DE102017222574A1 - Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element - Google Patents
Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017222574A1 DE102017222574A1 DE102017222574.2A DE102017222574A DE102017222574A1 DE 102017222574 A1 DE102017222574 A1 DE 102017222574A1 DE 102017222574 A DE102017222574 A DE 102017222574A DE 102017222574 A1 DE102017222574 A1 DE 102017222574A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- conductive segments
- rotation
- electrically conductive
- electrically
- sensor system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/109—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
- G01D5/2053—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable non-ferromagnetic conductive element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Es wird ein Sensorsystem (110) zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse A rotierenden Elements (112) vorgeschlagen. Das Sensorsystem (110) umfasst:- mindestens ein erstes Geberrad (112), wobei das erste Geberrad (112) mit mindestens einem ersten Teil (116) eines rotierenden Elements (112) verbindbar ist, wobei das erste Geberrad (112) mindestens zwei erste elektrisch leitfähige Segmente (148) und mindestens zwei erste elektrisch nicht leitfähige Segmente (150) umfasst, welche jeweils radial um die Rotationsachse A angeordnet sind;- mindestens ein zweites Geberrad (124), wobei das zweite Geberrad (124) mit mindestens einem zweiten Teil (118) des rotierenden Elements (112) verbindbar ist;- mindestens ein Torsionselement (120), wobei der erste Teil (116) und der zweite Teil (118) durch das Torsionselement (120) zueinander drehbar koppelbar sind;- mindestens ein Sensorelement (134), wobei das Sensorelement (134) eingerichtet ist, eine relative Verdrehung des ersten Geberrads (112) und des zweiten Geberrads (124) zueinander abhängig von einem Überdeckungsmaß der ersten elektrisch leitfähigen Segmente (148) und der zweiten elektrisch leitfähigen Segmente (138) zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dassdas zweite Geberrad mindestens zwei zweite elektrisch nicht leitfähige Segmente (140) und mindestens zwei zweite elektrisch leitfähige Segmente (138) umfasst, welche jeweils radial um die Rotationsachse A angeordnet sind, wobei die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente (138) jeweils mindestens ein elektrisch leitfähiges Teilsegment (160) und mindestens elektrisch nicht leitfähiges Teilsegment (162) aufweisen.A sensor system (110) for determining at least one rotational property of an element (112) rotating about at least one axis of rotation A is proposed. The sensor system (110) comprises: - at least one first sender wheel (112), wherein the first sender wheel (112) is connectable to at least a first part (116) of a rotating element (112), wherein the first sender wheel (112) at least two first electrically conductive segments (148) and at least two first electrically non-conductive segments (150), which are each arranged radially about the axis of rotation A, - at least one second encoder wheel (124), wherein the second encoder wheel (124) with at least a second part (118) of the rotating element (112) is connectable, - at least one torsion element (120), wherein the first part (116) and the second part (118) are rotatably coupled to each other by the torsion element (120), - at least one sensor element ( 134), wherein the sensor element (134) is arranged, a relative rotation of the first encoder wheel (112) and the second encoder wheel (124) to each other depending on a Überdeckungsmaß the first electrically conductive Segmen te (148) and the second electrically conductive segments (138) to determine; characterized in that the second encoder wheel comprises at least two second electrically non-conductive segments (140) and at least two second electrically conductive segments (138), each disposed radially about the axis of rotation A, the second electrically conductive segments (138) each at least one electrically conductive sub-segment (160) and at least electrically non-conductive sub-segment (162).
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sensoren bekannt, welche mindestens eine Rotationseigenschaft rotierender Elemente erfassen. Beispiele derartiger Sensoren sind in Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage, 2012, Seiten 63-74 und 120-129 beschrieben. Beispielsweise kann eine Lage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine relativ zu einer Kurbelwelle mit einem so genannten Phasengeber mittels eines Hall-Sensors bestimmt werden.Numerous sensors are known from the prior art which detect at least one rotational property of rotating elements. Examples of such sensors are described in Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 2nd edition, 2012, pages 63-74 and 120-129. For example, a position of a camshaft of an internal combustion engine can be determined relative to a crankshaft with a so-called phase encoder by means of a Hall sensor.
Typischerweise wird auf der sich drehenden Achse ein Geberrad angebracht. Auf dem Geberrad können sich Zähne befinden, die durch den Hall-Sensor abgetastet werden, wenn sich die Nockenwelle dreht. So wird in der
In
Trotz der durch derartige Sensorvorrichtungen bewirkten Verbesserungen besteht nach wie vor ein Verbesserungspotenzial. Eine Herausforderung bei vielen bekannten Verfahren besteht weiterhin darin, eine gleichzeitige Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle und eines Drehmoments zu ermöglichen.Despite the improvements made by such sensor devices, there is still room for improvement. A challenge in many known methods is still to allow a simultaneous determination of a rotation angle of a shaft and a torque.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher ein Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements vorgeschlagen.In the context of the present invention, therefore, a sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element is proposed.
Das Sensorsystem umfasst mindestens ein erstes Geberrad. Das erste Geberrad ist mit mindestens einen ersten Teil eines rotierenden Elements verbindbar. Das erste Geberrad umfasst mindestens zwei erste elektrisch leitfähige Segmente und mindestens zwei erste elektrisch nicht leitfähige Segmente, welche jeweils radial um die Rotationsachse angeordnet sind. Das Sensorsystem umfasst mindestens ein zweites Geberrad. Das zweite Geberrad ist mit mindestens einem zweiten Teil des rotierenden Elements verbindbar. Das zweite Geberrad umfasst mindestens zwei zweite elektrisch nicht leitfähige Segmente, welche jeweils radial um die Rotationsachse angeordnet sind. Das Sensorsystem umfasst weiterhin mindestens ein Torsionselement, wobei der erste Teil und der zweite Teil durch das Torsionselement zueinander drehbar koppelbar sind sowie mindestens ein Sensorelement. Das zweite Geberrad umfasst weiterhin mindestens zwei elektrisch leitfähige Segmente, welche jeweils radial um die Rotationsachse angeordnet sind. Die elektrisch leitfähigen Segmente weisen jeweils mindestens ein elektrisch leitfähiges Teilsegment und mindestens elektrisch nicht leitfähiges Teilsegment auf. Das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment kann innerhalb eines Radius
Unter einem „Sensorsystem“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden, welche geeignet ist, mindestens eine Messgröße zu erfassen. Unter einem Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft wird dementsprechend ein Sensorsystem verstanden, welches eingerichtet ist, um die mindestens eine Rotationseigenschaft zu erfassen, beispielsweise zu messen, und welche beispielsweise mindestens ein elektrisches Signal entsprechend der erfassten Eigenschaft erzeugen kann, wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Auch Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein.In the context of the present invention, a "sensor system" is basically understood to mean any device which is suitable for detecting at least one measured variable. Accordingly, a sensor system for determining at least one rotation property is understood to mean a sensor system which is set up to detect, for example measure, the at least one rotation property and which can generate, for example, at least one electrical signal corresponding to the detected property, such as a voltage or a Electricity. Combinations of properties can also be detected.
Unter einer „Rotationseigenschaft“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Eigenschaft verstanden, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreibt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Winkelgeschwindigkeit, eine Drehzahl, eine Winkelbeschleunigung, eine Winkelposition oder eine andere Eigenschaft handeln, welche eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, gleichförmige oder ungleichförmige Rotation oder Drehung des rotierenden Elements zumindest teilweise charakterisieren kann. Beispielsweise kann es sich bei der Rotationseigenschaft um eine Position, insbesondere eine Winkelposition, eine Winkelbeschleunigung oder um eine Kombination von mindestens zwei dieser Größen handeln. Auch andere Eigenschaften und/oder andere Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein.In the context of the present invention, a "rotation property" is basically understood to mean a property which at least partially describes the rotation of the rotating element. This may, for example, be an angular velocity, a rotational speed, an angular acceleration, an angular position or another property which may at least partially characterize a continuous or discontinuous, uniform or non-uniform rotation or rotation of the rotating element. For example, the rotation property may be a position, in particular an angular position, an angular acceleration or a combination of at least two of these variables. Other properties and / or other combinations of properties may also be detectable.
Insbesondere kann es sich bei der Rotationseigenschaft um einen Drehwinkel handeln. Der Begriff „Drehung“ bezeichnet im Allgemeinen eine Selbstabbildung eines Objektes mit mindestens einem Fixpunkt. Bei einer Drehung können Abstände, Längen und Winkel des Objekts unverändert bleiben, nur eine Lage kann sich verändern. Bei der Drehung kann ein Punkt fest sein, der seine Lage nicht ändert. Der Punkt kann als Fixpunkt oder Drehzentrum bezeichnet werden. Bei der Drehung werden grundsätzlich alle Punkte des Objektes um einen gleichen Drehwinkel verschoben, welcher als Winkel zwischen P und P' bezeichnet werden kann. Das Objekt ändert bei der Drehung grundsätzlich nur seine Lage, sein Aussehen bleibt gleich. Dies kommt daher, dass der Abstand der Punkte P und P' zum Drehzentrum Z identisch bleibt. Unter einem „Drehwinkel“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Winkel verstanden, um den ein geometrisches Objekt gedreht wird. Der Drehwinkel ist somit bei allen Punkten des Objektes gleich. Weiterhin kann es sich bei der Rotationseigenschaft um ein Drehmoment handeln. Der Begriff „Drehmoment“ bezeichnet im Allgemeinen eine Drehwirkung einer Kraft auf ein beliebiges, drehbar gelagertes Objekt. Das Drehmoment gibt grundsätzlich an, wie stark eine Kraft auf das drehbar gelagerte Objekt wirkt. Entscheidend für eine Wirkung einer Kraft auf einen drehbaren Körper können ein Betrag der Kraft, eine Richtung der Kraft sowie ein Abstand einer Wirkungslinie der Kraft von der Drehachse sein. Insbesondere kann das Sensorsystem eingerichtet sein, um mindestens einen Drehwinkel und mindestens ein Drehmoment zu bestimmen. In particular, the rotation property may be a rotation angle. The term "rotation" generally refers to a self-imaging of an object with at least one fixed point. When rotated, distances, lengths and angles of the object can remain unchanged, only one layer can change. During rotation, a point may be fixed that does not change its position. The point can be called a fixed point or center of rotation. During the rotation, in principle all points of the object are shifted by an identical angle of rotation, which can be designated as an angle between P and P '. The object basically only changes its position during rotation, its appearance remains the same. This is because the distance of the points P and P 'to the center of rotation Z remains identical. In the context of the present invention, a "rotation angle" is basically understood to mean an angle about which a geometric object is rotated. The angle of rotation is thus the same for all points of the object. Furthermore, the rotation property may be a torque. The term "torque" generally refers to a rotational action of a force on any rotatably mounted object. The torque basically indicates how strong a force acts on the rotatably mounted object. Decisive for an effect of a force on a rotatable body may be an amount of force, a direction of the force and a distance of a line of action of the force from the axis of rotation. In particular, the sensor system can be configured to determine at least one angle of rotation and at least one torque.
Unter einem „rotierenden Element“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden, welches um mindestens eine Achse rotiert. Beispielsweise kann das rotierende Element eine Welle sein, beispielsweise eine Welle in einer Antriebsmaschine, beispielsweise eine Nockenwelle oder eine Kurbelwelle. Beispielsweise kann eine Winkelposition einer Nockenwelle oder eine Drehzahl einer Nockenwelle oder eine Winkelbeschleunigung einer Nockenwelle oder eine Kombination von mindestens zwei dieser Größen bestimmt werden. Auch andere Eigenschaften und/oder andere Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein.In the context of the present invention, a "rotating element" is basically understood to mean any element which rotates about at least one axis. For example, the rotating element may be a shaft, for example a shaft in an engine, for example a camshaft or a crankshaft. For example, an angular position of a camshaft or a rotational speed of a camshaft or an angular acceleration of a camshaft or a combination of at least two of these variables can be determined. Other properties and / or other combinations of properties may also be detectable.
Das rotierende Element kann einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweisen. Die Bezeichnungen „erster Teil“ und „zweiter Teil“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Teilen bzw. zweiten Teilen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Teile, beispielsweise eine oder mehrere dritte Teile vorhanden sein.The rotating element may have a first part and a second part. The terms "first part" and "second part" are to be considered as pure descriptions without indicating an order or ranking and, for example, without precluding the possibility that several types of first parts or second parts or exactly one kind may be provided. Furthermore, additional parts, for example, one or more third parts may be present.
Der Begriff „Torsionselement“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches, bei einer Belastung mit einem Drehmoment und/oder einem Torsionsmoment, welches um eine Längsachse des Elements wirkt, verformbar ist, insbesondere schraubenförmig verformbar. Ein Einwirken des Torsionsmoments auf das Element kann dazu führen, dass sich ein Objekt um einen Verdrehwinkel verdreht und um einen Scherwinkel verzerrt. Das Torsionselement kann insbesondere ganz oder teilweise als Zylinder, insbesondere als Hohlzylinder ausgebildet sein. Das erste Geberrad und das zweite Geberrad können um einen Torsionswinkel gegeneinander verdrehbar sein. Der Torsionswinkel kann daher einem Differenzwinkel zwischen dem ersten Geberrad und dem zweiten Geberrad entsprechen. Der Torsionswinkel kann insbesondere 0,25° bis 10°, vorzugsweise 0.5° bis 5° und besonders bevorzugt 1° bis 3° betragen.The term "torsion element" basically refers to any element which, in the case of a load with a torque and / or a torsional moment, which acts around a longitudinal axis of the element, is deformable, in particular helically deformable. An effect of the torsion moment on the element can cause an object to twist through a twist angle and distort it by a shear angle. The torsion element can in particular be wholly or partly designed as a cylinder, in particular as a hollow cylinder. The first encoder wheel and the second encoder wheel can be rotated by a torsion angle against each other. The torsion angle can therefore correspond to a difference angle between the first encoder wheel and the second encoder wheel. The torsion angle may in particular be 0.25 to 10 °, preferably 0.5 to 5 ° and particularly preferably 1 to 3 °.
Die Bezeichnungen „erstes Geberrad“ und „zweites Geberrad“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Geberrädern bzw. zweiten Geberrädern oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Geberräder, beispielsweise eine oder mehrere dritte Geberräder vorhanden sein. Unter einem „Geberrad“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges mit dem rotierenden Element verbindbares Bauelement verstanden werden, das eingerichtet ist, bei Verbindung mit dem rotierenden Element pro Umdrehung des rotierenden Elements mindestens ein messbares Signal, insbesondere eine Magnetfeldänderung, zu bewirken.The terms "first sender wheel" and "second sender wheel" are to be regarded as pure descriptions without indicating an order or ranking and excluding, for example, without the possibility that several types of first donor wheels or second donor wheels or just one kind may be provided. Furthermore, additional donor wheels, for example, one or more third donor wheels may be present. In the context of the present invention, a "sensor wheel" can in principle be understood to be any component which can be connected to the rotating element and is designed to effect at least one measurable signal, in particular a change in magnetic field, upon connection to the rotating element per revolution of the rotating element.
Das erste Geberrad ist, wie bereits oben ausgeführt, mit dem ersten Teil des rotierenden Elements verbindbar und das zweite Geberrad ist mit dem zweiten Teil des rotierenden Elements verbindbar. Erste Geberrad und/oder das zweite Geberrad können beispielsweise permanent oder reversibel mit dem rotierenden Element verbunden oder verbindbar sein oder kann auch einstückig mit dem rotierenden Element ausgebildet oder in das rotierende Element integriert sein.As already mentioned above, the first sender wheel can be connected to the first part of the rotating element and the second sender wheel can be connected to the second part of the rotating element. First sender wheel and / or the second sender wheel, for example, permanently or reversibly connected to the rotating element or connectable or can also be integrally formed with the rotating element or integrated into the rotating element.
Das zweite Geberrad kann ein Verbindungselement, beispielsweise eine Hülse, aufweisen, wobei das Verbindungselement eingerichtet ist, das zweite Geberrad fest mit dem zweiten Teil des rotierenden Elements und/oder mit dem Torsionselement zu verbinden. Das Verbindungselement kann insbesondere eine Aussparung aufweisen und der zweite Teil des rotierenden Elements kann zumindest teilweise in der Aussparung aufgenommen sein. Das zweite Geberrad kann zumindest teilweise planar ausgebildet sein und das Verbindungselement kann zumindest teilweise als Hohlzylinder ausgebildet sein. Das Torsionselement kann zumindest teilweise von dem Verbindungselement umhüllt sein.The second sender wheel may have a connecting element, for example a sleeve, wherein the connecting element is set up to connect the second sender wheel firmly to the second part of the rotating element and / or to the torsion element. The connecting element may in particular have a recess and the second part of the rotating element may be at least partially received in the recess. The second encoder wheel may be formed at least partially planar and the connecting element may be at least partially formed as a hollow cylinder. The torsion element may be at least partially enveloped by the connecting element.
Das erste Geberrad und das zweite Geberrad können insbesondere in einem Abstand von 100 µm bis 1000 µm, insbesondere von 200 µm bis 800 µm und besonders bevorzugt von 50 µm bis 150 µm zueinander angeordnet sein. Das erste Geberrad und das zweite Geberrad können jedoch auch derart angeordnet sein, dass sich das erste Geberrad und das zweite Geberrad berühren.The first sender wheel and the second sender wheel can be arranged in particular at a distance of 100 .mu.m to 1000 .mu.m, in particular from 200 .mu.m to 800 .mu.m and particularly preferably from 50 .mu.m to 150 .mu.m to each other. However, the first sender wheel and the second sender wheel can also be arranged such that the first sender wheel and the second sender wheel touch.
Das erste Geberrad und/oder das zweite Geberrad können insbesondere planar ausgestaltet sein. Weiterhin können das erste Geberrad und/oder das zweite Geberrad eine zumindest teilweise kreisförmige Grundform aufweisen.The first sender wheel and / or the second sender wheel may in particular be configured in a planar manner. Furthermore, the first sender wheel and / or the second sender wheel may have an at least partially circular basic shape.
Die Bezeichnungen „erstes elektrisch leitfähiges Segment“, „erstes elektrisch nicht leitfähiges Segment“, „zweites elektrisch leitfähiges Segment“ und „zweites elektrisch nicht leitfähiges Segment“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten elektrisch leitfähigen Segmenten bzw. zweiten elektrisch leitfähigen Segmenten oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Segmente, beispielsweise eine oder mehrere dritte elektrisch leitfähige Segmente vorhanden sein.The terms "first electrically conductive segment", "first electrically non-conductive segment", "second electrically conductive segment" and "second electrically non-conductive segment" are to be regarded as mere descriptions without indicating an order or ranking and without precluding, for example, that a plurality of types of first electrically conductive segments or second electrically conductive segments or in each case exactly one type can be provided. Furthermore, additional segments, for example one or more third electrically conductive segments may be present.
Die ersten elektrisch leitfähigen Segmente, die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente, die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können jeweils zumindest teilweise planar ausgebildet sein. Die ersten elektrisch leitfähigen Segmente, die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente, die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können sich weiterhin quer, insbesondere senkrecht zu der Rotationsachse erstrecken. Insbesondere kann es sich bei den ersten elektrisch leitfähigen Segmenten, den zweiten elektrisch leitfähigen Segmenten, den ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmenten und/oder den zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmenten um Kreissektorsegmente handeln. Der Begriff „Kreissektor“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Teilfläche einer Kreisfläche, welche von mindestens einem Kreisbogen und mindestens zwei Kreisradien begrenzt ist. Auch andere Formen sind grundsätzlich denkbar. Beispielsweise können die Segmente zumindest teilweise als stiftförmige, eine zahnförmige oder eine zackenförmige Ausbuchtung oder Aussparung ausgebildet sein.The first electrically conductive segments, the second electrically conductive segments, the first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments may each be formed at least partially planar. The first electrically conductive segments, the second electrically conductive segments, the first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments may continue to extend transversely, in particular perpendicular to the axis of rotation. In particular, the first electrically conductive segments, the second electrically conductive segments, the first electrically nonconductive segments and / or the second electrically nonconductive segments may be circular sector segments. The term "circular sector" basically denotes any partial area of a circular area which is delimited by at least one circular arc and at least two circular radii. Other forms are conceivable in principle. For example, the segments may be at least partially formed as a pin-shaped, a tooth-shaped or a serrated bulge or recess.
Das erste Geberrad kann mindestens drei der ersten elektrisch leitfähigen Segmente und mindestens drei der ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente aufweisen, insbesondere drei der ersten elektrisch leitfähigen Segmente und drei der ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente. Das zweite Geberrad kann mindestens drei der zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und mindestens drei der zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente aufweisen, insbesondere drei der zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und drei der zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente. Insbesondere kann eine Anzahl an den ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmenten identisch sein zu einer Anzahl an den ersten elektrisch leitfähigen Segmenten. Insbesondere kann eine Anzahl an den zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmenten identisch sein zu einer Anzahl an den Segmenten.The first encoder wheel may have at least three of the first electrically conductive segments and at least three of the first electrically non-conductive segments, in particular three of the first electrically conductive segments and three of the first electrically non-conductive segments. The second encoder wheel may have at least three of the second electrically conductive segments and at least three of the second electrically non-conductive segments, in particular three of the second electrically conductive segments and three of the second electrically non-conductive segments. In particular, a number of the first electrically non-conductive segments may be identical to a number of the first electrically conductive segments. In particular, a number of the second electrically non-conductive segments may be identical to a number of the segments.
Die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die elektrisch leitfähigen Teilsegmente können jeweils ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt sein. Das nicht leitfähige Material kann insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit von kleiner als 10-8 S·cm-1 sowie einem spezifischen Widerstand von größer als 108 Ω·cm aufweisen. Weiterhin können die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die elektrisch leitfähigen Teilsegmente ganz oder teilweise aus einem elektrisch schlecht leitfähigen Material hergestellt sein. Das elektrisch schlecht leitfähige Material kann insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit von kleiner als 10-3 S·cm-1 aufweisen. Die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die elektrisch leitfähigen Teilsegmente können insbesondere ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem keramischen Material und/oder aus mindestens einem schwer entflammbaren und flammenhemmenden Verbundwerkstoff, welcher mindestens Epoxidharz und mindestens ein Glasfasergewebe umfasst, hergestellt sein. Weiterhin können die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente als kreissektorförmige Aussparung ausgebildet sein. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar.The first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments and / or the electrically conductive sub-segments may each be wholly or at least partially made of at least one electrically non-conductive material. The non-conductive material may in particular have an electrical conductivity of less than 10 -8 S · cm -1 and a resistivity of greater than 10 8 Ω · cm. Furthermore, the first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments and / or the electrically conductive sub-segments may be wholly or partly made of a material having poor electrical conductivity. The electrically poorly conductive material may in particular have an electrical conductivity of less than 10 -3 S · cm -1 . The first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments and / or the electrically conductive sub-segments may in particular wholly or at least partially of at least one ceramic material and / or at least one flame retardant and flame retardant composite material, which at least epoxy resin and at least a glass fiber fabric. Furthermore, the first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments may be formed as a circular sector-shaped recess. Other materials are also conceivable.
Die ersten elektrisch leitfähigen Segmente und/oder die elektrisch leitfähigen Teilsegmente können jeweils ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit von größer als 106 S·cm-1 hergestellt sein. Insbesondere können die ersten elektrisch leitfähigen Segmente und/oder die elektrisch leitfähigen Teilsegmente ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem Material hergestellt sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium, Kupfer, Stahl. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. The first electrically conductive segments and / or the electrically conductive sub-segments may each be wholly or at least partially made of at least one material having an electrical conductivity greater than 10 6 S · cm -1 . In particular, the first electrically conductive segments and / or the electrically conductive sub-segments may be wholly or at least partially made of at least one material selected from the group consisting of: aluminum, copper, steel. Other materials are also conceivable.
Die ersten elektrisch leitfähigen Segmente und die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können jeweils dieselbe Form aufweisen. Die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können jeweils dieselbe Form aufweisen.The first electrically conductive segments and the first electrically non-conductive segments may each have the same shape. The second electrically conductive segments and the second electrically non-conductive segments may each have the same shape.
Die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können in einem Winkel
Insbesondere können die ersten elektrisch leitfähigen Segmente jeweils eine erste kreisbogenförmige Seite aufweisen und die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können jeweils eine zweite kreisbogenförmige Seite aufweisen. Die erste kreisbogenförmige Seite kann den Winkel
Das erste Geberrad kann einen Durchmesser
Unter dem Begriff „Teilsegment“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Teil oder eine beliebige Komponente eines Segments zu verstehen, wobei das Segment neben dem Teilsegment noch andere Komponenten aufweist, beispielsweise weitere Teilsegmente. Das elektrisch leitfähige Teilsegment und das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment können grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen. Insbesondere können das elektrisch leitfähige Teilsegment und das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment planar ausgebildet sein. Weiterhin können das elektrisch leitfähige Teilsegment und das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment zumindest teilweise als Kreissektorsegmente ausgebildet sein. Das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment kann zwischen der Rotationsachse und dem elektrisch leitfähigen Teilsegment angeordnet sein. Das elektrisch leitfähige Teilsegment kann insbesondere durch mindestens eine äußere kreisbogenförmige Seite und durch mindestens eine innere kreisbogenförmige Seite begrenzt sein. Die innere kreisbogenförmige Seite kann der elektrisch nicht leitfähigen Teilsegment zugewandt sein. Die äußere kreisbogenförmige Seite kann in einen Abstand zu der Rotationsachse angeordnet sein, welche dem Radius
Das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment kann an ein ringförmiges Element befestigt sein. Das ringförmige Element kann zur Fixierung des zweiten Geberrads an das rotierende Element eingerichtet sein. Das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment kann insbesondere durch mindestens eine weitere äußere kreisbogenförmige Seite und durch mindestens eine innere kreisbogenförmige Seite begrenzt sein. Die weitere innere kreisbogenförmige Seite kann an das ringförmige Element angrenzen. Die weitere äußere kreisbogenförmige Seite kann an das elektrisch nicht leitfähige Teilsegment angrenzen.The electrically non-conductive sub-segment may be attached to an annular member. The annular element may be arranged for fixing the second encoder wheel to the rotating element. The electrically non-conductive sub-segment may in particular be delimited by at least one further outer circular-arc-shaped side and by at least one inner circular-arc-shaped side. The further inner circular arc-shaped side may adjoin the annular element. The further outer circular arc-shaped side can adjoin the electrically non-conductive sub-segment.
Das erste Geberrad kann ein weiteres ringförmiges Element aufweisen, welches eingerichtet ist, das erste Geberrad an das rotierende Element zu befestigen. Das erste elektrisch leitfähige Segment kann innerhalb eines Radius
Unter einem „Sensorelement“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung zu verstehen, welche eingerichtet ist, um mindestens eine Eigenschaft oder eine Messgröße zu erfassen, insbesondere eine physikalische Messgröße. Das Sensorelement kann insbesondere eingerichtet sein, um mindestens ein Sensorsignal zu erzeugen, insbesondere mindestens ein elektrisches Sensorsignal, beispielsweise ein analoges und/oder digitales Sensorsignal. Insbesondere kann die erfasste Eigenschaft eine Position, beispielsweise eine Winkelposition umfassen. Insbesondere kann es sich bei dem Sensorelement um einen induktiven Magnetsensor handeln. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Das Sensorelement kann insbesondere als Leiterplatte ausgestaltet sein. Das Sensorelement kann eine Durchführung aufweisen und das rotierende Element, insbesondere der zweite Teil des rotierenden Elements kann zumindest teilweise in der Durchführung aufgenommen sein. Das Sensorelement kann unterhalb des zweiten Geberrads angeordnet sein. Weiterhin kann das Sensorelement ortsfest in Bezug auf eine Verdrehung des rotierenden Elements angebracht sein.Under a "sensor element" in the context of the present invention is basically a to understand any device which is adapted to detect at least one property or a measured variable, in particular a physical measured variable. The sensor element may in particular be designed to generate at least one sensor signal, in particular at least one electrical sensor signal, for example an analog and / or digital sensor signal. In particular, the detected property may include a position, for example an angular position. In particular, the sensor element may be an inductive magnetic sensor. However, other embodiments are possible in principle. The sensor element can be configured in particular as a printed circuit board. The sensor element may have a passage, and the rotating element, in particular the second part of the rotating element, may be accommodated at least partially in the passage. The sensor element may be arranged below the second encoder wheel. Furthermore, the sensor element may be fixed in relation to a rotation of the rotating element.
Das Sensorelement kann mindestens eine Spulenanordnung umfassen. Unter einer „Spulenanordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, die mindestens eine Spule umfasst. Unter einer „Spule“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Bauelement verstanden, welches eine Induktivität aufweist und geeignet ist, bei Stromfluss ein Magnetfeld zu erzeugen und/oder umgekehrt. Beispielsweise kann eine Spule mindestens eine vollständige oder teilweise geschlossene Leiterschleife oder Windung umfassen.The sensor element may comprise at least one coil arrangement. In the context of the present invention, a "coil arrangement" can in principle be understood to mean any device which comprises at least one coil. In the context of the present invention, a "coil" is fundamentally understood to mean any component which has an inductance and is suitable for generating a magnetic field during current flow and / or vice versa. For example, a coil may comprise at least one complete or partially closed conductor loop or winding.
Das Sensorelement kann mindestens eine Erregerspule aufweisen. Unter einer „Erregerspule“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Spule verstanden werden, welche bei Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms einen magnetischen Fluss erzeugt. Die Erregerspule kann mindestens eine Erregerwindung aufweisen. Die Erregerspule kann daher auch als umlaufende Erregerspule bezeichnet werden. Die Erregerspule kann eingerichtet sein, um mit einer Wechselspannung beaufschlagt zu werden. Die Wechselspannung kann 1 MHz bis 10 MHz, vorzugsweise 2 MHz bis 5 MHz und besonders bevorzugt 3,5 MHz betragen. Die Erregerspule kann folglich eingerichtet sein, um ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Das elektromagnetische Wechselfeld kann eingerichtet sein, um in den Empfängerspulen zu koppeln und Wechselwirkungen zu induzieren.The sensor element may have at least one exciter coil. In the context of the present invention, an "exciter coil" can basically be understood to mean a coil which generates a magnetic flux when an electrical voltage and / or an electrical current are applied. The exciter coil may have at least one exciter coil. The exciter coil can therefore also be referred to as a circulating exciter coil. The excitation coil may be configured to be charged with an AC voltage. The alternating voltage can be 1 MHz to 10 MHz, preferably 2 MHz to 5 MHz and particularly preferably 3.5 MHz. The exciter coil may thus be arranged to generate an electromagnetic alternating field. The alternating electromagnetic field may be configured to couple in the receiver coils and induce interactions.
Das Sensorelement kann eine Durchführung aufweisen und das rotierende Element kann zumindest teilweise in der Durchführung aufgenommen sein. Das Sensorelement kann unterhalb des ersten Geberrads angeordnet sein. Weiterhin kann das Sensorelement ortsfest in Bezug auf eine Verdrehung des rotierenden Elements angebracht sein.The sensor element may have a passage and the rotating element may be at least partially received in the bushing. The sensor element may be arranged below the first encoder wheel. Furthermore, the sensor element may be fixed in relation to a rotation of the rotating element.
Das Sensorelement kann mindestens eine Spulenanordnung umfassen. Unter einer „Spulenanordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, die mindestens eine Spule umfasst. Unter einer „Spule“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Bauelement verstanden, welches eine Induktivität aufweist und geeignet ist, bei Stromfluss ein Magnetfeld zu erzeugen und/oder umgekehrt. Beispielsweise kann eine Spule mindestens eine vollständige oder teilweise geschlossene Leiterschleife oder Windung umfassen.The sensor element may comprise at least one coil arrangement. In the context of the present invention, a "coil arrangement" can in principle be understood to mean any device which comprises at least one coil. In the context of the present invention, a "coil" is fundamentally understood to mean any component which has an inductance and is suitable for generating a magnetic field during current flow and / or vice versa. For example, a coil may comprise at least one complete or partially closed conductor loop or winding.
Das Sensorelement kann mindestens eine Erregerspule aufweisen. Unter einer „Erregerspule“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Spule verstanden werden, welche bei Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms einen magnetischen Fluss erzeugt. Die Erregerspule kann mindestens eine Erregerwindung aufweisen. Die Erregerspule kann daher auch als umlaufende Erregerspule bezeichnet werden. Insbesondere kann das Sensorelement mindestens eine erste Empfängerspule und mindestens zwei zweite Empfängerspulen oder mindestens zwei der ersten Empfängerspulen und mindestens eine der zweiten Empfängerspulen aufweisen.The sensor element may have at least one exciter coil. In the context of the present invention, an "exciter coil" can basically be understood to mean a coil which generates a magnetic flux when an electrical voltage and / or an electrical current are applied. The exciter coil may have at least one exciter coil. The exciter coil can therefore also be referred to as a circulating exciter coil. In particular, the sensor element can have at least one first receiver coil and at least two second receiver coils or at least two of the first receiver coils and at least one of the second receiver coils.
Die Erregerspule kann eingerichtet sein, um mit einer Wechselspannung beaufschlagt zu werden. Die Wechselspannung kann 1 MHz bis 10 MHz, vorzugsweise 2 MHz bis 5 MHz und besonders bevorzugt 3,5 MHz betragen. Die Erregerspule kann folglich eingerichtet sein, um ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Das elektromagnetische Wechselfeld kann eingerichtet sein, um in den Empfängerspulen zu koppeln und Wechselwirkungen zu induzieren.The excitation coil may be configured to be charged with an AC voltage. The alternating voltage can be 1 MHz to 10 MHz, preferably 2 MHz to 5 MHz and particularly preferably 3.5 MHz. The exciter coil may thus be arranged to generate an electromagnetic alternating field. The alternating electromagnetic field may be configured to couple in the receiver coils and induce interactions.
Die ersten Empfängerspulen und die zweiten Empfängerspulen können aus miteinander elektrisch verbundenen Leiterbahnen aufgebaut sein, sodass jede der ersten Empfängerspulen und der zweiten Empfängerspulen aus bezüglich eines Stromflusses gegenläufig orientierten Teilwindungen aufgebaut ist, von denen jede in einer radialen Richtung von mindestens einer nach links gekrümmten kreisbogenförmigen Leiterbahn und mindestens einer gegenüberliegenden nach rechts gekrümmten kreisbogenförmigen Leiterbahn begrenzt ist. Die kreisförmigen Leiterbahnen der Empfängerspulen können jeweils einen gleichen Krümmungsradius aufweisenThe first receiver coils and the second receiver coils may be constructed of interconnects electrically connected to each other so that each of the first receiver coils and the second receiver coils is constructed of counter-current-oriented partial convolutions, each in a radial direction of at least one arcuate conductor track curved to the left and at least one opposite curved to the right arcuate conductor track is limited. The circular conductor tracks of the receiver coils can each have a same radius of curvature
Die Empfängerspulen können zumindest abschnittsweise kreissegmentförmig geformt sein. Beispielsweise kann ein Verlauf eines vollständigen Kreises umfasst sein oder lediglich ein Teil eines Kreises. Unter „zumindest abschnittsweise kreissegmentförmig“ kann dabei insbesondere verstanden werden, dass die Empfängerspule zumindest einen Abschnitt aufweist, welcher kreissegmentförmig geformt ist. Zusätzlich können noch ein oder mehrere Abschnitte enthalten sein, welche keinen kreissegmentförmigen Verlauf aufweisen, beispielsweise gerade Abschnitte. Allgemein sind bei einem kreissegmentförmigen Verlauf auch leichte Abweichungen von der Kreisform möglich. Beispielsweise können Abweichungen toleriert werden, welche in jedem Punkt nicht mehr als 20 %, insbesondere nicht mehr als 10 % oder sogar nicht mehr als 5 % von dem absoluten Wert der Kreisform betragen. The receiver coils may be formed at least partially circular segment. By way of example, a course of a complete circle may be included or only part of a circle. By "at least partially circular segment-shaped" can be understood in particular that the receiver coil has at least one portion which is shaped like a circle segment. In addition, one or more sections may be included, which do not have a circular segment-shaped course, for example, straight sections. In general, slight deviations from the circular shape are possible with a circular segment-shaped course. For example, deviations can be tolerated, which are at any point not more than 20%, in particular not more than 10% or even not more than 5% of the absolute value of the circular shape.
Die Empfängerspule kann insbesondere mehrere Teilwindungen aufweisen. Insbesondere kann die Empfängerspule mehrere Teilwindungen aufweisen, welche als Kreissegmente ausgebildet sind. Die Teilwindungen können miteinander verbunden sein, beispielsweise durch ein oder mehrere Durchkontaktierungen. Die Teilwindungen können insbesondere auf mehreren Ebenen angeordnet sein. Insbesondere können die Teilwindungen einer Empfängerspule derart gegenläufig orientiert sein, dass die Teilwindungen sich an mindestens einem Punkt kreuzen. Insbesondere können die sich kreuzenden Teilwindungen übereinander verlaufen, so dass sich die beiden kreuzenden Teilwindungen im Kreuzungspunkt nicht berühren.The receiver coil may in particular have several partial turns. In particular, the receiver coil may have a plurality of partial turns, which are formed as circular segments. The partial turns can be connected to one another, for example by one or more plated-through holes. The partial turns can be arranged in particular on several levels. In particular, the partial turns of a receiver coil can be oriented in opposite directions so that the partial turns intersect at least one point. In particular, the intersecting partial turns can run over one another, so that the two intersecting partial turns do not touch each other at the point of intersection.
Das Sensorsystem kann eingerichtet sein, eine induktive Kopplung und/oder eine Änderung einer induktiven Kopplung zwischen der Erregerspule und der Empfängerspule zu erfassen. Insbesondere kann das Sensorsystem eingerichtet sein, die durch eine Bewegung und/oder eine Position des ersten Geberrades und des zweiten Geberrads bewirkte induktive Kopplung und/oder die durch eine Bewegung und/oder eine Position des Geberrades bewirkte Änderung der induktiven Kopplung zwischen der Erregerspule und den Empfängerspulen zu erfassen. Hierfür kann das Sensorsystem beispielsweise eine entsprechende Auswerteeinheit aufweisen. Insbesondere kann die Auswerteeinheit mindestens eine Auswerteschaltung aufweisen. Insbesondere kann die Auswerteschaltung eingerichtet sein, die Signale des Positionssensors auszuwerten. Bei der Auswerteschaltung kann es sich beispielsweise um einen Prozessor handeln. Die Auswerteeinheit kann mit der mindestens einen Spulenanordnung auf einem gemeinsamen Schaltungsträger angeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann auch von der mindestens einen Spulenanordnung getrennt angeordnet sein.The sensor system may be configured to detect an inductive coupling and / or a change in an inductive coupling between the exciter coil and the receiver coil. In particular, the sensor system can be set up, the inductive coupling caused by a movement and / or a position of the first sender wheel and the second sender wheel and / or the change in the inductive coupling between the exciter coil and the one caused by a movement and / or a position of the sender wheel To detect receiver coils. For this purpose, the sensor system may for example have a corresponding evaluation unit. In particular, the evaluation unit can have at least one evaluation circuit. In particular, the evaluation circuit may be configured to evaluate the signals of the position sensor. The evaluation circuit may be, for example, a processor. The evaluation unit can be arranged with the at least one coil arrangement on a common circuit carrier. The evaluation unit can also be arranged separately from the at least one coil arrangement.
Ein typischer Wertebereich eines Kopplungsfaktors kann beispielsweise -0,3 bis +0,3 betragen. Unter einem Koppelfaktor kann dabei insbesondere ein Amplitudenverhältnis zwischen einem Empfangssignal und einem Sende- oder Erregersignal verstanden werden. Der Koppelfaktor kann insbesondere sinusförmig mit dem Drehwinkel verlaufen.A typical value range of a coupling factor may be, for example, -0.3 to +0.3. In this case, a coupling factor can be understood in particular to be an amplitude ratio between a received signal and a transmitted or exciter signal. The coupling factor can in particular run sinusoidally with the angle of rotation.
Die Empfängerspulen können innerhalb der Erregerspule auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Die ersten Empfängerspulen können in einem ersten Ringsektorbereich angeordnet sein. Der erste Ringsektorbereich kann durch einen ersten Innenkreisradius
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Verwendung mindestens eines Sensorsystems. Das erfindungsgemäße Verfahren kann die Verfahrensschritte, welche im Folgenden beschrieben werden, umfassen. Die Verfahrensschritte können vorzugsweise in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Hierbei können ein oder sogar mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Weiterhin können einer, mehrere oder alle der Verfahrensschritte einfach oder auch wiederholt durchgeführt werden. Das Verfahren kann darüber hinaus noch weitere Verfahrensschritte umfassen.In a further aspect of the present invention, a method is proposed for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation. The method includes the use of at least one sensor system. The method according to the invention can comprise the method steps which are described below. The method steps may preferably be carried out in the predetermined order. In this case, one or even several method steps can be performed simultaneously or overlapping in time. Furthermore, one, several or all of the method steps can be carried out simply or repeatedly. The method may additionally comprise further method steps.
Die Verfahrensschritte sind:
- a) Aufnehmen induktiver Signale mittels des Sensorelements; und
- b) Auswerten der induktiven Signale und Ermitteln der Rotationseigenschaft mittels der induktiven Signale.
- a) receiving inductive signals by means of the sensor element; and
- b) evaluating the inductive signals and determining the rotation property by means of the inductive signals.
Das Verfahren erfolgt unter Verwendung eines Sensorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, also gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen oder gemäß einer der unten noch näher beschriebenen Ausführungsformen. Dementsprechend kann für Definitionen und optionale Ausgestaltungen weitgehend auf die Beschreibung des Sensorsystems verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.The method is carried out using a sensor system according to the present invention, ie according to one of the above-mentioned embodiments or according to one of the embodiments described in more detail below. Accordingly, for definitions and optional configurations, reference may be made largely to the description of the sensor system. However, other embodiments are possible in principle.
Insbesondere können die induktiven Signale Spannungssignale sein, insbesondere in den Empfängerspulen erzeugte Spannungen. Insbesondere können die Spannungen in den Empfängerspulen aufgrund der induktiven Kopplung der Empfängerspulen mit der mindestens einen Erregerspule erzeugt werden. Insbesondere können die induktive Kopplung und/oder die Änderung der induktiven Kopplung in der Spulenanordnung von einer Bewegung und/oder von einer Position des ersten Geberrads und/oder des zweiten Geberrads abhängen. Weiterhin kann das Verfahren eine Bestimmung der Winkelposition des rotierenden Elements und des Drehmoments mithilfe der erfassten, von der Position und/oder der Bewegung der Geberräder abhängigen induktiven Kopplung und/oder Änderung der induktiven Kopplung umfassen.In particular, the inductive signals may be voltage signals, in particular in the Receiver coils generated voltages. In particular, the voltages in the receiver coils can be generated due to the inductive coupling of the receiver coils with the at least one exciter coil. In particular, the inductive coupling and / or the change in the inductive coupling in the coil arrangement may depend on a movement and / or on a position of the first encoder wheel and / or the second encoder wheel. Furthermore, the method may include determining the angular position of the rotating element and the torque using the detected, dependent on the position and / or the movement of the encoder wheels inductive coupling and / or changing the inductive coupling.
Ferner kann das Verfahren das Aufbereiten der induktiven Signale durch eine Auswerteschaltung umfassen. Weiterhin kann das Verfahren das Weiterleiten der induktiven Signale an ein Steuergerät, beispielsweise einen Prozessor, umfassen. Weiterhin kann das Verfahren eine Ermittlung der Rotationseigenschaft, beispielsweise der Winkelposition, mittels einer Auswertung der induktiven Signale umfassen.Furthermore, the method may include the processing of the inductive signals by an evaluation circuit. Furthermore, the method may include forwarding the inductive signals to a control device, for example a processor. Furthermore, the method may comprise a determination of the rotational property, for example the angular position, by means of an evaluation of the inductive signals.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere kann die Vorrichtung kostengünstig sein, da lediglich ein Sensorelement notwendig ist. Weiterhin kann eine Sensorauswertung grundsätzlich sehr einfach sein, da ein Berechnungsaufwand reduziert ist. Das Sensorsystem kann einen geringen Bauraum aufweisen. Weiterhin kann das Verfahren ein einfaches Messprinzip darstellen und ein einfach umsetzbares Redundanzprinzip aufweisen. Weiterhin kann das Sensorsystem eine sehr hohe Sensitivität aufweisen und das Messprinzip kann unabhängig von vielen Fremdeinflüssen wie Luftfeuchtigkeit, Schmierstoffen und Störfeldern sein. Ein Sensor ASIC kann hier grundsätzlich genutzt werden. Das Sensorsystem kann grundsätzlich ein fremdrobustes System darstellen, welches im Gegensatz zu magnetischen Prinzipien auch in einem Umfeld hoher Ströme, insbesondere Motorströme, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug, eingesetzt werden kann. Signale und Messgrößen können untereinander plausibilisiert werden, Daher kann eine ASIL Einstufung höher sein. Eine Drehmomentmessung kann grundsätzlich wenig zusätzliche Kosten verursachen.The proposed device and method have numerous advantages over known devices and methods. In particular, the device can be inexpensive, since only one sensor element is necessary. Furthermore, a sensor evaluation can basically be very simple, since a calculation effort is reduced. The sensor system can have a small installation space. Furthermore, the method can represent a simple measuring principle and have an easily implementable redundancy principle. Furthermore, the sensor system can have a very high sensitivity and the measuring principle can be independent of many external influences such as humidity, lubricants and interference fields. A sensor ASIC can basically be used here. Basically, the sensor system can be an externally robust system which, in contrast to magnetic principles, can also be used in an environment of high currents, in particular motor currents, for example in an electric vehicle. Signals and measured variables can be made plausible among one another, therefore an ASIL classification can be higher. A torque measurement can basically cause little additional costs.
Figurenlistelist of figures
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sensorsystems in einer Schnittdarstellung; -
2A und2B schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen eines ersten Geberrads (2A) und eines zweiten Geberrads (2B) ; -
3A und3B schematische Darstellung einer Basisstruktur eines Sensorelements (3A) und eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Sensorelements (3B) ; -
4A bis4B drehmomentabhängige demodulierte Signale der Empfängerspulen für verschiedene Drehmomente; und -
5A bis5C verschiedene Ansichten des ersten Geberrads und des zweiten Geberrads in Draufsicht.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a sensor system according to the invention in a sectional view; -
2A and2 B schematic representations of embodiments of a first encoder wheel (2A) and a second donor wheel (2 B) ; -
3A and3B schematic representation of a basic structure of a sensor element (3A) and an exemplary embodiment of a sensor element (3B) ; -
4A to4B torque-dependent demodulated signals of the receiver coils for different torques; and -
5A to5C different views of the first encoder wheel and the second encoder wheel in plan view.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Das erste Geberrad
Das zweite Geberrad
Das zweite elektrisch leitfähige Segment
In
Die Basisstruktur
Die Basisstruktur
Grundsätzlich kann jede der dargestellten Empfängerspulen
Für eine Messung des Drehmomentes und eines doppelten Drehwinkels können eine erste weitere Empfängerspule
Durch Überstreichen mit dem ersten Geberrad
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012213539 A1 [0002]DE 102012213539 A1 [0002]
- DE 102004019379 A1 [0003]DE 102004019379 A1 [0003]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017222574.2A DE102017222574A1 (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017222574.2A DE102017222574A1 (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017222574A1 true DE102017222574A1 (en) | 2019-06-13 |
Family
ID=66629262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017222574.2A Pending DE102017222574A1 (en) | 2017-12-13 | 2017-12-13 | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017222574A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004019379A1 (en) | 2004-04-19 | 2005-11-10 | Volkswagen Ag | Detection method for a differential angle detects first and second swing angles in respective first and second components so as to calculate the differential angle |
DE102012213539A1 (en) | 2012-08-01 | 2014-02-06 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining a phase position of an adjustable camshaft |
-
2017
- 2017-12-13 DE DE102017222574.2A patent/DE102017222574A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004019379A1 (en) | 2004-04-19 | 2005-11-10 | Volkswagen Ag | Detection method for a differential angle detects first and second swing angles in respective first and second components so as to calculate the differential angle |
DE102012213539A1 (en) | 2012-08-01 | 2014-02-06 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining a phase position of an adjustable camshaft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3645977B1 (en) | Sensor system for determining at least one rotation characteristic of a rotating element | |
EP3420318B1 (en) | Angular position sensor | |
EP3563116B1 (en) | Path sensor | |
EP2420803A1 (en) | Device for recording the torsion angle of a shaft and/or the torque of a shaft and method for operating the device | |
EP3555571B1 (en) | Sensor system for determining at least one rotation property of an element rotating about at least one rotational axis | |
DE102013224098A1 (en) | Sensor arrangement for detecting angles of rotation on a rotating component in a vehicle | |
EP3204728A1 (en) | Sensor arrangement for the contactless sensing of angles of rotation on a rotating part | |
DE102012202634A1 (en) | Sensor arrangement for detecting e.g. steering angle of rotary component e.g. steering column in vehicle, has sensor that is provided to determine distance traveled by transmitter which represents rotational angle of rotary component | |
EP3207337B1 (en) | Sensor for determining at least one rotation characteristic of a rotating element | |
DE102016201851A1 (en) | Sensor device for determining at least one rotational property of a rotating element | |
DE102013205313A1 (en) | External magnetic field-insensitive Hall sensor | |
EP3721175B1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating around at least one rotation axis | |
DE102012214916A1 (en) | Sensor arrangement for detecting rotational angles on a rotating component | |
EP3884239B1 (en) | Angle sensor with multipole magnet for motor vehicle steering | |
DE102011005066A1 (en) | sensor arrangement | |
DE102018213402A1 (en) | Inductive position sensor, in particular for detecting at least one rotational property of a rotating element | |
DE102018213249A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element | |
DE102018200234A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element | |
DE102017222575A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element | |
DE102017222574A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element | |
DE102004009839A1 (en) | Rotation angle sensor | |
DE102016224854A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation | |
WO2020030337A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotation characteristic of a rotating element | |
DE102017223477A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating about a rotation axis | |
DE102018213649A1 (en) | Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element |