DE102018217283A1 - Angle sensor - Google Patents

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Stephan Brüggemann
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Winkelsensor (16) zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel (18) abhängigen Ausgangssignals umfassend eine um ihre Drehachse (37) drehbar gelagerte Welle (38), einen drehfest an einem axialen Ende (39) der Welle (38) befestigten Permanentmagnet (30) zum Abgeben eines magnetischen Messfeldes (32) und ein zum Permanentmagnet (30) mit einem Luftspalt (31) beabstandet angeordnetes Sensorelement (28) zum Erfassen des magnetischen Messfelds (32), wobei das Sensorelement (28) in einem relativ zur Drehachse (37) durch das radiale Ausmaß des Permanentmagneten (30) beschränkten Bereich angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet (30) eine bezüglich der Drehachse (37) axiale Magnetisierung aufweist.The invention relates to an angle sensor (16) for outputting an output signal which is dependent on an angle of rotation (18), comprising a shaft (38) rotatably mounted about its axis of rotation (37), and a permanent magnet fastened in a rotationally fixed manner to an axial end (39) of the shaft (38) (30) for emitting a magnetic measuring field (32) and a sensor element (28) arranged at a distance from the permanent magnet (30) with an air gap (31) for detecting the magnetic measuring field (32), the sensor element (28) being in a position relative to the axis of rotation (37) is arranged by the radial extent of the permanent magnet (30), the permanent magnet (30) having an axial magnetization with respect to the axis of rotation (37).

Description

Die Erfindung betrifft einen Winkelsensor zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen Ausgangssignals bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Winkelsensors.The invention relates to an angle sensor for outputting an output signal which is dependent on an angle of rotation, and to a method for producing an angle sensor.

Aus der WO 2006 / 029 946 A1 ist ein Sensor mit einem Feldgeberelement in Form eines diametral magnetisierten, zylindrischen Permanentmagneten und einem Sensorelement mit zugehöriger Auswertschaltung zur Erfassung eines vom Permanentmagneten abgegebenen Magnetfeldes bekannt. Der Permanentmagnet kann über einen zu erfassenden Weg, wie beispielsweise einen Drehwinkel bewegt werden, wobei das Sensorelement den Drehwinkel basierend auf dem vom Gebermagneten abgegebenen Magnetfeld erfasst und in einem Ausgabesignal ausgibt. Derartige Winkelsensoren können in Zusammenwirkung mit entsprechenden Gelenkstangen als Höhenstandssensor zur Erfassung des Abstands zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem Radträger eingesetzt werden.WO 2006/029 946 A1 discloses a sensor with a field transmitter element in the form of a diametrically magnetized, cylindrical permanent magnet and a sensor element with an associated evaluation circuit for detecting a magnetic field emitted by the permanent magnet. The permanent magnet can be moved via a path to be detected, such as an angle of rotation, wherein the sensor element detects the angle of rotation based on the magnetic field emitted by the transmitter magnet and outputs it in an output signal. Such angle sensors can be used in cooperation with corresponding articulated rods as a level sensor for detecting the distance between a vehicle body and a wheel carrier.

Die bei solchen Sensoren verwendeten diametral magnetisierten Permanentmagnete erzeugen während ihrer Umdrehung einen sinusförmigen Flussdichteverlauf, der sich präzise und einfach messen lässt. Die gilt jedoch nur für einen Durchmesserbereich, der etwa einem Drittel des Gesamtdurchmessers des zylindrischen Magneten entspricht. Bei der Messung wird also ein Großteil des Magnets nicht genutzt. Andererseits müssen, um in axialer Richtung für die Messung ein Magnetfeld mit ausreichender Stärke nutzen zu können, hochwertige Permanentmagnete mit seltenen Erden verwendet werden, weshalb der nicht genutzte Teil des Magnets die Gegenüberstellung von Kosten und Nutzen besonders negativ beeinflusst.The diametrically magnetized permanent magnets used in such sensors generate a sinusoidal flux density curve during their rotation, which can be measured precisely and easily. However, this only applies to a diameter range that corresponds to approximately one third of the total diameter of the cylindrical magnet. Most of the magnet is therefore not used during the measurement. On the other hand, in order to be able to use a magnetic field of sufficient strength in the axial direction for the measurement, high-quality permanent magnets with rare earths must be used, which is why the unused part of the magnet has a particularly negative influence on the comparison of costs and benefits.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Winkelsensor anzugeben, der kostengünstig und / oder effizient ist.It is therefore an object of the invention to provide an angle sensor which is inexpensive and / or efficient.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Ansprüche werden durch ausdrückliche Bezugnahme zum Gegenstand der Beschreibung gemacht.The object is solved by the features of the independent claim. Preferred developments are the subject of the dependent claims. The claims are made the subject of the description by express reference.

Erfindungsgemäß umfasst ein Winkelsensor zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen Ausgangssignals eine um ihre Drehachse drehbar gelagerte Welle, einen drehfest an einem axialen Ende der Welle befestigten Permanentmagnet zum Abgeben eines magnetischen Messfeldes und ein zum Permanentmagnet mit einem Luftspalt beabstandet angeordnetes Sensorelement zum Erfassen des magnetischen Messfelds, wobei das Sensorelement in einem relativ zur Drehachse durch das radiale Ausmaß des Permanentmagneten beschränkten Bereich angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet eine bezüglich der Drehachse axiale Magnetisierung aufweist. Der Permanentmagnet weist mit anderen Worten eine Magnetisierung auf, deren Pole parallel zur Richtung der Drehachse angeordnet sind. Die axial ausgerichtete Magnetisierung bewirkt, dass der Permanentmagnet einen geringen Durchmesser aufweisen kann, wodurch Magnetmaterial und somit Kosten eingespart werden können.According to the invention, an angle sensor for outputting an output signal which is dependent on an angle of rotation comprises a shaft which is rotatably mounted about its axis of rotation, a permanent magnet which is fixed in a rotationally fixed manner to an axial end of the shaft for emitting a magnetic measuring field and a sensor element which is arranged at a distance from the permanent magnet with an air gap for detecting the magnetic measuring field , wherein the sensor element is arranged in a region limited relative to the axis of rotation by the radial extent of the permanent magnet, the permanent magnet having an axial magnetization with respect to the axis of rotation. In other words, the permanent magnet has a magnetization, the poles of which are arranged parallel to the direction of the axis of rotation. The axially aligned magnetization means that the permanent magnet can have a small diameter, which means that magnetic material and thus costs can be saved.

Das Sensorelement ist in einem relativ zur Drehachse durch das radiale Ausmaß des Permanentmagneten beschränkten Bereich angeordnet. Mit anderen Worten ist das Sensorelement senkrecht unterhalb der Stirnfläche des Permanentmagneten angeordnet bzw. in dem Bereich, der einer axialen Verlängerung des Permanentmagneten entspricht.The sensor element is arranged in a region limited relative to the axis of rotation by the radial extent of the permanent magnet. In other words, the sensor element is arranged vertically below the end face of the permanent magnet or in the area that corresponds to an axial extension of the permanent magnet.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sensorelement um einen Hall-Sensor.The sensor element is preferably a Hall sensor.

Alternativ können auch mehrere Sensorelemente verwendet werden, die ebenfalls in diesem Bereich angeordnet sind. Insbesondere können vier Sensorelemente verwendet werden, die mittels einer Arctan-Berechnung eine über 360° eindeutige Messung gewährleisten.Alternatively, several sensor elements can also be used, which are also arranged in this area. In particular, four sensor elements can be used which ensure an unambiguous measurement over 360 ° by means of an arctan calculation.

Es ist bevorzugt, dass der Permanentmagnet an der dem Sensorelement gegenüberliegenden Seite eine unebene Kontur aufweist, so dass der Luftspalt in Abhängigkeit des Drehwinkels veränderlich ist, insbesondere gemäß eines sinusförmigen Verlaufs veränderlich ist. Der veränderliche Luftspalt ist vorzugsweise in Abhängigkeit des Drehwinkels als kürzester Abstand zwischen dem Permanentmagnet und dem Sensorelement definiert. Die unebene Kontur bewirkt, dass der Luftspalt und damit die gemessene Flussdichte mit dem Drehwinkel variiert, so dass die Flussdichte ein Maß für den Drehwinkel ist.It is preferred that the permanent magnet has an uneven contour on the side opposite the sensor element, so that the air gap is variable as a function of the angle of rotation, in particular is variable in accordance with a sinusoidal profile. The variable air gap is preferably defined as a function of the angle of rotation as the shortest distance between the permanent magnet and the sensor element. The uneven contour causes the air gap and thus the measured flux density to vary with the angle of rotation, so that the flux density is a measure of the angle of rotation.

Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass der Permanentmagnet ein Ferrit-Magnet ist und insbesondere keine seltenen Erden, wie beispielsweise Neodym, Lanthan, Yttrium, Dysprosium, Terbium oder Praseodym aufweist. Zwar ist die Leistungsfähigkeit eines Ferrit-Magnets geringer als die eines Magnets mit seltenen Erden, jedoch erlaubt die erfindungsgemäße Ausführung des Winkelsensors den Einsatz eines Magnets mit einem deutlich schwächeren Feld. Somit reduzieren sich die Kosten für den Magnet und für den Winkelsensor insgesamt.It corresponds to a preferred embodiment that the permanent magnet is a ferrite magnet and in particular has no rare earths, such as neodymium, lanthanum, yttrium, dysprosium, terbium or praseodymium. Although the performance of a ferrite magnet is lower than that of a rare earth magnet, the design of the angle sensor according to the invention allows the use of a magnet with a significantly weaker field. This reduces the costs for the magnet and for the angle sensor as a whole.

Vorzugsweise ist der Permanentmagnet ein kunststoffgebundener, gespritzter oder gepresster Magnet. Gespritzte bzw. gepresste Magnete entstehen als Verbundwerkstoffe durch Einbettung von beispielsweise Hartferrit- oder Seltenerdmagnetpulver in thermoplastische Kunststoffe. Dabei bestimmen die Mengenanteile des Magnetpulvers die magnetischen und mechanischen Eigenschaften. Kunststoffgebundene, gespritzte Magnete sind verglichen mit kunststoffgebunden gepressten Magneten elastischer, weisen jedoch meist geringere magnetische Werte auf.The permanent magnet is preferably a plastic-bonded, injection-molded or pressed magnet. Injected or pressed magnets are created as composite materials by embedding for example hard ferrite or rare earth magnet powder in thermoplastic materials. The proportions of the magnetic powder determine the magnetic and mechanical properties. Plastic-bonded, injection-molded magnets are more elastic than plastic-bonded pressed magnets, but usually have lower magnetic values.

Es ist bevorzugt, dass der Permanentmagnet wenigstens zwei Teilmagnete mit in Richtung der Drehachse gegensätzlichen axialen Magnetisierungen aufweist.It is preferred that the permanent magnet has at least two partial magnets with opposite axial magnetizations in the direction of the axis of rotation.

Die Teilmagnete sind bezüglich der Drehachse bevorzugt achsensymmetrisch angeordnet und ausgebildet. Entsprechend ist beispielsweise ein Teilmagnet mit einer Nord-Süd-Magnetisierung in Richtung parallel zur Drehachse radial benachbart zu einem Teilmagnet angeordnet, der eine Süd-Nord-Magnetisierung in Richtung parallel zur Drehachse aufweist. Die Stirnseite des durch die Teilmagnete gebildeten Permanentmagneten weist also einen magnetischen Nord- und einen Südpol auf.The partial magnets are preferably arranged and formed axially symmetrical with respect to the axis of rotation. Correspondingly, for example, a partial magnet with a north-south magnetization in the direction parallel to the axis of rotation is arranged radially adjacent to a partial magnet which has a south-north magnetization in the direction parallel to the axis of rotation. The end face of the permanent magnet formed by the partial magnets thus has a magnetic north and a south pole.

Es ist bevorzugt, dass die Teilmagnete aneinander anliegen und insbesondere einteilig, beispielsweise als ein kunststoffgebundener, gespritzter oder gepresster Magnet, ausgebildet sind.It is preferred that the partial magnets abut one another and in particular are made in one piece, for example as a plastic-bonded, injection-molded or pressed magnet.

Die Teilmagnete an der dem Sensorelement gegenüberliegenden Seite bzw. der Stirnseite des Permanentmagneten weisen bevorzugt jeweils eine hügelförmige Ausformung in axialer Richtung auf. Somit lässt sich durch entsprechende Dimensionierung der hügelförmigen Ausformung eine unebene Kontur bereitstellen, so dass der Luftspalt in Abhängigkeit des Drehwinkels veränderlich ist und ein klares, präzises Messsignal ermöglicht.The partial magnets on the side opposite the sensor element or the end face of the permanent magnet preferably each have a hill-like shape in the axial direction. Thus, by appropriately dimensioning the hill-like shape, an uneven contour can be provided, so that the air gap can be changed as a function of the angle of rotation and enables a clear, precise measurement signal.

Es ist bevorzugt, dass das Sensorelement dazu ausgebildet ist, das magnetische Messfeld anhand dessen magnetischer Flussdichte zu erfassen.It is preferred that the sensor element is designed to detect the magnetic measuring field on the basis of its magnetic flux density.

Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass der Permanentmagnet, eine im Wesentlichen zylindrische Außenwand aufweist. Mit anderen Worten weist er über alle Drehwinkel um die Drehachse einen konstanten Radius auf.It corresponds to a preferred embodiment that the permanent magnet has an essentially cylindrical outer wall. In other words, it has a constant radius over all angles of rotation about the axis of rotation.

Vorzugsweise ist das Sensorelement mit einer Auswerteschaltung elektrisch verbunden, wobei die Auswerteschaltung zum Erzeugen eines Ausgabesignals basierend auf dem sich mit dem Drehwinkel verändernden magnetischen Messfeld ausgebildet ist.The sensor element is preferably electrically connected to an evaluation circuit, the evaluation circuit being designed to generate an output signal based on the magnetic measuring field that changes with the angle of rotation.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen Ausgangssignals eingerichteten Winkelsensors, insbesondere einem der vorstehend angegebenen Winkelsensoren, die Schritte Bereitstellen einer um ihre Drehachse drehbar gelagerte Welle, Anspritzen eines zum Ausgeben eines magnetischen Messfeldes eingerichteten Permanentmagneten an ein axiales Ende der Welle so dass der Permanentmagnet eine bezüglich der Drehachse axiale Magnetisierung aufweist, und Anordnen eines Sensorelements so dass das Sensorelement in einem relativ zur Drehachse durch das radiale Ausmaß des Permanentmagneten beschränkten Bereich angeordnet ist.According to a further aspect of the invention, a method for producing an angle sensor set up for outputting an output signal dependent on an angle of rotation, in particular one of the angle sensors specified above, comprises the steps of providing a shaft rotatably mounted about its axis of rotation, injection molding a permanent magnet set up for outputting a magnetic measuring field to an axial end of the shaft so that the permanent magnet has an axial magnetization with respect to the axis of rotation, and arranging a sensor element so that the sensor element is arranged in an area limited relative to the axis of rotation by the radial extent of the permanent magnet.

In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Ausbilden einer Verdrehsicherung am axialen Ende vor dem Anspritzen des Permanentmagneten.In one development, the specified method comprises the step of forming an anti-rotation device at the axial end before the permanent magnet is molded on.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Winkelsensor zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen Ausgangssignals nach einem der angegebenen Verfahren hergestellt.According to a further aspect of the invention, the angle sensor for outputting an output signal which is dependent on an angle of rotation is produced according to one of the methods specified.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in schematischer Darstellung

  • 1 einen Winkelsensor, ausgebildet als Höhenstandssensor zum Erfassen eines Weges zwischen einem Rad und einem Fahrwerk in einem Fahrzeug,
  • 2 einen Teil einer Welle in einer teilweisen Schnittdarstellung, in die ein Permanentmagnet für den Winkelsensor der 1 anspritzbar ist,
  • 3 in einer teilweisen Schnittdarstellung den Teil der Welle aus 2, an die der Permanentmagnet für den Winkelsensor der 1 angespritzt ist.
The above-described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved can be more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. Show in a schematic representation
  • 1 an angle sensor designed as a level sensor for detecting a path between a wheel and a chassis in a vehicle,
  • 2nd a part of a shaft in a partial sectional view, in which a permanent magnet for the angle sensor of 1 is sprayable,
  • 3rd in a partial sectional view the part of the shaft 2nd to which the permanent magnet for the angle sensor of the 1 is injected.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, the same technical elements are provided with the same reference symbols and described only once.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die einen als Höhenstandssensor ausgebildeten Winkelsensor 16 zeigt. Ein solcher Höhenstandssensor kann beispielsweise im Rahmen eines Fahrwerksregelsystem eingesetzt werden, bei dem Hub-, Nick und Wankbewegungen eines Chassis gegenüber einer Straße, auf der ortsfest Räder des Fahrzeuges in einer Hochachse ortsfest rollen minimiert werden, um die Fahreigenschaften des Fahrzeugs beim Fahren in einer Fahrtrichtung zu verbessern. Dazu weist das Fahrwerksregelsystem in einer beispielsweise aus der DE 10 2005 060 173 A1 bekannten Weise eine Steuervorrichtung auf, die in der vorliegenden Ausführung aus an jedem Rad angeordneten Winkelsensoren Drehwinkel empfängt, die eine relative Lage des entsprechenden Rades gegenüber dem Chassis beschreiben.It's going on 1 Reference, which is designed as a height sensor angle sensor 16 shows. Such a level sensor can be used, for example, in the context of a chassis control system in which the lifting, pitching and rolling movements of a chassis relative to a road on which the vehicle's stationary wheels roll in a vertical axis are minimized in order to reduce the driving properties of the vehicle when driving in one direction of travel to improve. For this purpose, the chassis control system in one example from the DE 10 2005 060 173 A1 known way a Control device, which in the present embodiment receives rotation angles from angle sensors arranged on each wheel, which describe a relative position of the corresponding wheel relative to the chassis.

Der Winkelsensor 16 weist in der vorliegenden Ausführung ein in der Hochachse ortsfest mit dem Chassis verbindbares Schaltungsgehäuse 26 auf. Dazu sind an dem Schaltungsgehäuse 26 nicht weiter sichtbare Befestigungsbohrungen 27 ausgebildet, durch das ein nicht weiter gezeigtes Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Schraube geführt werden kann. In dem Schaltungsgehäuse 26 ist eine Auswerteschaltung 28 eingehaust, die von einem noch zu beschreibenden Geberelement in Form eines Permanentmagneten 30 ein physikalisches Feld in Form eines Magnetfeldes 32 empfängt. Der Magnet 30 ist dabei von der Auswerteschaltung 28 mit einem Luftspalt 31 beanstandet, der in der vorliegenden Ausführung vom Drehwinkel 18 abhängig ist. Durch eine Durchgangsöffnung 34 des Schaltungsgehäuses 26 ist eine um eine Drehachse 37 drehbare Geberwelle 38 aufgenommen, an der der Magnet 30 an einem axialen Ende 39 gehalten ist. Vom dem dem Magneten 30 gegenüberliegenden axialen Ende 40 des Gebergehäuses 38 ragt rechtwinklig ein Hebel 41 ab, an dessen radialem Ende eine Befestigungsbohrung 42 ausgebildet ist, an der der Winkelsensor 16 in der Hochachse ortsfest mit einem der Räder verbindbar ist.The angle sensor 16 has in the present embodiment a circuit housing which can be connected in the vertical axis in a stationary manner to the chassis 26 on. These are on the circuit housing 26 Mounting holes not visible any further 27 formed through which a fastener, not shown, such as a screw can be passed. In the circuit housing 26 is an evaluation circuit 28 encased by a sensor element to be described in the form of a permanent magnet 30th a physical field in the form of a magnetic field 32 receives. The magnet 30th is from the evaluation circuit 28 with an air gap 31 objected to in the present version of the angle of rotation 18th is dependent. Through a through opening 34 of the circuit housing 26 is one about an axis of rotation 37 rotatable encoder shaft 38 added to the magnet 30th at one axial end 39 is held. From the magnet 30th opposite axial end 40 of the encoder housing 38 a lever protrudes at right angles 41 from, at the radial end of a mounting hole 42 is formed on which the angle sensor 16 is fixedly connected to one of the wheels in the vertical axis.

Bewegt sich das entsprechende Rad in der Hochachse gegenüber dem Chassis, so bewegt das Rad auch den Hebel 41 und verdreht damit die Geberwelle 38 gegenüber dem Schaltungsgehäuse 26 mit dem zu übertragenden Drehwinkel 16. Damit bewegt sich auch Magnetfeld 32 gegenüber der Auswerteschaltung 28 mit dem Drehwinkel 18. Das sich bewegende Magnetfeld 32 ändert sich damit in Abhängigkeit des Drehwinkels 18 gegenüber der Auswerteschaltung 28 in seiner magnetischen Feldstärke bzw. Flussdichte, was von der Auswerteschaltung 28 messtechnisch beispielsweise über ein an sich bekanntes Hall-Element in der Auswerteschaltung 28 erfasst und an einer Ausgabeschnittstelle 46 in einem den Drehwinkel 18 tragenden nicht weiter dargestellten Ausgangssignal an eine Steuervorrichtung übertragen werden kann.If the corresponding wheel moves in the vertical axis in relation to the chassis, the wheel also moves the lever 41 and thus rotates the encoder shaft 38 compared to the circuit housing 26 with the rotation angle to be transmitted 16 . This also moves the magnetic field 32 compared to the evaluation circuit 28 with the angle of rotation 18th . The moving magnetic field 32 changes depending on the angle of rotation 18th compared to the evaluation circuit 28 in its magnetic field strength or flux density, what from the evaluation circuit 28 metrologically, for example, via a Hall element known per se in the evaluation circuit 28 captured and at an output interface 46 in a the angle of rotation 18th carrying output signal, not shown, can be transmitted to a control device.

Der Permanentmagnet 30 kann an das axiale Ende 39 der Geberwelle 38 angespritzt sein. Dazu wird zunächst auf die 2 Bezug genommen, in der die Geberwelle 38 in einem Zustand gezeigt ist, bevor der Magnet 30 an die Geberwelle 38 angespritzt ist.The permanent magnet 30th can to the axial end 39 the encoder shaft 38 be injected. To do this, first click on the 2nd Referenced in the encoder shaft 38 is shown in a state before the magnet 30th to the encoder shaft 38 is injected.

Am axialen Ende 39 der Geberwelle 38 ist in der vorliegenden Ausführung ein elliptisches und ausgehöltes Halteelement 62 ausgebildet, in dem zwei Wände 64 aufgenommen sind, die als Verdrehsicherung für den Magneten 30 dienen sollen.At the axial end 39 the encoder shaft 38 is an elliptical and hollowed-out holding element in the present embodiment 62 trained in two walls 64 are included, which are used as an anti-rotation device for the magnet 30th should serve.

In dieses ausgehölte Halteelement 62 wird ein magnetischer Werkstoff eingespritzt. Als magnetischer Werkstoff kann beispielsweise als Füllstoff ein Kunststoff wie Polyamid, Polyphenylensulfid oder ähnliches verwendet werden. In diesen Kunststoff kann ein Magnetpulver, beispielsweise auf Hartferritbasis oder auf NdFeB-Basis eingebettet sein. Die Magnetisierung des eingespritzten Materials kann dabei direkt bei der Einspritzung oder danach erfolgen, wenn der Einspritzvorgang bereits abgeschlossen ist.In this hollowed out holding element 62 a magnetic material is injected. A plastic such as polyamide, polyphenylene sulfide or the like can be used as the filler, for example, as the magnetic material. A magnetic powder, for example based on hard ferrite or NdFeB, can be embedded in this plastic. The magnetization of the injected material can take place directly during the injection or afterwards when the injection process has already been completed.

Alternativ kann am axialen Ende 39 der Geberwelle 38 ein vorab beispielsweise durch Sintern hergestellter Magnet zum Beispiel durch Kleben befestigt werden.Alternatively, at the axial end 39 the encoder shaft 38 a magnet prepared beforehand, for example by sintering, can be attached, for example by gluing.

In 3 ist ein Beispiel für einen angespritzten Magneten 30 gezeigt, in dem der Permanentmagnet 30 zwei achsensymmetrisch zur Drehachse angeordnete und ausgebildete Teilmagnete 30a, 30b mit in Richtung der Drehachse 37 gegensätzlichen axialen Magnetisierungen aufweist. Die beiden Magnetisierungen sind durch ein N für den Nordpol bzw. durch ein S für den Südpol verdeutlicht.In 3rd is an example of a molded magnet 30th shown in which the permanent magnet 30th two partial magnets arranged and formed axisymmetrically to the axis of rotation 30a , 30b with in the direction of the axis of rotation 37 has opposite axial magnetizations. The two magnetizations are by one N for the North Pole or through a S clarified for the South Pole.

Der Permanentmagnet 30 weist an der Stirnseite, die dem Sensorelement gegenüber liegt, eine unebene Kontur auf, so dass der Luftspalt 31 in Abhängigkeit des Drehwinkels 18 gemäß einem sinusförmigen Verlauf veränderlich ist. Dazu weist in diesem Ausführungsbeispiel jeder der Teilmagnete 30a, 30b jeweils eine hügelförmige Ausformung in axialer Richtung auf. Die hügelförmigen Ausformungen sind dabei so ausgebildet, dass bei Drehung der Welle 38 mit dem Permanentmagnet 30 die am Sensorelement vorbeiziehenden Ausformungen eine sinusförmige Veränderung des Lufspalts 31 bewirken und somit Aufschluss über den Drehwinkel 18 geben.The permanent magnet 30th has an uneven contour on the front side, which lies opposite the sensor element, so that the air gap 31 depending on the angle of rotation 18th is variable according to a sinusoidal curve. For this purpose, each of the partial magnets points in this exemplary embodiment 30a , 30b each have a hill-shaped shape in the axial direction. The hill-shaped formations are designed so that when the shaft rotates 38 with the permanent magnet 30th the formations passing by the sensor element show a sinusoidal change in the air gap 31 cause and thus information about the angle of rotation 18th give.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102005060173 A1 [0025]DE 102005060173 A1 [0025]

Claims (11)

Winkelsensor (16) zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel (18) abhängigen Ausgangssignals umfassend - eine um ihre Drehachse (37) drehbar gelagerte Welle (38), - einen drehfest an einem axialen Ende (39) der Welle (38) befestigten Permanentmagnet (30) zum Abgeben eines magnetischen Messfeldes (32) und - ein zum Permanentmagnet (30) mit einem Luftspalt (31) beabstandet angeordnetes Sensorelement (28) zum Erfassen des magnetischen Messfelds (32), wobei das Sensorelement (28) in einem relativ zur Drehachse (37) durch das radiale Ausmaß des Permanentmagneten (30) beschränkten Bereich angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet (30) eine bezüglich der Drehachse (37) axiale Magnetisierung aufweist.Including angle sensor (16) for outputting an output signal dependent on an angle of rotation (18) a shaft (38) rotatably mounted about its axis of rotation (37), - A permanent magnet (30) fixed to an axial end (39) of the shaft (38) for emitting a magnetic measuring field (32) and - A sensor element (28) arranged at a distance from the permanent magnet (30) with an air gap (31) for detecting the magnetic measuring field (32), the sensor element (28) in one relative to the axis of rotation (37) by the radial extent of the permanent magnet (30 ) limited area is arranged, the permanent magnet (30) having an axial magnetization with respect to the axis of rotation (37). Winkelsensor (16) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (30) an der dem Sensorelement (28) gegenüberliegenden Seite eine unebene Kontur aufweist, so dass der Luftspalt (31) in Abhängigkeit des Drehwinkels (18) veränderlich ist, insbesondere gemäß eines sinusförmigen Verlaufs veränderlich ist.Angle sensor (16) according to Claim 1 , characterized in that the permanent magnet (30) has an uneven contour on the side opposite the sensor element (28), so that the air gap (31) is variable as a function of the angle of rotation (18), in particular is variable according to a sinusoidal profile. Winkelsensor (16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (30) ein Ferrit-Magnet ist.Angle sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (30) is a ferrite magnet. Winkelsensor (16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (30) ein kunststoffgebundener, gespritzter oder gepresster Magnet ist.Angle sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (30) is a plastic-bonded, injection-molded or pressed magnet. Winkelsensor (16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (30) zwei Teilmagnete (30a, 30b) mit in Richtung der Drehachse (37) gegensätzlichen axialen Magnetisierungen aufweist.Angle sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (30) has two partial magnets (30a, 30b) with opposite axial magnetizations in the direction of the axis of rotation (37). Winkelsensor (16) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmagnete (30a, 30b) bezüglich der Drehachse (37) achsensymmetrisch angeordnet und ausgebildet sind.Angle sensor (16) according to Claim 5 , characterized in that the partial magnets (30a, 30b) are arranged and formed axisymmetrically with respect to the axis of rotation (37). Winkelsensor (16) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmagnete (30a, 30b) aneinander anliegen und insbesondere einteilig ausgebildet sind.Angle sensor (16) according to Claim 5 or 6 , characterized in that the partial magnets (30a, 30b) abut each other and in particular are formed in one piece. Winkelsensor (16) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmagnete (30a, 30b) an der dem Sensorelement (28) gegenüberliegenden Seite jeweils eine hügelförmige Ausformung in axialer Richtung aufweisen.Angle sensor (16) according to one of the Claims 5 to 7 , characterized in that the partial magnets (30a, 30b) each have a hill-like shape in the axial direction on the side opposite the sensor element (28). Winkelsensor (16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (28) dazu ausgebildet ist, das magnetische Messfeld (32) anhand dessen magnetischer Flussdichte zu erfassen.Angle sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (28) is designed to detect the magnetic measuring field (32) on the basis of its magnetic flux density. Winkelsensor (16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (30), eine im Wesentlichen zylindrische Außenwand aufweist.Angle sensor (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet (30) has a substantially cylindrical outer wall. Winkelsensor (16) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (28) mit einer Auswerteschaltung (28) elektrisch verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung (28) zum Erzeugen eines Ausgabesignals basierend auf dem sich mit dem Drehwinkel (18) verändernden magnetischen Messfeld (32) ausgebildet ist.Angle sensor (16) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (28) is electrically connected to an evaluation circuit (28), the evaluation circuit (28) for generating an output signal based on the changing with the angle of rotation (18) magnetic measuring field (32) is formed.
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