by means of at least one spring element from the first element in the direction of the second element. The compression or tension direction can be z. B. extend along the axial direction.

Mit anderen Worten übt das Federelement eine Kraft auf den Magnethalter in Richtung vom ersten Element auf das zweite Element hin aus. Durch das Federelement wird also zumindest eine Kraftkomponente in Richtung vom ersten auf das zweite Element hin auf den Magnethalter ausgeübt.In other words, the spring element exerts a force on the magnet holder in the direction from the first element to the second element. By the spring element so at least one force component is exerted in the direction of the first to the second element toward the magnet holder.

Der Magnethalter wird dabei mittels wenigstens eines Federelements vom ersten Element in Richtung auf das zweite Element hin gedrückt oder gezogen.The magnet holder is thereby pressed or pulled by means of at least one spring element from the first element in the direction of the second element.

Dabei ist zu verstehen, dass sich die Achse entlang der axialen Richtung erstreckt bzw. die axiale Richtung entspricht der Richtung der Achse.It should be understood that the axis extends along the axial direction and the axial direction corresponds to the direction of the axis.

Das Sensorelement kann auch als magnetempfindliches Element bezeichnet werden. Es kann beispielsweise als ein Hall-Sensor oder ein Sensor auf Basis des Giant Magnetoresistance Effect (GMR-Effekts) ausgebildet sein. Auch andere Möglichkeiten, Magnetfelder zu messen, können verwendet werden, um das magnetempfindliche Element bzw. das Sensorelement auszubilden.The sensor element may also be referred to as a magnetically sensitive element. It can be designed, for example, as a Hall sensor or a sensor based on the giant magnetoresistance effect (GMR effect). Other ways to measure magnetic fields can also be used to form the magnetosensitive element or sensor element.

Das Sensorelement kann dabei insbesondere ortsfest mit dem zweiten Element verbunden sein, z. B. am zweiten Element angeklebt sein oder daran angeclipst sein oder vom zweiten Element umspritzt sein. Das Sensorelement kann somit auch am zweiten Element befestigt bzw. festgelegt sein.The sensor element may in particular be connected stationarily to the second element, for. B. be glued to the second element or clipped to it or be encapsulated by the second element. The sensor element can thus also be attached or fixed to the second element.

Der Magnet kann beispielsweise ein permanentmagnetischer Magnet sein. Er kann beispielsweise als Seltenerdmagnet (z. B. Neodym, Samarium, etc. umfassend) ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise ein Magnet aus einem ferritischen Material (z. B. Eisen, Kobalt, Nickel umfassend) verwendet werden.The magnet may for example be a permanent magnetic magnet. For example, it may be formed as a rare earth magnet (eg, neodymium, samarium, etc.). In another embodiment, for example, a magnet of a ferritic material (eg, iron, cobalt, nickel, etc.) may be used.

Beispielsweise kann der Magnet vom Magnethalter umspritzt sein. Dabei ist der Magnet drehfest mit dem Magnethalter verbunden. Mit anderen Worten: der Magnet kann in einer um die axiale Richtung verlaufenden Umfangsrichtung nicht relativ zum Magnethalter verdreht werden.For example, the magnet may be encapsulated by the magnet holder. The magnet is rotatably connected to the magnet holder. In other words, the magnet can be in one around the axial Direction extending circumferential direction can not be rotated relative to the magnet holder.

Es versteht sich, dass im Kontext dieser Anmeldung genau ein Federelement vorgesehen sein kann, es ist jedoch auch möglich, eine Mehrzahl, also beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Federelemente vorzusehen. Ebenfalls ist es möglich, dass Zugfedern oder Druckfedern verwendet werden, um den Magnethalter vom ersten Element in Richtung hin zum zweiten Element zu drücken bzw. zu ziehen Der Magnethalter ist derart drehfest mit dem ersten Element verbunden, dass er bei einer Drehung des ersten Elements entlang einer Umfangrichtung um die Achse bzw. die axiale Richtung herum dieselbe Bewegung in Umlaufrichtung mit dem ersten Element beschreibt. Besonders bevorzugt ist der Magnethalter spielfrei entlang der Umfangsrichtung mit dem ersten Element verbunden. Gleichzeitig ist das System aus Magnethalter und erstem Element derart miteinander gekoppelt, dass der Magnethalter entlang der axialen Richtung relativ zum ersten Element verlagerbar ist. Somit weist das System aus Magnethalter und erstem Element einen Bewegungsfreiheitsgrad entlang der axialen Richtung relativ zueinander auf.It is understood that in the context of this application exactly one spring element can be provided, but it is also possible to provide a plurality, that is, for example, two, three, four or more spring elements. It is also possible that tension springs or compression springs are used to push or pull the magnet holder from the first element towards the second element. The magnet holder is connected to the first element such that it rotates with respect to the first element describes a circumferential direction about the axis or the axial direction around the same movement in the direction of rotation with the first element. Particularly preferably, the magnet holder is connected without play along the circumferential direction with the first element. At the same time, the system of magnetic holder and first element is coupled together in such a way that the magnet holder is displaceable along the axial direction relative to the first element. Thus, the magnet holder and first member system has a degree of freedom of movement along the axial direction relative to each other.

Durch die relative Verlagerbarkeit in axialer Richtung zwischen Magnethalter und erstem Element und durch das wenigstens eine Federelement, welches den Magnethalter weg vom ersten Element, z. B. entlang der axialen Richtung, hin zum zweiten Element drückt oder zieht, wird vorteilhaft bewirkt, dass der Magnet in eine definierte Position bzw. in einen definierten Abstand relativ zum zweiten Element, gebracht wird. Dadurch wird ein definierter Abstand zwischen dem Magneten und dem Sensorelement gewährleistet. Dadurch wird vorteilhaft die Messgenauigkeit erhöht. Gleichzeit kann die Fertigung des Drehwinkelsensors bzw. des Stellorgans auf besonders einfache Weise erfolgen, da mittels des wenigstens einen Federelements ein Toleranzausgleich entlang der axialen Richtung stattfindet. Mit anderen Worten: mittels des Federelements werden Fertigungstoleranzen bzw. Bestückungstoleranzen im Drehwinkelsensor, insbesondere entlang der axialen Richtung, ausgeglichen.Due to the relative displaceability in the axial direction between the magnet holder and the first element and by the at least one spring element which moves the magnet holder away from the first element, for. B. along the axial direction, pushes or pulls toward the second element, is advantageously effected that the magnet is brought into a defined position or at a defined distance relative to the second element. This ensures a defined distance between the magnet and the sensor element. As a result, the measurement accuracy is advantageously increased. At the same time, the manufacture of the angle of rotation sensor or of the actuator can take place in a particularly simple manner, since tolerance compensation takes place along the axial direction by means of the at least one spring element. In other words: manufacturing tolerances or assembly tolerances in the rotation angle sensor, in particular along the axial direction, are compensated by means of the spring element.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass am zweiten Element ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Magnethalters vorgesehen ist. Dabei wird der Magnethalter mittels des wenigstens einen Federelements an das Aufnahmeelement gedrückt oder gezogen. Das Aufnahmeelement kann z. B. in bzw. entlang der axialen Richtung betrachtet zwischen dem Magnethalter und dem Sensorelement angeordnet sein. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Magnethalter und damit der Magnet in eine definierte Position relativ zum zweiten Element gebracht wird.A further embodiment provides that a receiving element for receiving the magnet holder is provided on the second element. In this case, the magnet holder is pressed or pulled by means of the at least one spring element to the receiving element. The receiving element can, for. B. in or along the axial direction viewed between the magnet holder and the sensor element may be arranged. This has the advantageous effect that the magnet holder and thus the magnet is brought into a defined position relative to the second element.

Beispielsweise kann das Aufnahmeelement komplementär zur Form des Magnethalters ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Aufnahmeelement becherartig ausgebildet. Mit anderen Worten: Der Magnethalter kann entlang der radialen Richtung, also quer zur axialen Richtung, vom Aufnahmeelement umfasst sein. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine radiale Toleranz der Positionierung des Magnethalters relativ zum Sensorelement minimieren. Durch das Zusammenwirken des Aufnahmeelements und des wenigstens einen Federelements kann auf diese Weise die relative Positionierung zwischen dem Magnet bzw. dem Magnethalter und dem Sensorelement in allen drei Raumrichtungen, d. h. in einem Polarkoordinatensystem entlang der axialen Richtung und der radialen Richtung eng toleriert werden. Dadurch steigt mit einfachen Mitteln die Messgenauigkeit.For example, the receiving element may be formed complementary to the shape of the magnet holder. For example, the receiving element is cup-shaped. In other words, the magnet holder can be encompassed along the radial direction, that is to say transversely to the axial direction, by the receiving element. In this way, for example, a radial tolerance of the positioning of the magnet holder relative to the sensor element can be minimized. Due to the interaction of the receiving element and the at least one spring element, the relative positioning between the magnet or the magnet holder and the sensor element in all three spatial directions, d. H. in a polar coordinate system along the axial direction and the radial direction are closely tolerated. This increases the accuracy of measurement with simple means.

Der Magnethalter kann beispielsweise mit einer dem zweiten Element zugewandten Stirnseite auf einer dem Magnethalter zugewandten Bodenfläche des Aufnahmeelements aufliegen. Bei einer Drehung kann der Magnethalter z. B. auf diesem Boden entlangleiten. Bevorzugt sind daher der Magnethalter und das Aufnahmeelement aus Materialien gebildet, welche einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen. Beispielsweise können beide Elemente (Magnethalter einerseits und Aufnahmeelement andererseits) aus einem Kunststoff gebildet sein.The magnet holder may rest, for example, with an end face facing the second element on a bottom surface of the receiving element facing the magnet holder. Upon rotation, the magnet holder z. B. along this floor. Preferably, therefore, the magnet holder and the receiving element are formed from materials which have a low coefficient of friction. For example, both elements (magnet holder on the one hand and receiving element on the other hand) may be formed from a plastic.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement in der axialen Richtung betrachtet, zwischen dem ersten Element und einem dem ersten Element zugewandten Boden des Magnethalters angeordnet ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das wenigstens eine Federelement die Magnetfeldlinien des Magneten in Richtung des Sensorelements nicht stört. Weiterhin kann auf diese Weise der zwischen dem Magneten und dem Sensorelement bzw. der zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element befindliche Abstand oder Spalt besonders gering gehalten werden. Dadurch lässt sich die Genauigkeit des Drehwinkelsensors weiter verbessern.A further development provides that, viewed in the axial direction, the at least one spring element is arranged between the first element and a bottom of the magnet holder facing the first element. This advantageously has the effect that the at least one spring element does not disturb the magnetic field lines of the magnet in the direction of the sensor element. Furthermore, in this way the distance or gap between the magnet and the sensor element or between the first element and the second element can be kept particularly small. As a result, the accuracy of the rotation angle sensor can be further improved.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement als Blattfeder oder als Spiralfeder oder als Schraubenfeder ausgebildet ist.A further development provides that the at least one spring element is designed as a leaf spring or as a spiral spring or as a helical spring.

Die Ausbildung als Blattfeder erlaubt eine besonders kompakte Bauform.The design as a leaf spring allows a particularly compact design.

Die Ausbildung als Spiralfeder erlaubt einerseits eine kompakte Bauform. Gleichzeitig kann dadurch nicht nur ein Anpressen bzw. Anziehen des Magnethalters in Richtung des zweiten Elements bewirkt werden. Vielmehr kann auch eine in radialer Richtung zentrierend wirkende Federkraft auf den Magnethalter ausgeübt werden, z. B. in Richtung hin zur Achse oder weg von der Achse. Dadurch kann die Gesamtpositionierung des Magnethalters bzw. des Magneten relativ zum Sensorelement verbessert werden.The design as a spiral spring allows on the one hand a compact design. At the same time not only a pressing or tightening of the magnet holder can be effected in the direction of the second element. Rather, a centrally acting in the radial direction spring force can be exerted on the magnet holder, z. B. towards to the axis or away from the axis. As a result, the overall positioning of the magnet holder or of the magnet relative to the sensor element can be improved.

Die Ausbildung als Schraubenfeder bewirkt vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion, gleichzeitig kann mittels einer Schraubenfeder eine besonders gut einstellbare bzw. eine besonders hohe Krafteinwirkung auf den Magnethalter bewirkt werden.The training as a helical spring advantageously causes a particularly simple and inexpensive construction, at the same time can be effected by means of a helical spring a particularly well adjustable or a particularly high force on the magnet holder.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement ein vom ersten Element und vom Magnethalter separates Element ist. Dadurch kann ein besonders einfacher und modularer Aufbau erfolgen. Je nach Anwendungszweck kann das Federelement beispielsweise bei veränderten Kundenwünschen in seiner Stärke, seiner Art (Schraubenfeder, Blattfeder, etc.) oder in seiner Positionierung angepasst werden.A further development provides that the at least one spring element is a separate element from the first element and the magnet holder. This can be a particularly simple and modular design. Depending on the application, the spring element, for example, in changing customer requirements in its strength, its nature (coil spring, leaf spring, etc.) or in its positioning can be adjusted.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement einstückig mit dem Boden des Magnethalters ausgebildet ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Magnethalter besonders einfach im Drehwinkelsensor montiert werden kann. Bei der Montage sind keine zusätzlichen Federelemente einzubauen.A further development provides that the at least one spring element is formed integrally with the bottom of the magnet holder. This has the advantageous effect that the magnet holder can be mounted particularly easy in the rotation angle sensor. When mounting, no additional spring elements are to be installed.

Es versteht sich, dass auch Ausbildungsformen vorgesehen sein können, in denen das wenigstens eine Federelement ein vom Magnethalter separates Element ist und gleichzeitig wenigstens ein weiteres Federelement einstückig mit dem Boden des Magnethalters ausgebildet ist. Dadurch können die Vorteile beider alternativen Ausgestaltungsformen miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise das einstückig mit dem Boden des Magnethalters ausgebildete Federelement eine Grundfederung bereitstellen, die je nach Bedarf und Kundenwunsch durch ein zusätzliches und separates oder eine Mehrzahl von zusätzlichen separaten Federelementen hinsichtlich ihrer Kraftwirkung angepasst werden können.It is understood that embodiments may be provided, in which the at least one spring element is a separate element from the magnet holder and at least one further spring element is formed integrally with the bottom of the magnet holder. Thereby, the advantages of both alternative embodiments can be combined. Thus, for example, the integrally formed with the bottom of the magnet holder spring element provide a basic suspension, which can be adjusted according to need and customer request by an additional and separate or a plurality of additional separate spring elements in terms of their force.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement vom Boden des Magnethalters abragt.A further development provides that the at least one spring element protrudes from the bottom of the magnet holder.

Durch das Abragen des wenigstens einen Federelements vom Boden des Magnethalters wird vorteilhaft bewirkt, dass die in Richtung des Sensorelements wirkenden Magnetfeldlinien des Magneten durch das Federelement nicht gestört sind.By the protrusion of the at least one spring element from the bottom of the magnet holder is advantageously effected that the force acting in the direction of the sensor element magnetic field lines of the magnet are not disturbed by the spring element.

Weiterhin kann der Magnethalter auf diese Weise besonders kompakt und einfach gebaut werden, z. B. mittels eines Spritzgussprozesses aus Kunststoff. Eine über den Umfang des Magnethalters bzw. seine Außenumrandung hinausragende Feder bzw. ein darüber hinausragendes Federelement, sind somit nicht notwendig. Auch vereinfacht sich dadurch die Montage, da weniger Teile zusammenzufügen sind.Furthermore, the magnet holder can be built in this way very compact and easy, z. B. by means of an injection molding of plastic. An over the circumference of the magnet holder or its outer border protruding spring or an over projecting spring element, are therefore not necessary. This also simplifies the assembly, since fewer parts are joined together.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement einstückig mit dem ersten Element ausgebildet ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der Magnethalter besonders einfach im Drehwinkelsensor bzw. am ersten Element montiert werden kann. Bei der Montage sind keine zusätzlichen Federelemente einzubauen.A further development provides that the at least one spring element is formed integrally with the first element. This advantageously has the effect that the magnet holder can be mounted particularly easily in the rotation angle sensor or on the first element. When mounting, no additional spring elements are to be installed.

Es versteht sich, dass auch Ausbildungsformen vorgesehen sein können, in denen das wenigstens eine Federelement ein vom ersten Element separates Element ist und gleichzeitig wenigstens ein weiteres Federelement einstückig mit dem ersten Element ausgebildet ist. Dadurch können die Vorteile beider alternativen Ausgestaltungsformen miteinander kombiniert werden.It is understood that embodiments may be provided in which the at least one spring element is a separate element from the first element and at least one further spring element is formed integrally with the first element. Thereby, the advantages of both alternative embodiments can be combined.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement vom ersten Element in Richtung des Magnethalters abragt. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauform realisiert werden.A further development provides that the at least one spring element protrudes from the first element in the direction of the magnet holder. This allows a particularly compact design can be realized.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement in der Form einer elastisch reversibel verlagerbaren Rippe ausgebildet ist.A further development provides that the at least one spring element is designed in the form of an elastically reversibly displaceable rib.

Es versteht sich, dass auch mehrere elastische reversible verlagerbare Rippen ausgebildet sein können.It is understood that a plurality of elastic reversible displaceable ribs may be formed.

Durch das Ausbilden des Federelements in der Form einer elastisch reversibel verlagerbaren Rippe kann das Federelement besonders einfach hergestellt sein. Beispielsweise kann ein derartig als Rippe ausgebildetes Federelement am Boden des Magnethalters befestigt sein bzw. wenn der Magnethalter als Spritzgussteil ausgebildet ist, einstückig mit dem Magnethalter ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das als Rippe ausgebildete Federelement am ersten Element angeordnet sein. Es kann dann dem Boden des Magnethalters zugewandt sein.By forming the spring element in the form of an elastically reversibly displaceable rib, the spring element can be made particularly simple. For example, such a spring element designed as a rib may be fastened to the bottom of the magnet holder or, if the magnet holder is designed as an injection molded part, be formed in one piece with the magnet holder. Alternatively or additionally, the spring element formed as a rib can be arranged on the first element. It may then face the bottom of the magnet holder.

Ein derartiges, als elastisch verlagerbare Rippe ausgebildetes Federelement kann bei einer Verlagerung in einer Richtung entlang der axialen Richtung eine elastische Spannung aufbauen. Diese elastische Spannung kann den Magnethalter entlang der axialen Richtung hin zum zweiten Element drücken.Such a spring element designed as an elastically displaceable rib can build up an elastic tension when displaced in one direction along the axial direction. This elastic stress can push the magnet holder along the axial direction toward the second element.

Dazu kann z. B. eine Verspannung bzw. eine Verformung entlang der axialen Richtung bewirkt werden, die bei nachlassender Krafteinwirkung eine Entspannung entgegen der ursprünglichen Krafteinwirkungsrichtung bewirkt.This can z. B. a strain or deformation along the axial direction can be effected, which causes a relaxation against the original direction of force action with decreasing force.

Die Rippe kann z. B. in „L-Form” ausgebildet sein. Dabei kann ein erster Schenkel der Rippe an einer Wandung des ersten Elements befestigt sein und in radialer Richtung hin zur Achse von dieser Wandung abragen. Der zweite Schenkel der „L-Form” kann z. B. in axialer Richtung in Richtung des Bodens des Magnethalters ragen und als freies Ende ausgebildet sein. Er kann im fertig montierten Drehwinkelsensor z. B. in mechanischem Kontakt mit dem Boden des Magnethalters stehen. Bei einer Verlagerung des Magnethalters hin zum ersten Element wird somit der erste Schenkel in der axialen Richtung verbogen und es baut sich somit eine elastische Spannung auf, durch welche die Rippe den Magnethalter bei nachlassender Krafteinwirkung wieder in Richtung des zweiten Elements drängt. The rib can z. B. be formed in "L-shape". In this case, a first leg of the rib can be attached to a wall of the first element and protrude in the radial direction to the axis of this wall. The second leg of the "L-shape" can z. B. protrude in the axial direction in the direction of the bottom of the magnet holder and be designed as a free end. He can in the assembled torque sensor z. B. are in mechanical contact with the bottom of the magnet holder. With a displacement of the magnet holder towards the first element thus the first leg is bent in the axial direction and thus an elastic stress builds up, through which the rib urges the magnet holder with decreasing force again in the direction of the second element.

Derartige Ausbildungen sind besonders einfach herstellbar und es bedarf keiner weiteren separaten (Feder-)Elemente. Auch ist bei einer derartigen Ausführungsform die Entformung aus einem Spritzgusswerkzeug besonders einfach realisierbar.Such designs are particularly easy to produce and it requires no further separate (spring) elements. Also in such an embodiment, the demolding of an injection molding tool is particularly easy to implement.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Magnethalter an seinem Boden wenigstens ein in axialer Richtung abragendes Sicherungselement aufweist, wobei das erste Element wenigstens ein zum Sicherungselement komplementäres Komplementärelement aufweist. Dabei greifen Sicherungselement und Komplementärelement ineinander, so dass der Magnethalter entlang der Umfangsrichtung am ersten Element drehfest fixiert ist.A further development provides that the magnet holder has at its bottom at least one securing element protruding in the axial direction, wherein the first element has at least one complementary element that is complementary to the securing element. In this case, fuse element and complementary element interlock, so that the magnet holder along the circumferential direction on the first element is fixed against rotation.

Mit anderen Worten sind Magnethalter und erstes Element durch das Sicherungselement und das Komplementärelement kraftschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden. Dabei kann das Sicherungselement z. B. als eine Art Magnethalter-Steg ausgebildet sein, das Komplementärelement in der Art einer Nut oder einer Aussparung. Ein solcher Magnethalter-Steg oder eine Art Riegel kann dann in dem z. B. als Nut ausgebildeten Komplementärelement aufgenommen sein.In other words, the magnet holder and the first element are connected to one another in a force-locking or form-fitting manner by the securing element and the complementary element. In this case, the fuse element z. B. may be formed as a kind of magnet holder web, the complementary element in the manner of a groove or a recess. Such a magnetic holder web or a kind of bar can then in the z. B. be formed as a groove formed complementary element.

Vorteilhaft haben Sicherungselement und Komplementärelement bezüglich ihrer Abmessungen nur eine geringe Toleranz, so dass eine drehfeste Fixierung zwischen Magnethalter und erstem Element realisiert ist. Gleichzeitig sollen Sicherungselement und Komplementärelement eine axiale Verlagerung des Magnethalters relativ zum ersten Element gewährleisten.Advantageously, fuse element and complementary element have only a small tolerance in terms of their dimensions, so that a rotationally fixed fixation between the magnet holder and the first element is realized. At the same time fuse element and complementary element to ensure axial displacement of the magnet holder relative to the first element.

Sicherungselement und Komplementärelement können auch eine spezielle Form in einer Aufsicht aus axialer Richtung aufweisen, die die Montage des Magnethalters am ersten Element nur in einer einzigen oder nur in einer diskreten Anzahl von Positionen relativ zum ersten Element erlaubt.Securing element and complementary element may also have a special shape in a plan view from the axial direction, which allows the mounting of the magnet holder on the first element only in a single or only in a discrete number of positions relative to the first element.

Dadurch kann eine Poka-Yoka-Lösung, d. h. eine Art Schlüssel-Schloss-Prinzip, realisiert werden. Mit anderen Worten: Der Magnethalter kann lediglich in einer diskreten Anzahl von Positionen mit dem ersten Element verbunden werden bzw. in das erste Element eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Magnethalter lediglich in einer einzigen oder in zwei, drei, vier, etc. genau definierten Positionen in das erste Element eingesetzt werden bzw. relativ zum ersten Element positioniert werden.This can be a Poka Yoka solution, d. H. a kind of key-lock principle, to be realized. In other words, the magnet holder can only be connected to the first element in a discrete number of positions or inserted into the first element. For example, the magnet holder can be inserted into the first element or positioned relative to the first element only in a single or in two, three, four, etc., precisely defined positions.

Durch diese Merkmale wird eine besonders einfache und modular herstellbare drehfeste Verbindung zwischen Magnethalter und erstem Element bewirkt.These features a particularly simple and modular producible rotatable connection between the magnet holder and the first element is effected.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stellorgan gewählt ist aus der Gruppe, welche folgende Elemente umfasst:

  • – Eine Drosselklappe,
  • – Ein Fahrpedal,
  • – Einen Aktuator,
  • – Ein Abgasrückführventil.
A development of the invention provides that the actuator is selected from the group comprising the following elements:
  • - a throttle,
  • - An accelerator pedal,
  • An actuator,
  • - An exhaust gas recirculation valve.

Für all diese Stellorgane ist der vorgeschlagene Drehwinkelsensor besonders kostengünstig und einfach herstellbar. Gleichzeitig lässt sich durch die vorgeschlagene Erfindung eine besonders hohe Messgenauigkeit des Drehwinkels realisieren.For all these actuators, the proposed rotation angle sensor is particularly inexpensive and easy to produce. At the same time can be realized by the proposed invention, a particularly high accuracy of the rotation angle.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which are not to be construed as limiting the invention with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1: Einen Querschnitt eines Stellorgans aus dem Stand der Technik; 1 : A cross section of a prior art actuator;

2: Einen Querschnitt durch einen Drehwinkelsensor aus dem Stellorgan der 1; 2 : A cross section through a rotation angle sensor from the actuator of 1 ;

3: Eine perspektivische Ansicht eines Stellorgans mit einem Drehwinkelsensor in einer ersten Ausführungsform; 3 : A perspective view of an actuator with a rotation angle sensor in a first embodiment;

4a: Einen Querschnitt durch den Drehwinkelsensor der 3; 4a : A cross section through the rotation angle sensor of 3 ;

4b: Einen Querschnitt durch einen Drehwinkelsensor gemäß einer weiteren Ausführungsform; 4b : A cross-section through a rotation angle sensor according to another embodiment;

4c: eine perspektivische Ansicht eines Drehwinkelsensors gemäß einer weiteren Ausführungsform; 4c a perspective view of a rotation angle sensor according to another embodiment;

4d: einen Querschnitt durch den Drehwinkelsensor der 4c; 4d : a cross section through the rotation angle sensor of 4c ;

5: eine perspektivische Ansicht eines ersten Elements für einen Drehwinkelsensor einer weiteren Ausführungsform. 5 : A perspective view of a first element for a rotation angle sensor of another embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or equivalent features in the figures.

1 zeigt ein Stellorgan 1, 1a mit einem Drehwinkelsensor 2 gemäß dem Stand der Technik. Der Drehwinkelsensor 2 gemäß dem Stand der Technik. Der Drehwinkelsensor 2 umfasst ein erstes Element 3 und ein zweites Element 4. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gehört das erste Element 3 zu einem drehbar gelagerten Rotor 10. Das zweite Sensorteil 4 gehört zu einem Stator 12. Grundsätzlich ist für die Anmeldung auch denkbar, dass das zweite Element 4 zu einem Rotor 10 und das erste Element 3 zu einem Stator 12 gehört. Der Rotor 10 umfasst im Wesentlichen eine Drosselkörperwelle 14, einen an der Drosselkörperwelle 14 drehfest befestigten Drosselkörper 16 und ein drehfest befestigtes Drehglied 18. All diese Elemente gehören zu einem Stellorgan 1, welches hier als Drosselklappensteller 1a ausgebildet ist bzw. als Drosselklappe 1a ausgebildet ist. Der Stator 12 umfasst im Wesentlichen ein Drosselkörpergehäuse 20 mit einem durch das Drosselkörpergehäuse 20 hindurchführenden Gaskanal 22 und einen Gehäusedeckel 24. 1 shows an actuator 1 . 1a with a rotation angle sensor 2 according to the prior art. The rotation angle sensor 2 according to the prior art. The rotation angle sensor 2 includes a first element 3 and a second element 4 , In the illustrated embodiment, the first element belongs 3 to a rotatably mounted rotor 10 , The second sensor part 4 belongs to a stator 12 , In principle, it is also conceivable for the application that the second element 4 to a rotor 10 and the first element 3 to a stator 12 belongs. The rotor 10 essentially comprises a throttle body shaft 14 , one on the throttle body shaft 14 non-rotatably mounted throttle body 16 and a rotationally fixed rotary member 18 , All these elements belong to an actuator 1 , which is here as throttle plate 1a is formed or as a throttle valve 1a is trained. The stator 12 essentially comprises a throttle body housing 20 with a through the throttle body housing 20 passing gas channel 22 and a housing cover 24 ,

Das Stellorgan 1, 1a hat einen Stellmotor 26 zum Erzeugen einer Stellkraft und ein Getriebe 28 zum Übertragen der Stellkraft vom Stellmotor 26 auf das Drehglied 18 des Rotors 10. Die Stellkraft wird vom Stellmotor 26 in Form von Drehmomenten auf den Rotor 10 übertragen.The actuator 1 . 1a has a servomotor 26 for generating a force and a gear 28 for transmitting the actuating force from the servomotor 26 on the rotary member 18 of the rotor 10 , The actuating force is provided by the servomotor 26 in the form of torques on the rotor 10 transfer.

2 zeigt einen Ausschnitt aus dem in 1 dargestellten Stellorgan 1 in Form der Drosselklappe 1a. Dabei ist der Maßstab vergrößert und der Schnitt erstreckt sich entlang einer Achse 8 des Rotors 10. Die Achse 8 erstreckt sich dabei entlang einer axialen Richtung A. 2 shows a section of the in 1 illustrated actuator 1 in the form of the throttle 1a , The scale is enlarged and the section extends along an axis 8th of the rotor 10 , The axis 8th extends along an axial direction A.

In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren Erwähnte und Dargestellte auch bei den anderen Figuren.In all figures, identical or equivalent parts are provided with the same reference numerals. Unless otherwise stated or shown in the drawing, that applies to one of the figures mentioned and illustrated also in the other figures.

Der in der 2 dargestellte Ausschnitt zeigt im Wesentlichen den Drehwinkelsensor 2 des Stellorgans 1, 1a. Der Drehwinkelsensor 2 umfasst dabei das erste Element 3 und das zweite Element 4, weiterhin ein Sensorelement 5, sowie einen Magnethalter 7, welcher einen Magneten 6 wenigstens teilweise umschließt und fixiert. Dabei sind das erste Element 3 und das zweite Element 4 um die sich in axialer Richtung A erstreckende Achse 8 relativ zueinander verdrehbar. Die Verdrehung erfolgt dabei entlang der mit dem kreisförmigen Pfeil gekennzeichneten Umfangsrichtung U. Zwischen dem ersten Element 3 und dem zweiten Element 4 bzw. zwischen dem Magnethalter 7 und dem darin befestigten Magneten 6 sowie dem Sensorelement 5 ist ein Spalt 11 vorgesehen, der einen Abstand d entlang der axialen Richtung A aufweist. Mit anderen Worten: Der Rotor 10 und der Stator 12 sind durch den Spalt 11 voneinander beabstandet. Der Abstand d des Rotors 10 vom Stator 12 ist möglichst genau einzuhalten, um eine hohe Messgenauigkeit zu bewirken.The Indian 2 The detail shown essentially shows the rotation angle sensor 2 of the actuator 1 . 1a , The rotation angle sensor 2 includes the first element 3 and the second element 4 , furthermore a sensor element 5 , as well as a magnet holder 7 which is a magnet 6 at least partially enclosing and fixed. Here are the first element 3 and the second element 4 around the axis A extending in the axial direction 8th rotatable relative to each other. The rotation takes place along the circumferential direction U marked with the circular arrow between the first element 3 and the second element 4 or between the magnet holder 7 and the magnet mounted therein 6 as well as the sensor element 5 is a gap 11 provided, which has a distance d along the axial direction A. In other words: the rotor 10 and the stator 12 are through the gap 11 spaced apart. The distance d of the rotor 10 from the stator 12 is to be kept as accurate as possible in order to achieve a high measuring accuracy.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stellorgans 1 in einer Ausführung als Fahrpedalmodul 1b mit einem Drehwinkelsensor 2 in einer ersten Ausführungsform. 3 shows a perspective view of an actuator 1 in an embodiment as accelerator pedal module 1b with a rotation angle sensor 2 in a first embodiment.

Das Fahrpedalmodul 1b weist einen Pedalarm 50 auf sowie ein erstes und ein zweites Rückstellfederelement 51a, 51b, mit denen der Pedalarm in eine Ausgangsposition rückstellbar ist.The accelerator pedal module 1b has a pedal arm 50 and a first and a second return spring element 51a . 51b with which the pedal arm can be reset to a starting position.

Der Drehwinkelsensor 2 kann auch alternativen Stellorganen 1, beispielsweise einer Drosselklappe 1a, einem Aktuator oder einem Abgasrückführventil, zugeordnet sein. Es versteht sich, dass auch weitere Stellorgane 1 mit dem Winkelsensor 2 ausgestattet sein können.The rotation angle sensor 2 can also alternative actuators 1 , For example, a throttle valve 1a , an actuator or an exhaust gas recirculation valve, be assigned. It is understood that also other actuators 1 with the angle sensor 2 can be equipped.

Der Drehwinkelsensor 2 umfasst ein erstes Element 3, welches an seiner Außenseite mehrere Nuten 32 aufweist, in welche korrespondierende, komplementäre Sicherungsrippen 52 einer Ausnehmung des Pedalarmes 50 eingreifen können. Auf diese Weise ist das erste Element 3 des Drehwinkelsensors 2 drehfest am Pedalarm festgelegt.The rotation angle sensor 2 includes a first element 3 which has several grooves on its outside 32 has, in which corresponding, complementary securing ribs 52 a recess of the pedal arm 50 can intervene. In this way, the first element 3 of the rotation angle sensor 2 rotatably fixed on the pedal arm.

Der Drehwinkelsensor 2 weist weiterhin ein zweites Element 4, ein hier nicht dargestelltes Sensorelement 5 (siehe 4a, 4b) und einen Magnethalter 7 auf. Der Magnethalter 7 umschließt einen in dieser Darstellung nicht sichtbaren Magneten 6 wenigstens teilweise und fixiert den Magneten 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umschließt der Magnethalter 7 den Magneten 6 fast vollständig, lässt jedoch die dem zweiten Element 4 zuweisende bzw. zugewandte Seite des Magneten 6 offen (siehe 4a–d). Der Magnet 6 kann im Magnethalter 7 formschlüssig und/oder stoffschlüssig gehaltert sein. Beispielsweise kann der Magnethalter 7 z. B. um den Magneten 6 gespritzt sein, z. B. aus Kunststoff. Der Magnethalter 7 kann insbesondere becherförmig ausgebildet sein, wobei der Magnethalter einen Boden 71 aufweist, welcher auf der vom zweiten Element 4 abgewandten Seite des Magneten 6 angeordnet ist und dem ersten Element 3 zugewandt ist.The rotation angle sensor 2 also has a second element 4 , A not shown here sensor element 5 (please refer 4a . 4b ) and a magnet holder 7 on. The magnet holder 7 encloses a magnet not visible in this representation 6 at least partially and fixes the magnet 6 , In the illustrated embodiment, the magnet holder encloses 7 the magnet 6 almost completely, but leaves the second element 4 facing or facing side of the magnet 6 open (see 4a d). The magnet 6 can in the magnet holder 7 be held positively and / or cohesively. For example, the magnet holder 7 z. B. to the magnet 6 be sprayed, z. B. plastic. The magnet holder 7 may in particular be cup-shaped, wherein the magnet holder has a bottom 71 which is on the second element 4 opposite side of the magnet 6 is arranged and the first element 3 is facing.

Das erste Element 3 und das zweite Element 4 sind um eine sich in einer axialen Richtung A erstreckende Achse 8 relativ zueinander verdrehbar. Das Sensorelement 5 ist mit dem zweiten Element 4 verbunden. Das Sensorelement 5 kann als ein magnetempfindliches Element 5 bezeichnet werden und beispielsweise als Hall-Sensor ausgebildet sein. Auch andere Ausführungsbeispiele für ein Sensorelement 5, beispielsweise eine Spule, ein GMR-Effekt-Sensorelement etc. sind möglich.The first element 3 and the second element 4 are about an axis extending in an axial direction A. 8th rotatable relative to each other. The sensor element 5 is with the second element 4 connected. The sensor element 5 can act as a magnetically sensitive element 5 be designated and be designed for example as a Hall sensor. Other embodiments for a sensor element 5 For example, a coil, a GMR effect sensor element, etc. are possible.

Der Magnethalter 7 ist drehfest mit dem ersten Element 3 verbunden. Gleichzeitig ist der Magnethalter 7 relativ zum ersten Element 3 entlang der axialen Richtung A verlagerbar.The magnet holder 7 is non-rotatable with the first element 3 connected. At the same time is the magnet holder 7 relative to the first element 3 along the axial direction A displaced.

Dazu ist am Boden des Magnethalters ein Sicherungselement 78 in der Art eines Magnethalter-Steges 78a ausgebildet. Der Magnethalter-Steg 78a ragt in Richtung des ersten Elements 3 vom Boden 71 des Magnethalters 7 ab. Dabei erstreckt sich der Magnethalter-Steg 78a fast entlang des Durchmessers des Bodens 71. Der Magnethalter-Steg 78a ist in dieser Ausführungsform durch das Zentrum des Magnethalters 7 geführt.For this purpose, a fuse element is at the bottom of the magnet holder 78 in the manner of a magnet holder web 78a educated. The magnet holder web 78a protrudes in the direction of the first element 3 from the ground 71 of the magnet holder 7 from. In this case, the magnet holder web extends 78a almost along the diameter of the ground 71 , The magnet holder web 78a is in this embodiment by the center of the magnet holder 7 guided.

Der Magnethalter-Steg 78a bzw. allgemein das Sicherungselement 78 ist derart ausgebildet, dass es mit einem hier nicht dargestellten Komplementärelement 31, 31a (4a–d) des ersten Elements 3 zusammenwirkt, so dass der Magnethalter 7 drehfest mit dem ersten Element 3 verbunden ist, jedoch entlang der axialen Richtung A verlagerbar ist. Das Komplementärelement 31 kann z. B. in Form einer Nut 31a oder Aussparung 31a ausgebildet sein, welche den Magnethalter-Steg 78a aufnimmt. Es versteht sich, dass auch andere Formen des Sicherungselements 78 und des Komplementärelements 31 vorgesehen sein können.The magnet holder web 78a or generally the fuse element 78 is formed such that it is not shown with a complementary element 31 . 31a ( 4a -D) of the first element 3 interacts so that the magnet holder 7 non-rotatable with the first element 3 is connected, but along the axial direction A is displaced. The complementary element 31 can z. B. in the form of a groove 31a or recess 31a be formed, which the magnet holder web 78a receives. It is understood that other forms of the fuse element 78 and the complementary element 31 can be provided.

Bei dem dargestellten Drehwinkelsensor 2 ist ein Federelement 9 in Form einer Schraubenfeder 92 vorgesehen, welches den Magnethalter 7 vom ersten Element 3 weg in axialer Richtung A hin auf das zweite Element 4 drückt. Dabei wirkt das Federelement 9 in Form der Schraubenfeder 92 vom ersten Element 3 auf den Boden 71 des Magnethalters 7 bzw. auf den Magnethalter-Steg 78a. Die Schraubenfeder kann dabei im bzw. am Komplementärelement 31 angreifen. Mit anderen Worten: Der Boden 71 des Magnethalters 7 ist in axialer Richtung A betrachtet zwischen dem Magneten 6 und dem Federelement 9 angeordnet. Die Schraubenfeder 92 kann z. B. als vom Magnethalter 7 separates Element ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Schraubenfeder 92 am Magnethalter 7 angebracht sein oder sogar einstückig mit dem Magnethalter 7 ausgebildet sein.In the illustrated rotation angle sensor 2 is a spring element 9 in the form of a coil spring 92 provided, which is the magnet holder 7 from the first element 3 away in the axial direction A towards the second element 4 suppressed. The spring element acts 9 in the form of the coil spring 92 from the first element 3 on the ground 71 of the magnet holder 7 or on the magnet holder web 78a , The coil spring can be in or on the complementary element 31 attack. In other words: the ground 71 of the magnet holder 7 is viewed in the axial direction A between the magnet 6 and the spring element 9 arranged. The coil spring 92 can z. B. as from the magnet holder 7 be formed separate element. In another embodiment, the coil spring 92 on the magnet holder 7 be attached or even integral with the magnet holder 7 be educated.

Am zweiten Element 4 ist ein becherförmiges Aufnahmeelement 41 vorgesehen. Dieses Aufnahmeelement 41 ist komplementär zum Magnethalter 7 vorgesehen. Mit anderen Worten: Es ist derart gebildet, dass es zur Aufnahme des Magnethalters 7 in seinem Innenraum geeignet ist. Das heißt: die Außenwandung 75 des Magnethalters 7 ist von einer Innenwandung des Aufnahmeelements 41 entlang der radialen Richtung geführt. Dadurch wird eine radiale Positionierung des Magnethalters 7 relativ zum Sensorelement 5 bewirkt. Die Außenwand 75 des Magnethalters 7 kann dazu auch konisch zulaufen und in ein sich komplementär zum Magnethalter 7 konisch weitendes Aufnahmeelement 41 eingesetzt werden. Auf diese Weise zentriert sich der Magnethalter 7 von selber in radialer Richtung im Aufnahmeelement 41. Das Sensorelement 5 ist derart angeordnet, dass das Aufnahmeelement 41 entlang der axialen Richtung A betrachtet zwischen dem Sensorelement 5 und dem Magneten 6 angeordnet ist.At the second element 4 is a cup-shaped receiving element 41 intended. This receiving element 41 is complementary to the magnet holder 7 intended. In other words: It is formed in such a way that it holds the magnet holder 7 in its interior is suitable. That means: the outer wall 75 of the magnet holder 7 is from an inner wall of the receiving element 41 guided along the radial direction. This will cause a radial positioning of the magnet holder 7 relative to the sensor element 5 causes. The outer wall 75 of the magnet holder 7 can also be tapered and in a complementary to the magnet holder 7 conically wide receiving element 41 be used. In this way, the magnet holder centered 7 by itself in the radial direction in the receiving element 41 , The sensor element 5 is arranged such that the receiving element 41 viewed along the axial direction A between the sensor element 5 and the magnet 6 is arranged.

Durch das Federelement 9 wird nun der Magnethalter 7 entlang der axialen Richtung hin zum zweiten Element 6 gedrückt und somit wird eine Stirnseite des Magnethalters 7 bzw. des Magneten 6 auf eine dem Magnethalter 7 zugewandte Bodenfläche des Aufnahmeelements 41 gedrückt. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen dem Magneten 6 und dem Sensorelement stets konstant und damit gut definiert. Dadurch wird die Messgenauigkeit trotz des einfachen Aufbaus besonders hoch.By the spring element 9 now becomes the magnet holder 7 along the axial direction towards the second element 6 pressed and thus becomes a front side of the magnet holder 7 or the magnet 6 on a magnet holder 7 facing bottom surface of the receiving element 41 pressed. In this way is the distance between the magnet 6 and the sensor element is always constant and thus well defined. As a result, the measurement accuracy is particularly high despite the simple structure.

4a zeigt einen schematischen Querschnitt des Drehwinkelsensors 2 aus 3. In dieser Figur sind das Aufnahmeelement 41, der Magnet 6 und das Sensorelement 5 gut zu erkennen. Das Aufnahmeelement 41 weist in der dargestellten Ausführungsform zylindrische Wände auf, die annährend parallel zur axialen Richtung A verlaufen. Wie oben beschrieben können die Wände sich jedoch auch in Richtung des ersten Elements 3 nach außen öffnen. Dadurch kann, insbesondere mit einer ebenfalls konischen Form des Magnethalters 7 eine Selbstzentrierung des Magnethalters 7 im Aufnahmeelement 41 erreicht werden. Das Federelement 9 ist als Schraubenfeder 92 ausgebildet. 4a shows a schematic cross section of the rotation angle sensor 2 out 3 , In this figure, the receiving element 41 , the magnet 6 and the sensor element 5 clearly visible. The receiving element 41 In the illustrated embodiment, has cylindrical walls that are approximately parallel to the axial direction A. However, as described above, the walls may also be in the direction of the first element 3 open to the outside. This can, in particular with a likewise conical shape of the magnet holder 7 a self-centering of the magnet holder 7 in the receiving element 41 be achieved. The spring element 9 is as a coil spring 92 educated.

4b zeigt eine weitere Ausführungsform des Drehwinkelsensors 2. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 4a ist in 4b eine Blattfeder 91 als Federelement 9 vorgesehen. Die Blattfeder 91 kann analog zum Ausführungsbeispiel aus 3a z. B. als vom Magnethalter 7 separates Element ausgebildet sein. 4b shows a further embodiment of the rotation angle sensor 2 , In contrast to the embodiment according to 4a is in 4b a leaf spring 91 as a spring element 9 intended. The leaf spring 91 can be made analogous to the embodiment 3a z. B. as from the magnet holder 7 be formed separate element.

Es versteht sich, dass in hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch eine Kombination aus Blattfedern 91 und Schraubenfedern 92 als Federelemente 9 vorgesehen sein können. Dabei muss es sich auch nicht um vom ersten Element 3 und vom Magnethalter 7 separate Federelemente 9 handeln. Vielmehr können die Federelemente 9 auch am Boden 71 des Magnethalters 7 oder am ersten Element 3 angeordnet sein. Weiterhin denkbar ist die Verwendung von Zugfedern, welche den Magnethalter 7 in Richtung hin zum zweiten Element 4 ziehen. Es können auch lediglich ein einziges Federelement 9 oder eine Mehrzahl von Federelementen 9 vorgesehen sein.It is understood that in embodiments not shown here, a combination from leaf springs 91 and coil springs 92 as spring elements 9 can be provided. It also does not have to be about the first element 3 and the magnet holder 7 separate spring elements 9 act. Rather, the spring elements 9 also on the ground 71 of the magnet holder 7 or at the first element 3 be arranged. Further conceivable is the use of tension springs, which the magnet holder 7 towards the second element 4 pull. It can also only a single spring element 9 or a plurality of spring elements 9 be provided.

Selbstverständlich können die Federelemente 9, 91, 92 auch einstückig mit dem Magnethalter 7 oder dem ersten Element 3 ausgebildet sein.Of course, the spring elements 9 . 91 . 92 also in one piece with the magnet holder 7 or the first element 3 be educated.

4c zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist das Federelement 9 nicht als Schraubenfeder 92 oder Blattfeder 91 ausgebildet. Vielmehr ragt das wenigstens eine Federelement 9 vom ersten Element 3 in Richtung zum Magnethalter 7 hin ab. Es ist dabei in der Form einer elastisch reversibel verlagerbaren Rippe 33 ausgebildet. In anderen Worten kann die Rippe 33 verlagert bzw. verbogen bzw. verformt werden und in der Art einer Feder Energie speichern. Beim zurückverlagern bzw. zurückbiegen bzw. zurückformen wird diese gespeicherte Energie wieder freigesetzt, indem eine Kraft auf den Magnethalter 7 ausgeübt wird. 4c shows a further embodiment of the invention. Here is the spring element 9 not as a coil spring 92 or leaf spring 91 educated. Rather, this projects at least one spring element 9 from the first element 3 towards the magnet holder 7 down. It is in the form of an elastically reversible displaceable rib 33 educated. In other words, the rib 33 displaced or bent or deformed and store energy in the manner of a spring. When relocating or bending back or forming back this stored energy is released again by a force on the magnet holder 7 is exercised.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel bzw. Querschnitt sind zwei dieser Rippen 33 dargestellt. Die Rippen 33 üben dabei die Funktion des Federelements 9 aus, in der Art eines Rippenfederelements 93.In the illustrated embodiment or cross section are two of these ribs 33 shown. Ribs 33 practice the function of the spring element 9 out, in the manner of a rib spring element 93 ,

Die Rippen 33 weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel eine „L-Form” auf, wobei auch andere Formen denkbar sind, z. B. eine „U-Form” oder eine „C-Form” oder eine „Z-Form”, um einige Möglichkeiten zu nennen.Ribs 33 have in the illustrated embodiment, an "L-shape", with other forms are conceivable, for. As a "U-shape" or a "C-shape" or a "Z-shape", to name a few possibilities.

Die Rippen 33 (im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Rippen 33, die einander gegenüberliegen) weisen einen ersten Schenkel 33a auf, der an der Umfangswandung 37 des ersten Elements 3 befestigt ist. Der erste Schenkel 33a ragt radial nach innen von der Umfangswandung 37 in das erste Element 3 hinein ab. Am Ende des ersten Schenkels 33a ist ein zweiter Schenkel 33b angeordnet, der in Richtung des Magnethalters 7 gewandt ist und ein freies Ende 34 aufweist.Ribs 33 (In the illustrated embodiment, there are two ribs 33 facing each other) have a first leg 33a on, on the peripheral wall 37 of the first element 3 is attached. The first leg 33a protrudes radially inward from the peripheral wall 37 in the first element 3 into it. At the end of the first thigh 33a is a second leg 33b arranged in the direction of the magnet holder 7 is turned and a free end 34 having.

4d zeigt einen Querschnitt durch das erste Element 3 und den Magnethalter 7 aus 4c in einem zusammengefügten Zustand. Das freie Ende 34 der Rippen 33 ist in punktförmigem oder linienförmigem Kontakt mit dem Boden 71 des Magnethalters 7. Bei einer Verlagerung des Magnethalters 7 in Richtung des ersten Elements 3 wird mittels des zweiten Schenkels 33b der erste Schenkel 33a in axialer Richtung A verlagert und verspannt sich. Dadurch wird vom ersten Schenkel 33a über den zweiten Schenkel 33b und das freie Ende eine Kraft in Richtung des zweiten Elements 4 (hier nicht dargestellt) auf den Magnethalter 7 ausgeübt. 4d shows a cross section through the first element 3 and the magnet holder 7 out 4c in a joined state. The free end 34 the ribs 33 is in punctiform or linear contact with the ground 71 of the magnet holder 7 , At a displacement of the magnet holder 7 in the direction of the first element 3 is by means of the second leg 33b the first leg 33a displaced in the axial direction A and tense. This will be from the first leg 33a over the second leg 33b and the free end a force in the direction of the second element 4 (not shown here) on the magnet holder 7 exercised.

Mit anderen Worten: Falls der Magnethalter 7 weg vom zweiten Element 4 entlang der axialen Richtung A bewegt wird, also weg von seinem Bestimmungsort, dann wird eine elastische Spannung in den Rippenfederelementen 93 aufgebaut. Nimmt der in Richtung auf das erste Element 3 wirkende Druck bzw. die dahinwirkende Kraft auf den Magnethalter 7 ab, so wird die in den elastisch reversibel verspannten Rippenfederelementen 93 gespeicherte Energie freigesetzt und in eine translatorische Bewegung des Magnethalters 7 in Richtung hin zum zweiten Element 4 bzw. hin zum Aufnahmeelement 41 transformiert.In other words: If the magnet holder 7 away from the second element 4 is moved along the axial direction A, ie away from its destination, then an elastic stress in the rib spring elements 93 built up. Takes the direction of the first element 3 acting pressure or the co-acting force on the magnet holder 7 From, so is in the elastically reversible strained rib spring elements 93 stored energy released and in a translational movement of the magnet holder 7 towards the second element 4 or towards the receiving element 41 transformed.

5 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf ein erstes Element 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform. In diesem Fall sind im Unterschied zum ersten Element 3 aus 4c und 4d vier bezüglich der Umlaufrichtung U äquidistante Rippen 33 bzw. Rippenfederelemente 93 angeordnet statt nur zwei Rippen 33. Dadurch kann beispielsweise der Druck auf den Boden 71 des Magnethalters 7 gleichmäßiger verteilt werden. Auch können z. B. die Rippen 33 etwas weniger steif ausgebildet werden bzw. es kann im Vergleich zu einem ersten Element 3 mit zwei Rippen 33 eine größere Kraft auf den Magnethalter 7 ausgeübt werden. Schließlich wird durch das Vorsehen von vier Rippen 33 eine höhere Redundanz gegen einen Bruch von Rippen erzielt. Es wird auch weniger leicht zu einer Verkippung des Magnethalters 7 gegenüber den Rippen 33 kommen. 5 shows a perspective view of a first element 3 according to a further embodiment. In this case, unlike the first element 3 out 4c and 4d four with respect to the direction of rotation U equidistant ribs 33 or rib spring elements 93 arranged instead of just two ribs 33 , This can, for example, the pressure on the ground 71 of the magnet holder 7 be distributed more evenly. Also z. B. the ribs 33 can be made slightly less rigid or it can compared to a first element 3 with two ribs 33 a greater force on the magnet holder 7 be exercised. Finally, by providing four ribs 33 achieved a higher redundancy against a rupture of ribs. It also becomes less easy to tilt the magnet holder 7 opposite the ribs 33 come.

Es ist im Kontext der Anmeldung zu verstehen, dass Begriffe wie „aufweisen”, „umfassend” etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließen, z. B. ist unter „ein Federelement” synonym „wenigstens ein Federelement”, unter „eine Sicherungsrippe” synonym „wenigstens eine Sicherungsrippe”, etc. zu verstehen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.It is to be understood in the context of the application that terms such as "comprise," "comprising," etc., do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a plurality, e.g. B. is synonymous with "a spring element" "at least one spring element", by "a securing rib" synonymous "at least one securing rib", etc. to understand. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007037215 A1 [0002] DE 102007037215 A1 [0002]

Claims (12)

Stellorgan mit einem Drehwinkelsensor, der Drehwinkelsensor (2) umfassend: – ein erstes Element (3), – ein zweites Element (4), – ein Sensorelement (5), – einen Magnethalter (7), welcher einen Magneten (6) wenigstens teilweise umschließt und fixiert, wobei das erste Element (3) und das zweite Element (4) um eine sich in einer axialen Richtung (A) erstreckende Achse (8) relativ zueinander verdrehbar sind, wobei das Sensorelement (5) mit dem zweiten Element (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (7) drehfest mit dem ersten Element (3) verbunden ist und relativ zum ersten Element (3) in der axialen Richtung (A) verlagerbar ist, wobei der Magnethalter (7) mittels wenigstens eines Federelements (9, 91, 92, 93) vom ersten Element (3) in Richtung auf das zweite Element (4) hin gedrückt oder gezogen wird.Actuator with a rotation angle sensor, the rotation angle sensor ( 2 ) comprising: - a first element ( 3 ), - a second element ( 4 ), - a sensor element ( 5 ), - a magnet holder ( 7 ), which is a magnet ( 6 ) at least partially encloses and fixes, wherein the first element ( 3 ) and the second element ( 4 ) about an axis extending in an axial direction (A) ( 8th ) are rotatable relative to each other, wherein the sensor element ( 5 ) with the second element ( 4 ), characterized in that the magnet holder ( 7 ) rotatably with the first element ( 3 ) and relative to the first element ( 3 ) is displaceable in the axial direction (A), wherein the magnet holder ( 7 ) by means of at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) from the first element ( 3 ) in the direction of the second element ( 4 ) is pressed or pulled. Stellorgan nach Anspruch 1, wobei am zweiten Element (4) ein Aufnahmeelement (41) zur Aufnahme des Magnethalters (7) vorgesehen ist, wobei der Magnethalter (7) mittels des wenigstens einen Federelements (9, 91, 92, 93) an das Aufnahmeelement (41) gedrückt oder gezogen wird, insbesondere wobei in axialer Richtung (A) betrachtet das Aufnahmeelement (41) zwischen dem Magnethalter (7) und dem Sensorelement (5) angeordnet ist.Actuator according to claim 1, wherein on the second element ( 4 ) a receiving element ( 41 ) for receiving the magnet holder ( 7 ) is provided, wherein the magnet holder ( 7 ) by means of the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) to the receiving element ( 41 ) is pressed or pulled, in particular wherein viewed in the axial direction (A), the receiving element ( 41 ) between the magnet holder ( 7 ) and the sensor element ( 5 ) is arranged. Stellorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Federelement (9, 91, 92, 93) in der axialen Richtung (A) betrachtet zwischen dem ersten Element (3) und einem dem ersten Element zugewandten Boden (71) des Magnethalters (7) angeordnet ist.Actuator according to one of the preceding claims, wherein the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) in the axial direction (A) between the first element (FIG. 3 ) and a floor facing the first element ( 71 ) of the magnet holder ( 7 ) is arranged. Stellorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Federelement (9) als Blattfeder (91) oder als Spiralfeder oder als Schraubenfeder (92) ausgebildet ist.Actuator according to one of the preceding claims, wherein the at least one spring element ( 9 ) as a leaf spring ( 91 ) or as a spiral spring or as a helical spring ( 92 ) is trained. Stellorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Federelement (9, 91, 92) ein vom ersten Element (3) und vom Magnethalter (7) separates Element ist.Actuator according to one of the preceding claims, wherein the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 ) one from the first element ( 3 ) and the magnet holder ( 7 ) is a separate element. Stellorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Federelement (9, 91, 92, 93) einstückig mit dem Boden (71) des Magnethalters (7) ausgebildet ist.Actuator according to one of the preceding claims, wherein the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) in one piece with the ground ( 71 ) of the magnet holder ( 7 ) is trained. Stellorgan nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine Federelement (9, 91, 92, 93) vom Boden (71) des Magnethalters (7) abragtActuator according to claim 6, wherein the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) from the ground ( 71 ) of the magnet holder ( 7 ) protrudes Stellorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das wenigstens eine Federelement (9, 91, 92, 93) einstückig mit dem ersten Element (3) ausgebildet ist.Actuator according to one of claims 1 to 4, wherein the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) integral with the first element ( 3 ) is trained. Stellorgan nach Anspruch 8, wobei das wenigstens eine Federelement (9, 91, 92, 93) vom ersten Element (3) in Richtung des Magnethalters (7) abragt.Actuator according to claim 8, wherein the at least one spring element ( 9 . 91 . 92 . 93 ) from the first element ( 3 ) in the direction of the magnet holder ( 7 ) protrudes. Stellorgan nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das wenigstens eine Federelement (9) in der Form einer elastisch reversibel verlagerbaren Rippe (93) ausgebildet ist.Actuator according to one of claims 7 to 9, wherein the at least one spring element ( 9 ) in the form of an elastically reversibly displaceable rib ( 93 ) is trained. Stellorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnethalter (7) an seinem Boden (71) wenigstens ein in axialer Richtung (A) abragendes Sicherungselement (77, 78) aufweist, wobei das erste Element (3) wenigstens ein zum Sicherungselement (77, 78) komplementäres Komplementärelement (31, 31a) aufweist, wobei Sicherungselement (77, 78) und Komplementärelement (31, 3a) ineinander greifen, so dass der Magnethalter (7) entlang der Umfangsrichtung (U) am ersten Element (3) drehfest fixiert ist.Actuator according to one of the preceding claims, wherein the magnet holder ( 7 ) at its bottom ( 71 ) at least one in the axial direction (A) projecting securing element ( 77 . 78 ), wherein the first element ( 3 ) at least one to the fuse element ( 77 . 78 ) Complementary Complementary Element ( 31 . 31a ), wherein fuse element ( 77 . 78 ) and complementary element ( 31 . 3a ) so that the magnetic holder ( 7 ) along the circumferential direction (U) on the first element ( 3 ) is fixed against rotation. Stellorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellorgan (1) gewählt ist aus der Gruppe umfassend: eine Drosselklappe (1a), ein Fahrpedal (1b), einen Aktuator, ein Abgasrückführventil.Actuator according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 1 ) is selected from the group comprising: a throttle valve ( 1a ), an accelerator pedal ( 1b ), an actuator, an exhaust gas recirculation valve.
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DE102022212481A1 (en) 2022-11-23 2024-05-23 Prüfrex engineering e motion gmbh & co. kg Injection module for an internal combustion engine

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