DE102018200234A1 - Sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element - Google Patents
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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 (122), wobei das erste Geberrad (122) mit mindestens einem ersten Teil (116) eines rotierenden Elements (112) verbindbar ist, wobei das erste Geberrad (122) weiterhin mindestens zwei erste elektrisch leitfähige Segmente (156) und mindestens zwei erste elektrisch nicht leitfähige Segmente (158) 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, wobei das zweite Geberrad (124) mindestens zwei zweite elektrisch leitfähige Segmente (148) und mindestens zwei zweite elektrisch nicht leitfähige Segmente (150) umfasst, welche jeweils radial um die Rotationsachse A angeordnet sind;- 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 (122) und des zweiten Geberrads (124) zueinander abhängig von einem Überdeckungsmaß der ersten elektrisch leitfähigen Segmente (156) und der zweiten elektrisch leitfähigen Segmente (150) zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (134) mindestens eine Erregerspule (138), und mindestens eine zwei Empfängerspulen (140, 142) aufweist, welche zumindest abschnittsweise kreisförmig ausgebildet sind.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 (122), wherein the first sender wheel (122) is connectable to at least a first part (116) of a rotating element (112), wherein the first sender wheel (122) further comprises at least two first electrically conductive segments (156) and at least two first electrically non-conductive segments (158), 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 one second Part (118) of the rotating element (112) is connectable, wherein the second sender wheel (124) at least two second electrically conductive segments (148) and at least two second electrically non-conductive segments (150), each arranged radially about the axis of rotation A. - 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 e in sensor element (134), wherein the sensor element (134) is arranged, a relative rotation of the first encoder wheel (122) and the second encoder wheel (124) to each other depending on a Überdeckungsmaß the first electrically conductive segments (156) and the second electrically conductive segments (150) to be determined; characterized in that the sensor element (134) at least one excitation coil (138), and at least one two receiver coils (140, 142), which are at least partially circular in shape.
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 und mindestens zwei zweite elektrisch 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 Sensorelement umfasst mindestens eine Erregerspule und mindestens zwei Empfängerspulen. Der Erregerspule und die Empfängerspulen sind jeweils zumindest abschnittsweise kreisförmig ausgebildet.The sensor system comprises at least a first sender wheel. The first encoder wheel is connectable to at least a first part of a rotating element. The first encoder wheel comprises at least two first electrically conductive segments and at least two first electrically non-conductive segments, which are each arranged radially around the axis of rotation. The sensor system comprises at least one second sender wheel. The second encoder wheel is connectable to at least a second part of the rotating element. The second encoder wheel comprises at least two second electrically non-conductive segments and at least two second electrically conductive segments, which are each arranged radially around the axis of rotation. The sensor system further comprises at least one torsion element, wherein the first part and the second part are rotatably coupled to each other by the torsion element and at least one sensor element. The sensor element comprises at least one exciter coil and at least two receiver coils. The excitation coil and the receiver coils are each formed at least partially circular.
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, the distances, lengths, and angles of the object can be changed stay, only one situation 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 weist einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf. 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 has 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. Das erste Geberrad und/oder das zweite Geberrad können beispielsweise permanent oder reversibel mit dem rotierenden Element verbunden oder verbindbar sein oder können 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. The first sender wheel and / or the second sender wheel may, for example, be permanently or reversibly connected or connectable to the rotating element or may also be integrally formed with the rotating element or integrated into the rotating element.
Das erste Geberrad kann ein Verbindungselement, beispielsweise eine Hülse, aufweisen, wobei das Verbindungselement eingerichtet ist, das erste Geberrad fest mit dem ersten Teil des rotierenden Elements und/oder mit dem Torsionselement zu verbinden. Das Verbindungselement kann insbesondere eine Aussparung aufweisen und der erste Teil des rotierenden Elements kann zumindest teilweise in der Aussparung aufgenommen sein. Das erste 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. Die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können jeweils radial um das Verbindungselement angeordnet sein. Insbesondere können die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente jeweils alternierend um das Verbindungselement angeordnet sein.The first sender wheel may have a connecting element, for example a sleeve, wherein the connecting element is set up to firmly connect the first sender wheel to the first part of the rotating element and / or to the torsion element. The connecting element may in particular have a recess and the first part of the rotating element may be at least partially received in the recess. The first 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. The second electrically conductive segments and the second electrically non-conductive segments may each radially around the Be arranged connecting element. In particular, the second electrically conductive segments and the second electrically non-conductive segments can each be arranged alternately around the connecting element.
Das zweite Geberrad kann mindestens ein ringförmiges Element aufweisen. Der Begriff „ringförmiges Element“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches ganz oder zumindest teilweise als Ring geformt ist. Das ringförmige Element kann insbesondere eine Durchgangsöffnung aufweisen. Die Durchgangsöffnung kann ganz oder zumindest teilweise eine Form aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kreis, einem Ellipsoid, einer Ovalfrom. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar. Das zweite Geberrad kann mittels des ringförmigen Elements mit dem zweiten Teil des rotierenden Elements verbindbar sein. Die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente können jeweils radial um das ringförmige Element angeordnet sein. Insbesondere können die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente jeweils alternierend um das ringförmige Element angeordnet sein. Insbesondere können die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente und die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente jeweils an dem ringförmigen Element befestigt sein. Das ringförmige Element kann ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein, insbesondere aus mindestens einem Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit von größer als 106 S·cm-1. Insbesondere kann das ringförmige Element aus mindestens einem Material hergestellt sein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium, Kupfer, Stahl. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar.The second sender wheel may have at least one annular element. The term "annular element" basically refers to any element that is completely or at least partially shaped as a ring. The annular element may in particular have a passage opening. The through-hole may be wholly or at least partly of a shape selected from the group consisting of: a circle, an ellipsoid, an oval-shaped. Other embodiments are conceivable in principle. The second sender wheel can be connectable by means of the annular element with the second part of the rotating element. The second electrically conductive segments and the second electrically non-conductive segments may each be arranged radially around the annular element. In particular, the second electrically conductive segments and the second electrically non-conductive segments may each be arranged alternately around the annular element. In particular, the second electrically conductive segments and the second electrically non-conductive segments may each be attached to the annular element. The annular element can be wholly or at least partially made of at least one electrically conductive material, in particular of at least one material with an electrical conductivity of greater than 10 6 S · cm -1 . In particular, the annular member may be made of at least one material selected from the group consisting of: aluminum, copper, steel. Other materials are also conceivable.
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 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 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 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. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Weiterhin können die ersten elektrisch nicht leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch nicht leitfähigen Segmente als Aussparung, insbesondere als kreissektorförmige Aussparung ausgebildet sein.The first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments may each be made entirely or at least partially from 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 respectively. Furthermore, the first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive 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 nonconductive segments and / or the second electrically nonconductive segments may in particular be wholly or at least partially made from at least one ceramic material and / or from at least one flame retardant and flame retardant composite material comprising at least epoxy resin and at least one glass fiber fabric. Other materials are also conceivable. Furthermore, the first electrically non-conductive segments and / or the second electrically non-conductive segments may be formed as a recess, in particular as a circular sector-shaped recess.
Die ersten elektrisch leitfähigen Segmente und/oder die zweiten elektrisch leitfähigen Segmente 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 zweiten elektrisch leitfähigen Segmente 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 second electrically conductive 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 second electrically conductive 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
Das zweite Geberrad kann einen 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.In principle, a "sensor element" in the sense of the present invention is understood to mean any device which is set up 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 umfasst, wie bereits oben ausgeführt, mindestens eine Erregerspule und mindestens zwei Empfängerspulen. 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. Unter einer „Empfängerspule“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Spule verstanden, welche eingerichtet ist, aufgrund einer induktiven Kopplung zwischen Erregerspule und Empfängerspule ein Signal zu erzeugen, welches abhängig ist von der induktiven Kopplung. Die Empfängerspulen können innerhalb der Erregerspule angeordnet sein. Das erste Geberrad und/oder das zweite Geberrad können mit den Empfängerspulen induktiv koppelbar sein.The sensor element comprises, as already stated above, at least one exciter coil and at least two receiver coils. 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. In the context of the present invention, a "receiver coil" is basically understood to mean a coil which is set up to generate a signal due to an inductive coupling between the exciter coil and the receiver coil, which signal depends on the inductive coupling. The receiver coils may be disposed within the exciter coil. The first transmitter wheel and / or the second transmitter wheel may be inductively coupled to the receiver coils.
Das Sensorsystem kann eingerichtet sein, eine induktive Kopplung und/oder eine Änderung einer induktiven Kopplung zwischen der Erregerspule und den Empfängerspulen zu erfassen. Insbesondere kann das Sensorelement 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 Sensorelement 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 coils. In particular, the sensor element 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 element 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.
Wie bereits oben ausgeführt, sind die Erregerspule und die Empfängerspulen jeweils zumindest abschnittsweise kreisförmig ausgebildet. Der Begriff „kreisförmige Ausbildung“ bezeichnet grundsätzlich eine Form eines beliebigen Elements, welche zumindest teilweise wie ein Kreis geformt ist. Abweichungen von einer Kreisform sind jedoch grundsätzlich denkbar, sodass das Element zumindest teilweise eine Ovalform und/oder eine ellipsoide Form aufweisen kann. Auch Kanten an ein oder mehreren Abschnitten des Elements sind grundsätzlich denkbar. 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 einem absoluten Wert der Kreisform betragen. Der Begriff „abschnittsweise Ausbildung“ bezeichnet grundsätzlich, dass ein beliebiges Element in ein oder mehreren Abschnitten eine gewünschte Form aufweist. Die Abschnitte können aneinander angrenzen. Weiterhin können zwischen den Abschnitten ein oder mehrere weitere Abschnitte angeordnet sein, welche eine andere Form als die gewünschte Form aufweisen. Das Element kann folglich teilweise die gewünschte Form aufweisen. Der Begriff „zumindest abschnittsweise Ausbildung“ bezeichnet grundsätzlich, dass ein beliebiges Element abschnittsweise eine gewünschte Form aufweisen kann. Alternativ kann das ganze Element die gewünschte Form aufweisen. Folglich kann das Element ganz oder teilweise die gewünschte Form aufweisen. Die Erregerspule und die Empfängerspulen können jeweils um die Rotationsachse angeordnet sein. Weiterhin können die Erregerspule und die Empfängerspulen konzentrisch um die Rotationsachse angeordnet sein. Der Begriff „konzentrische Anordnung“ bezeichnet grundsätzlich, dass zwei oder mehrere Objekte symmetrisch um eine gemeinsame Achse, insbesondere um einen gemeinsamen Mittelpunkt, angeordnet sind. Insbesondere können die Erregerspule und die Empfängerspulen jeweils zumindest abschnittsweise kreisförmig angeordnet sein und in unterschiedlichen Radien, wie unten näher erläutert, um eine gleiche Achse, insbesondere um die Rotationsachse, angeordnet sein.As already stated above, the excitation coil and the receiver coils are each formed at least partially circular. The term "circular formation" basically refers to a shape of any element that is at least partially shaped like a circle. Deviations from a circular shape are, however, conceivable in principle, so that the element can at least partially have an oval shape and / or an ellipsoidal shape. Also edges to one or more Sections of the element are conceivable in principle. 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 an absolute value of the circular shape. The term "sectional formation" basically means that any element in one or more sections has a desired shape. The sections can adjoin one another. Furthermore, one or more further sections, which have a different shape than the desired shape, can be arranged between the sections. The element may thus partially have the desired shape. The term "at least sections of training" basically means that any element may have a desired shape in sections. Alternatively, the whole element may have the desired shape. Consequently, the element may be wholly or partially of the desired shape. The exciter coil and the receiver coils can each be arranged about the axis of rotation. Furthermore, the excitation coil and the receiver coils may be arranged concentrically about the axis of rotation. The term "concentric arrangement" basically means that two or more objects are arranged symmetrically about a common axis, in particular around a common center. In particular, the excitation coil and the receiver coils can each be arranged at least in sections in a circle and arranged in different radii, as explained in greater detail below, about an identical axis, in particular about the axis of rotation.
Das Sensorelement kann mindestens eine erste Empfängerspule und mindestens eine zweite Empfängerspule aufweisen. Weiterhin kann das Sensorelement mindestens eine dritte Empfängerspule aufweisen. Die Bezeichnungen „erste Empfängerspule“, „zweite Empfängerspule“ und „dritte Empfängerspule“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Empfängerspulen, zweiten Empfängerspulen bzw. dritten Empfängerspulen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Empfängerspulen, beispielsweise eine oder mehrere vierte Empfängerspulen vorhanden sein.The sensor element may have at least one first receiver coil and at least one second receiver coil. Furthermore, the sensor element can have at least one third receiver coil. The terms "first receiver coil", "second receiver coil" and "third receiver coil" are to be considered as pure descriptions without indicating any order or ranking and, for example, without precluding the possibility of having multiple types of first receiver coils, second receiver coils and third receiver coils, respectively exactly one kind can be provided. Furthermore, additional receiver coils, for example, one or more fourth receiver coils may be present.
Die erste Empfängerspule kann einen Radius
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 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.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 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.
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.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.
Die induktiven Signale können 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. The inductive signals may be voltage signals, in particular voltages generated in the receiver coils. 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.
Das Sensorelement kann die mindestens eine erste Empfängerspule und die mindestens eine zweite Empfängerspule aufweisen. Aus einer Differenz zwischen einem ersten induktiven Signal der ersten Empfängerspule und einem zweiten induktiven Signal der zweiten Empfängerspule kann mindestens eine Rotationseigenschaft ermittelt werden.The sensor element may comprise the at least one first receiver coil and the at least one second receiver coil. From a difference between a first inductive signal of the first receiver coil and a second inductive signal of the second receiver coil, at least one rotational property can be determined.
Insbesondere kann die erste Empfängerspule den Radius
Das Sensorelement kann weiterhin mindestens eine dritte Empfängerspule aufweisen. Die dritte Empfängerspule kann den Radius
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 verwendet werden kann. Weiterhin kann eine Sensorauswertung grundsätzlich sehr einfach sein, da ein Berechnungsaufwand reduziert ist. Das Sensorsystem kann einen geringen Bauraum aufweisen. Darüber hinaus kann das Sensorsystem, insbesondere durch einen Einsatz von Kompensationsstrukturen, toleranzrobust und temperaturstabil sein. 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. Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 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.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 can be used. Furthermore, a sensor evaluation can basically be very simple, since a calculation effort is reduced. The sensor system can have a small installation space. In addition, the sensor system, in particular through the use of compensation structures, tolerances robust and temperature stable. 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. An application-specific integrated circuit can in principle 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.
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 zweiten Geberrads (2A) und eines ersten Geberrads (2B) ; -
3A bis3C verschiedene Ansichten des ersten Geberrads und des zweiten Geberrads in Draufsicht; und -
4 schematische Darstellung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Sensorelements
-
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 second encoder wheel (2A) and a first donor wheel (2 B) ; -
3A to3C different views of the first encoder wheel and the second encoder wheel in plan view; and -
4 schematic representation of an exemplary embodiment of a sensor element
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In
Das zweite Geberrad
Das zweite Geberrad
Das erste Geberrad
In
Das Sensorelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012213539 A1 [0002]DE 102012213539 A1 [0002]
- DE 102004019379 A1 [0003]DE 102004019379 A1 [0003]
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