DE102020131658A1 - Method of attaching a sensor element to a rotatable component for an actuator - Google Patents

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Andreas Krieger
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Sensorelements an einem drehbaren Bauteil für einen Stellantrieb mittels eines Niederhalters sowie eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu befestigenden Sensorelement und einem Niederhalter. Bei dem Verfahren weist das drehbare Bauteil eine Vertiefung auf, die sich um eine Drehachse des Bauteils erstreckt. Der Niederhalter weist einen Energierichtungsgeber auf, der aus einer Oberfläche des Niederhalters hervorsteht. Das Verfahren umfasst das Anordnen des Sensorelements in der Vertiefung auf dem drehbaren Bauteil sowie das Auflegen des Niederhalters auf das drehbare Bauteil. Der Niederhalter wird so aufgelegt, dass der Energierichtungsgeber zumindest teilweise in einem Spalt zwischen dem Sensorelement und einer Seitenwand der Vertiefung angeordnet ist und in Kontakt mit dem drehbaren Bauteil und dem Sensorelement kommt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Durchführen eines Schweißvorgangs, um das Sensorelement mittels des Niederhalters an dem drehbaren Bauteil zu befestigen.The invention relates to a method for fastening a sensor element to a rotatable component for an actuator by means of a hold-down device and an arrangement with a support element, a sensor element to be fastened and a hold-down device. In the method, the rotatable component has a depression that extends around an axis of rotation of the component. The hold down has an energy director protruding from a surface of the hold down. The method includes arranging the sensor element in the recess on the rotatable component and placing the hold-down device on the rotatable component. The hold-down device is placed in such a way that the energy director is at least partially arranged in a gap between the sensor element and a side wall of the recess and comes into contact with the rotatable component and the sensor element. The method further includes performing a welding operation to attach the sensor element to the rotatable component using the hold-down device.

Description

GEBIETAREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Sensorelements an einem drehbaren Bauteil für einen Stellantrieb mittels eines Niederhalters sowie eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu befestigenden Sensorelement und einem Niederhalter.The present invention relates to a method for fastening a sensor element to a rotatable component for an actuator by means of a hold-down device and an arrangement with a support element, a sensor element to be fastened and a hold-down device.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Elektrische Kleinmotoren wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) kommen unter anderem im Automobilbereich und in der Automatisierungstechnik zur Anwendung, zum Beispiel als Servomotor, Lüftermotor oder Antrieb für Stellaktuatoren wie Klappensteller oder Ventile, beispielsweise Nadelventile. In solchen Stellantrieben müssen häufig Sensorelemente an drehbaren Bauteilen wie beispielsweise Zahnrädern angebracht werden. Beispielsweise kann auf einem Abtriebsrad eines Stellantriebs ein Magnet angeordnet sein, um mittels eines Hall-Sensors anhand des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds die Stellung des Abtriebsrads zu ermitteln, zum Beispiel um die Stellung eines mit dem Abtriebsrad gekoppelten Stellglieds zu bestimmen.Small electric motors such as brushless direct current motors (BLDC motors) are used, among other things, in the automotive sector and in automation technology, for example as servomotors, fan motors or drives for positioning actuators such as flap actuators or valves, for example needle valves. In such actuators, sensor elements often have to be attached to rotatable components such as gear wheels. For example, a magnet can be arranged on a driven wheel of an actuator in order to determine the position of the driven wheel using a Hall sensor based on the magnetic field generated by the magnet, for example to determine the position of an actuator coupled to the driven wheel.

Um den Magneten an dem Abtriebsrad zu befestigen, kann dieser mittels eines Spritzgussverfahrens umspritzt oder mit dem Abtriebsrad verklebt werden. Allerdings sind die zur Herstellung solcher Magnete verwendeten Materialien häufig sehr spröde. Dadurch besteht ein hohes Risiko, dass der Magnet bei direktem Umspritzen oder Verkleben beschädigt wird. Zudem kann beispielsweise eine Befestigung durch Verkleben in einer automatisierten Serienfertigung unpraktikabel sein.In order to attach the magnet to the output gear, it can be overmoulded using an injection molding process or glued to the output gear. However, the materials used to manufacture such magnets are often very brittle. This means there is a high risk that the magnet will be damaged if it is directly overmoulded or glued. In addition, attachment by gluing, for example, can be impractical in automated series production.

ÜBERBLICKOVERVIEW

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Befestigen eines Magneten an einem drehbaren Bauteil eines Stellantriebs anzugeben, bei dem das Risiko einer Beschädigung des Magneten beim Durchführen des Verfahrens verringert ist.It is therefore an object of the invention to provide a method for attaching a magnet to a rotatable component of an actuator, in which the risk of damaging the magnet when carrying out the method is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and an arrangement having the features of claim 10 . Developments of the invention are specified in the dependent claims.

Es wird ein Verfahren zum Befestigen eines Sensorelements an einem drehbaren Bauteil für einen Stellantrieb mittels eines Niederhalters vorgesehen. Das drehbare Bauteil weist eine Vertiefung auf, die sich um eine Drehachse des Bauteils erstreckt. Der Niederhalter weist einen Energierichtungsgeber auf, der aus einer Oberfläche des Niederhalters hervorsteht. Das Verfahren umfasst das Anordnen des Sensorelements in der Vertiefung auf dem drehbaren Bauteil sowie das Auflegen des Niederhalters auf das drehbare Bauteil. Der Niederhalter wird so aufgelegt, dass der Energierichtungsgeber zumindest teilweise in einem Spalt zwischen dem Sensorelement und einer Seitenwand der Vertiefung angeordnet ist und in Kontakt mit dem drehbaren Bauteil und dem Sensorelement kommt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Durchführen eines Schweißvorgangs, um das Sensorelement mittels des Niederhalters an dem drehbaren Bauteil zu befestigen.A method is provided for attaching a sensor element to a rotatable component for an actuator using a hold-down device. The rotatable component has a recess that extends around an axis of rotation of the component. The hold down has an energy director protruding from a surface of the hold down. The method includes arranging the sensor element in the recess on the rotatable component and placing the hold-down device on the rotatable component. The hold-down device is placed in such a way that the energy director is at least partially arranged in a gap between the sensor element and a side wall of the recess and comes into contact with the rotatable component and the sensor element. The method further includes performing a welding operation to attach the sensor element to the rotatable component via the hold-down.

Das drehbare Bauteil, das zu befestigende Sensorelement und der Niederhalter können in manchen Ausführungsformen dem Tragelement, dem zu befestigenden Sensorelement und dem Niederhalter der unten beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung entsprechen. Das drehbare Bauteil kann beispielsweise ein Zahnrad eines Stellantriebs sein. Das zu befestigende Sensorelement kann zum Beispiel ein Magnet sein, der zur Bestimmung der Stellung des drehbaren Bauteils verwendet wird.In some embodiments, the rotatable component, the sensor element to be fastened and the hold-down device can correspond to the carrying element, the sensor element to be fastened and the hold-down device of the arrangement according to the invention described below. The rotatable component can be a gear wheel of an actuator, for example. The sensor element to be attached can be, for example, a magnet that is used to determine the position of the rotatable component.

Die Vertiefung kann in ihren lateralen Ausdehnungen und/oder ihrem Höhenprofil an die Form des zu befestigenden Sensorelements angepasst sein. Eine oder mehrere laterale Abmessungen der Vertiefung sind dabei größer als entsprechende Abmessungen des zu befestigenden Sensorelements, so dass das zu befestigende Sensorelement durch einen Spalt von einer oder mehreren Seitenwänden der Vertiefung beabstandet ist, wenn es in der Vertiefung angeordnet ist. Der Spalt kann sich dabei ganz oder teilweise um das zu befestigende Sensorelement erstrecken und beispielsweise eine Breite zwischen 0,1 mm und 2 mm, in einem Beispiel zwischen 0,2 mm und 1 mm aufweisen. In einigen Ausgestaltungen ist die Vertiefung auf der Drehachse des drehbaren Bauteils angeordnet, so dass die Drehachse sich durch eine Bodenfläche der Vertiefung und das darauf angeordnete Sensorelement hindurch erstreckt. In anderen Beispielen ist die Vertiefung ringförmig und verläuft um die Drehachse herum. Die Bodenfläche der Vertiefung kann sich beispielsweise senkrecht zu der Drehachse erstrecken, während eine oder mehrere Seitenwände der Vertiefung zum Beispiel parallel zu der Drehachse verlaufen können.The recess can be adapted to the shape of the sensor element to be fastened in terms of its lateral dimensions and/or its height profile. One or more lateral dimensions of the depression are larger than corresponding dimensions of the sensor element to be fastened, so that the sensor element to be fastened is spaced apart from one or more side walls of the depression by a gap when it is arranged in the depression. The gap can extend completely or partially around the sensor element to be attached and have a width of between 0.1 mm and 2 mm, for example, between 0.2 mm and 1 mm in one example. In some configurations, the depression is arranged on the axis of rotation of the rotatable component, such that the axis of rotation extends through a bottom surface of the depression and the sensor element arranged thereon. In other examples, the indentation is annular and extends around the axis of rotation. For example, the bottom surface of the recess may extend perpendicularly to the axis of rotation, while one or more side walls of the recess may extend, for example, parallel to the axis of rotation.

Die Form des Niederhalters ist bevorzugt ebenfalls an die Form der Vertiefung und/oder des zu befestigenden Sensorelements angepasst. In einigen Ausführungsformen ist die Form des Niederhalters so gewählt, dass der aufgelegte Niederhalter sich entlang eines Randes des zu befestigenden Sensorelements und/oder eines Randes der Vertiefung erstreckt. Der Energierichtungsgeber ist dazu eingerichtet, während des Schweißvorganges ganz oder teilweise aufzuschmelzen. Der Schweißvorgang kann beispielsweise einen Ultraschallschweißvorgang umfassen, bei dem der Energierichtungsgeber z.B. aufgrund der Reibung zwischen dem Energierichtungsgeber und dem drehbaren Bauteil und/oder dem zu befestigenden Sensorelement aufschmilzt. Im Querschnitt senkrecht zur Oberfläche des Niederhalters kann der Energierichtungsgeber beispielsweise eine Spitze oder eine verjüngte Endfläche an seinem von der Oberfläche des Niederhalters abgewandten Ende aufweisen. In einigen Ausgestaltungen hat der Energierichtungsgeber eine dreieckige Querschnittsfläche. Der Energierichtungsgeber kann sich ebenfalls entlang eines Randes des zu befestigenden Sensorelements und/oder eines Randes der Vertiefung erstrecken. In manchen Beispielen ist der Energierichtungsgeber ein durchgehender Steg, der beispielsweise entlang eines geschlossenen Pfads verlaufen kann, zum Beispiel um einen Mittelpunkt des Niederhalters. In einem Beispiel erstreckt sich der Energierichtungsgeber entlang eines Kreises, der beispielsweise konzentrisch um den Mittelpunkt des Niederhalters verlaufen kann.The shape of the hold-down device is preferably also adapted to the shape of the depression and/or the sensor element to be fastened. In some embodiments, the shape of the hold-down device is selected such that the hold-down device placed on it extends along an edge of the sensor element to be fastened and/or an edge of the recess tion extends. The energy director is set up to melt completely or partially during the welding process. The welding process can include an ultrasonic welding process, for example, in which the energy director melts, for example due to the friction between the energy director and the rotatable component and/or the sensor element to be fastened. In a cross-section perpendicular to the surface of the hold-down, the energy director may have, for example, a tip or a tapered end face at its end remote from the surface of the hold-down. In some forms, the energy director has a triangular cross-sectional area. The energy director can also extend along an edge of the sensor element to be attached and/or an edge of the recess. In some examples, the energy director is a continuous ridge, which may, for example, run along a closed path, for example around a center point of the hold-down. In one example, the energy director extends along a circle, which may, for example, be concentric about the center point of the hold-down.

Das Anordnen des zu befestigenden Sensorelements in der Vertiefung kann das Auflegen des Sensorelements auf die Bodenfläche der Vertiefung umfassen. Das Sensorelement kann dabei teilweise oder vollständig in der Vertiefung angeordnet werden, beispielsweise so dass eine Oberfläche des Sensorelements bündig mit einer Oberkante der Vertiefung ist oder unterhalb der Oberkante der Vertiefung liegt. In einigen Ausführungsformen kann das Anordnen des Sensorelements zudem das Anpassen einer Position und/oder Orientierung des Sensorelements umfassen. In einem Beispiel wird das Sensorelement so in der Vertiefung angeordnet, dass der Schwerpunkt des Sensorelements auf der Drehachse zu liegen kommt. In einem anderen Beispiel ist das Sensorelement ein Magnet und der Magnet wird so in der Vertiefung angeordnet, dass eine Magnetisierungsachse des Magneten, d.h. die Verbindungslinie zwischen einem Nord- und einem Südpol des Magneten, eine vordefinierte Orientierung relativ zur Drehachse und/oder relativ zu dem drehbaren Bauteil aufweist.Arranging the sensor element to be fastened in the depression can include placing the sensor element on the bottom surface of the depression. The sensor element can be arranged partially or completely in the recess, for example so that a surface of the sensor element is flush with an upper edge of the recess or below the upper edge of the recess. In some embodiments, arranging the sensor element may also include adjusting a position and/or orientation of the sensor element. In one example, the sensor element is arranged in the recess in such a way that the center of gravity of the sensor element comes to rest on the axis of rotation. In another example, the sensor element is a magnet and the magnet is arranged in the recess such that an axis of magnetization of the magnet, i.e. the line connecting a north and a south pole of the magnet, has a predefined orientation relative to the axis of rotation and/or relative to the has rotatable component.

Das Auflegen des Niederhalters kann in einigen Ausführungsformen ebenfalls das Anpassen einer Position und/oder Orientierung des Niederhalters umfassen, z.B. so dass der Schwerpunkt des Niederhalters auf der Drehachse zu liegen kommt und/oder dass der Niederhalter eine vordefinierte Orientierung relativ zur Drehachse, zu dem drehbaren Bauteil und/oder zu dem Sensorelement aufweist. Beim Auflegen des Niederhalters auf das drehbare Bauteil wird der Energierichtungsgeber zumindest teilweise in den Spalt zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Seitenwand der Vertiefung eingeführt, beispielsweise so dass eine Spitze des Energierichtungsgebers in dem Spalt angeordnet ist und der Energierichtungsgeber in Kontakt mit einer Oberkante der Seitenwand der Vertiefung und einer Kante des zu befestigenden Sensorelement kommt.In some embodiments, placing the hold-down device can also include adjusting a position and/or orientation of the hold-down device, e.g. so that the center of gravity of the hold-down device lies on the axis of rotation and/or that the hold-down device has a predefined orientation relative to the axis of rotation, to the rotatable Component and / or has to the sensor element. When the hold-down device is placed on the rotatable component, the energy director is at least partially inserted into the gap between the sensor element to be fastened and the side wall of the recess, for example so that a tip of the energy director is arranged in the gap and the energy director is in contact with an upper edge of the side wall the recess and an edge of the sensor element to be attached.

Bevorzugt wird der Niederhalter so auf das drehbare Bauteil aufgelegt wird, dass an den Energierichtungsgeber angrenzende Bereiche der Oberfläche des Niederhalters von dem drehbaren Bauteil und/oder dem Sensorelement beabstandet sind. Hierdurch kann ein gezielter Energieübertrag auf den Energierichtungsgeber gewährleistet werden und eine Überdefinition der Anordnung des Niederhalters vermieden werden. Ein Bereich der Oberfläche des Niederhalters, der einer an die Vertiefung angrenzenden Oberfläche des drehbaren Bauteils gegenüber liegt, kann beispielsweise zwischen 0.1 mm und 2 mm von dieser Oberfläche des drehbaren Bauteils beabstandet sein. Entsprechend kann ein Bereich der Oberfläche des Niederhalters, der dem zu befestigenden Sensorelement gegenüber liegt, beispielsweise zwischen 0.1 mm und 2 mm von der entsprechenden Oberfläche des zu befestigenden Sensorelements beabstandet sein. Bevorzugt sind einer oder beide Abstände größer als ein Schweißweg des Schweißvorgangs gewählt, so dass die an den Energierichtungsgeber angrenzende Bereiche der Oberfläche des Niederhalters auch nach Durchführen des Schweißvorgangs von dem drehbaren Bauteil und/oder dem Sensorelement beabstandet sind. In einigen Ausgestaltungen ist die gesamte Oberfläche des Niederhalters mit Ausnahme des Energierichtungsgebers von dem drehbaren Bauteil und/oder dem Sensorelement beabstandet, in einem Beispiel sowohl vor als auch nach Durchführen des Schweißvorgangs.The hold-down device is preferably placed on the rotatable component in such a way that areas of the surface of the hold-down device adjoining the energy director are at a distance from the rotatable component and/or the sensor element. In this way, a targeted transfer of energy to the energy director can be ensured and an over-definition of the arrangement of the hold-down device can be avoided. A region of the surface of the hold-down device which is opposite a surface of the rotatable component which adjoins the indentation can be spaced between 0.1 mm and 2 mm from this surface of the rotatable component, for example. Correspondingly, a region of the surface of the hold-down device that is opposite the sensor element to be fastened can be spaced, for example, between 0.1 mm and 2 mm from the corresponding surface of the sensor element to be fastened. One or both distances are preferably selected to be larger than a welding path of the welding process, so that the areas of the surface of the hold-down device adjoining the energy director are also spaced apart from the rotatable component and/or the sensor element after the welding process has been carried out. In some configurations, the entire surface of the hold-down, except for the energy director, is spaced from the rotatable member and/or the sensing element, in one example both before and after the welding operation is performed.

Der Energierichtungsgeber kann zwei gegenüberliegende Seitenflächen aufweisen, die jeweils gegenüber einem Normalenvektor der Oberfläche des Niederhalters geneigt sind. Die beiden Seitenflächen des Energierichtungsgebers können beispielsweise jeweils einen Winkel zwischen 10° und 80°, in einem Beispiel zwischen 30° und 60° mit dem Normalenvektor der Oberfläche des Niederhalters einschließen. Die beiden Seitenflächen des Energierichtungsgebers können dabei betragsmäßig gleiche oder unterschiedliche Winkel mit dem Normalenvektor der Oberfläche des Niederhalters einschließen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Energierichtungsgebers einen dreieckigen Querschnitt auf, bei dem die Seitenflächen des Energierichtungsgebers an einer von der Oberfläche des Niederhalters abgewandten Spitze zusammenlaufen, wobei die Spitze in manchen Ausgestaltungen abgerundet oder abgeflacht sein kann.The energy director may have two opposing side surfaces, each inclined with respect to a normal vector of the surface of the hold-down. The two side surfaces of the energy director can, for example, each enclose an angle between 10° and 80°, in one example between 30° and 60°, with the normal vector of the surface of the hold-down device. The two side surfaces of the energy director can include the same or different angles with the normal vector of the surface of the hold-down device. In a preferred embodiment, the energy director has a triangular cross-section in which the side surfaces of the energy director converge at a tip remote from the surface of the hold-down, which tip may be rounded or flattened in some configurations.

Der Niederhalter kann so auf das drehbare Bauteil aufgelegt werden, dass jeweils eine der geneigten Seitenflächen des Energierichtungsgebers in Kontakt mit einer Oberkante der Seitenwand der Vertiefung beziehungsweise einer Kante des Sensorelements, insbesondere einer Oberkante des Sensorelements kommt. Bevorzugt wird der Niederhalters so auf das drehbare Bauteil aufgelegt, dass die Kontakt- oder Auflagefläche zwischen der jeweiligen Seitenfläche des Energierichtungsgebers und der entsprechenden Kante näherungsweise linienförmig ist. In einem Beispiel erstreckt sich der Energierichtungsgeber nach dem Auflegen des Niederhalters in Umfangsrichtung ganz oder teilweise um die Drehachse, wobei die in radialer Richtung innere Seitenfläche des Energierichtungsgeber in Kontakt mit der Kante des Sensorelements ist und die in radialer Richtung äußere Seitenfläche des Energierichtungsgebers in Kontakt mit der Oberkante der Seitenwand ist.The hold-down device can be placed on the rotatable component in such a way that one of the inclined side surfaces of the energy director comes into contact with an upper edge of the side wall of the recess or an edge of the sensor element, in particular an upper edge of the sensor element. The hold-down device is preferably placed on the rotatable component in such a way that the contact or support surface between the respective side surface of the energy director and the corresponding edge is approximately linear. In one example, after application of the hold-down device, the energy director extends circumferentially in whole or in part around the axis of rotation, with the radially inner side surface of the energy director being in contact with the edge of the sensor element and the radially outer side surface of the energy director being in contact with the top edge of the side wall.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird durch den Schweißvorgang eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem drehbaren Bauteil hergestellt, beispielsweise indem der Energierichtungsgebers mit der Oberkante der Seitenwand der Vertiefung verschweißt wird. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl erreicht werden wie unten in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung beschrieben. Gleichzeitig kann durch den Schweißvorgang eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem Sensorelement hergestellt werden, beispielsweise indem der Energierichtungsgeber zumindest teilweise geschmolzen wird ohne mit der Kante des Sensorelements verschweißt zu werden. Dadurch kann das Sensorelement axial spielfrei auf der Aufnahmefläche fixiert werden ohne Verspannungen in dem Sensorelement hervorzurufen, die insbesondere bei sprödem Material zu Beschädigungen führen können. In einigen Ausgestaltungen kann durch den Schweißvorgang auch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem Sensorelement hergestellt werden.In a preferred embodiment, the welding process produces an integral connection between the hold-down device and the rotatable component, for example by welding the energy director to the upper edge of the side wall of the recess. This can be achieved, for example, by selecting a suitable material, as described below in relation to the arrangement according to the invention. At the same time, the welding process can produce a form-fitting connection between the hold-down device and the sensor element, for example by at least partially melting the energy director without being welded to the edge of the sensor element. As a result, the sensor element can be fixed axially without play on the receiving surface without causing tension in the sensor element, which can lead to damage, particularly in the case of brittle material. In some configurations, the welding process can also produce an integral connection between the hold-down device and the sensor element.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Schweißvorgang einen Ultraschallschweißvorgang. Der Ultraschallschweißvorgang kann durchgeführt werden, indem eine hochfrequente mechanische Schwingung auf den Niederhalter, das Sensorelement und/oder das drehbare Bauteil übertragen wird. Die Frequenz der Schwingung kann beispielsweise im Bereich zwischen 10 kHz und 40 kHz liegen. Die Schwingung kann eine Relativbewegung zwischen dem Energierichtungsgeber und den entsprechenden Kontakt- oder Auflageflächen an dem drehbaren Bauteil bzw. dem Sensorelement hervorrufen. Die daraus resultierende Reibung kann zu einer starken Erhitzung führen und dadurch den Energierichtungsgeber und/oder die Auflageflächen ganz oder teilweise schmelzen. In einigen Ausführungsformen kann dadurch nach dem Abkühlen eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Energierichtungsgeber und den Auflagenflächen hergestellt werden. In manchen Ausgestaltungen wird eine Orientierung des drehbaren Bauteils während des Schweißvorgangs so gewählt, dass der Energierichtungsgeber und die Auflageflächen durch die Gravitation gegeneinander gedrückt werden. In einigen Beispielen kann während des Schweißvorgangs von außen Druck auf den Niederhalter, das Sensorelement und/oder das drehbare Bauteil ausgeübt werden, um den Energierichtungsgeber und die Auflageflächen gegeneinander zu drücken.In a preferred embodiment, the welding process includes an ultrasonic welding process. The ultrasonic welding process can be carried out by transmitting a high-frequency mechanical vibration to the hold-down device, the sensor element and/or the rotatable component. The frequency of the oscillation can be in the range between 10 kHz and 40 kHz, for example. The vibration can cause relative movement between the energy director and the corresponding contact or bearing surfaces on the rotatable component or sensor element. The resulting friction can lead to excessive heating, thereby melting all or part of the energy director and/or the bearing surfaces. In some embodiments, a positive and/or material connection between the energy director and the contact surfaces can be produced after cooling. In some configurations, an orientation of the rotatable component is selected during the welding process in such a way that the energy director and the bearing surfaces are pressed against one another by gravity. In some examples, external pressure may be applied to the hold-down, the sensing element, and/or the rotatable member during the welding process to urge the energy director and bearing surfaces together.

Alternativ oder zusätzlich zu dem Ultraschallschweißvorgang kann der Schweißvorgang auch mittels anderer Schweißtechniken durchgeführt werden wie beispielsweise einer anderen Reib- oder Vibrationsschweißtechnik, Heißverstemmen, Heizelementschweißen und/oder Laserschweißen.Alternatively or in addition to the ultrasonic welding process, the welding process can also be performed using other welding techniques, such as another friction or vibration welding technique, heat staking, heated tool welding and/or laser welding.

In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Einpressen des Sensorelements in die Vertiefung, so dass das Sensorelement mit einem oder mehreren in der Vertiefung angeordneten Zentrierelementen in Kontakt kommt. Dadurch kann das Sensorelement in einer vordefinierten Stellung in der Vertiefung gehalten werden, beispielsweise so dass das Sensorelement in der Vertiefung und/oder relativ zu der Drehachse zentriert ist. Die Zentrierelemente können insbesondere dazu eingerichtet sein, das Sensorelement radial spielfrei in der Vertiefung zu halten. Die Zentrierelemente können beispielsweise an einer Seitenwand der Vertiefung und/oder auf der Bodenfläche der Vertiefung angeordnet sein, zum Beispiel wie im Folgenden in Bezug auf die erfindungsgemäße Anordnung beschrieben. Das Sensorelement kann beispielsweise so in die Vertiefung eingepresst werden, dass das Sensorelement während des Schweißvorgangs durch die Zentrierelemente kraft- und/oder formschlüssig in der Vertiefung gehalten wird.In some embodiments, the method also includes pressing the sensor element into the depression, so that the sensor element comes into contact with one or more centering elements arranged in the depression. As a result, the sensor element can be held in a predefined position in the depression, for example so that the sensor element is centered in the depression and/or relative to the axis of rotation. The centering elements can in particular be set up to hold the sensor element in the depression without radial play. The centering elements can be arranged, for example, on a side wall of the depression and/or on the bottom surface of the depression, for example as described below in relation to the arrangement according to the invention. The sensor element can, for example, be pressed into the recess in such a way that the sensor element is held in the recess in a non-positive and/or positive manner by the centering elements during the welding process.

Bevorzugt wird ein erster Abschnitt des Energierichtungsgebers in einen Spalt zwischen dem Sensorelement und einem ersten Seitenwandabschnitt der Vertiefung eingeführt und ein zweiter Abschnitt des Energierichtungsgebers in einen Spalt zwischen dem Sensorelement und einem dem ersten Seitenwandabschnitt gegenüberliegenden zweiten Seitenwandabschnitt der Vertiefung eingeführt, um das Sensorelement in der Vertiefung zu zentrieren. In einigen Ausgestaltungen sind die beiden Spalte zwischen dem Sensorelement und den Seitenwandabschnitten der Vertiefung Abschnitte eines durchgehenden Spaltes zwischen dem Sensorelement und der Seitenwand, wobei sich der Spalt beispielsweise in Umfangsrichtung um das gesamte Sensorelement erstrecken kann. Der erste und der zweite Seitenwandabschnitt können direkt gegenüber liegen und beispielsweise mit einem Mittelpunkt der Vertiefung und/oder mit der Drehachse einen Winkel zwischen 170° und 190° einschließen. In anderen Beispielen können der erste und der zweite Seitenwandabschnitt einander versetzt gegenüberliegenden und beispielsweise mit dem Mittelpunkt der Vertiefung und/oder mit der Drehachse ein Winkel zwischen 90° und 170°, in einem Beispiel einen Winkel von 120°, einschließen.Preferably, a first portion of the energy director is inserted into a gap between the sensor element and a first sidewall portion of the recess, and a second portion of the energy director is inserted into a gap between the sensor element and a second sidewall portion of the recess, opposite the first sidewall portion, to position the sensor element in the recess to center. In some configurations, the two gaps between the sensor element and the side wall sections of the indentation are sections of a continuous gap between the sensor element and the side wall, with the gap extending, for example, in the circumferential direction around the can extend entire sensor element. The first and second side wall sections can lie directly opposite one another and, for example, enclose an angle of between 170° and 190° with a center point of the depression and/or with the axis of rotation. In other examples, the first and second side wall sections can be offset opposite one another and enclose an angle of between 90° and 170°, in one example an angle of 120°, for example with the center point of the depression and/or with the axis of rotation.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zudem ein dritter Abschnitt des Energierichtungsgebers in einen Spalt zwischen dem Sensorelement und einem dritten Seitenwandabschnitt der Vertiefung eingeführt, wobei der erste, der zweite und der dritte Seitenwandabschnitt zum Beispiel jeweils um 120° versetzt um den Mittelpunkt der Vertiefung und/oder um die Drehachse angeordnet sind. In manchen Beispielen kann der Energierichtungsgebers entlang des gesamten Umfangs des Sensorelements in den Spalt zwischen dem Sensorelement und der Seitenwand der Vertiefung eingeführt werden. Der Energierichtungsgeber kann dabei einen umlaufenden Steg umfassen, der aus der Oberfläche des Niederhalters hervorsteht, oder eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Nasen, die jeweils aus der ersten Oberfläche des Niederhalters hervorstehen und beispielsweise entlang eines geschlossenen Pfades angeordnet sein können.In a preferred embodiment, a third section of the energy director is also inserted into a gap between the sensor element and a third side wall section of the recess, the first, the second and the third side wall section being offset by 120°, for example, around the center point of the recess and/or are arranged around the axis of rotation. In some examples, the energy director may be inserted along the entire perimeter of the sensing element into the gap between the sensing element and the sidewall of the cavity. The energy director may include a circumferential ridge protruding from the surface of the hold-down, or a plurality of spaced tabs each protruding from the first surface of the hold-down and may be arranged, for example, along a closed path.

In manchen Ausgestaltungen ist das Sensorelement ein Magnet, beispielsweise ein Dipol- oder Quadrupolmagnet. Der Magnet kann beispielsweise ring-, zylinder- oder scheibenförmig sein und diametral magnetisiert sein. Das Verfahren kann weiterhin das Ausrichten einer Magnetisierungsachse des Magneten relativ zu dem drehbaren Bauteil umfassen. Beispielsweise kann die Magnetisierungsachse des Magneten beim Anordnen des Magneten in der Vertiefung so ausgerichtet werden, dass die Magnetisierungsachse senkrecht zu der Drehachse des drehbaren Bauteils verläuft. Zusätzlich kann die Magnetisierungsachse in manchen Ausführungsformen auch so ausgerichtet werden, dass die Magnetisierungsachse parallel zu einer vorgegebenen radialen Richtung relativ zu dem drehbaren Bauteil verläuft.In some configurations, the sensor element is a magnet, for example a dipole or quadrupole magnet. The magnet can, for example, be in the form of a ring, cylinder or disk and can be diametrically magnetized. The method may further include aligning an axis of magnetization of the magnet relative to the rotatable member. For example, the axis of magnetization of the magnet can be aligned when arranging the magnet in the recess such that the axis of magnetization runs perpendicular to the axis of rotation of the rotatable component. In addition, in some embodiments, the axis of magnetization can also be oriented such that the axis of magnetization runs parallel to a predetermined radial direction relative to the rotatable component.

Der Magnet kann zur Positionsbestimmung des drehbaren Bauteils mit einer magnetisch sensitiven Sensoranordnung, insbesondere mit einem Hallsensor, zusammenwirken. Der Hallsensor kann zur Detektion einer oder mehrerer räumlicher Komponenten des Magnetfeldes ausgebildet sein. Aus dem Verlauf der registrierten magnetischen Feldstärke kann somit auf eine Drehwinkelstellung des drehbaren Bauteils, beispielsweise eines Zahnrades, geschlossen werden. Insbesondere kann der Hallsensor in der Nähe des Magneten auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Die Leiterplatte kann ferner weitere elektronische Komponenten, insbesondere einen Mikrocontroller zur Steuerung eines Elektromotors, beziehungsweise Stellantriebs, umfassen.To determine the position of the rotatable component, the magnet can interact with a magnetically sensitive sensor arrangement, in particular with a Hall sensor. The Hall sensor can be designed to detect one or more spatial components of the magnetic field. From the profile of the registered magnetic field strength, a rotational angle position of the rotatable component, for example a gear wheel, can thus be inferred. In particular, the Hall sensor can be arranged in the vicinity of the magnet on a printed circuit board. The printed circuit board can also include other electronic components, in particular a microcontroller for controlling an electric motor or actuator.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das drehbare Bauteil ein Zahnrad und insbesondere ein Abtriebsrad für einen elektromotorisch angetriebenen Stellantrieb. Das Zahn- oder Abtriebsrad kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, mit einem Rotor des Elektromotors mechanisch gekoppelt zu werden, zum Beispiel über ein Getriebe. In manchen Ausgestaltungen kann das drehbare Bauteil auch ein Zwischenrad des Getriebes sein, beispielsweise eines von dem Elektromotor angetriebenen Untersetzungsgetriebes eines Stellantriebes. Das Abtriebsrad kann weiterhin dazu eingerichtet sein, mit einem Stellglied mechanisch gekoppelt zu werden, und dazu beispielsweise eine Abtriebswelle mit einem geeigneten Mitnahmeprofil aufweisen. In manchen Ausgestaltungen kann das Verfahren zudem das Anordnen des drehbaren Bauteils in dem Stellantrieb umfassen, zum Beispiel das Anordnen des Zahn- oder Abtriebsrads in einer entsprechenden Führung in einem Gehäuse des Stellantriebs und das mechanische Koppeln mit dem Rotor des Elektromotors.In a preferred embodiment, the rotatable component is a toothed wheel and in particular a driven wheel for an electric motor-driven actuator. The toothed wheel or output wheel can be set up, for example, to be mechanically coupled to a rotor of the electric motor, for example via a gear. In some configurations, the rotatable component can also be an intermediate wheel of the transmission, for example a reduction gear of an actuator driven by the electric motor. The output wheel can also be set up to be mechanically coupled to an actuator, and for this purpose can have, for example, an output shaft with a suitable carrier profile. In some configurations, the method can also include arranging the rotatable component in the actuator, for example arranging the toothed or driven wheel in a corresponding guide in a housing of the actuator and mechanically coupling it to the rotor of the electric motor.

Die Erfindung stellt weiterhin eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu befestigenden Sensorelement und einem Niederhalter bereit. Der Niederhalter ist dazu eingerichtet, durch Ultraschallschweißen mit dem Tragelement verbunden zu werden, um das zu befestigende Sensorelement an dem Tragelement zu befestigen. Das Tragelement weist eine Aufnahmefläche auf, die dazu eingerichtet ist, das zu befestigende Sensorelement aufzunehmen. Das Tragelement weist weiterhin eine Randfläche auf, die sich entlang eines Randes der Aufnahmefläche erstreckt. Das zu befestigende Sensorelement ist durch einen Spalt von der Randfläche beabstandet, wenn das zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche angeordnet ist. Der Niederhalter weist einen ersten Energierichtungsgeber auf, der aus einer ersten Oberfläche des Niederhalters hervorsteht. Der erste Energierichtungsgeber ist dazu eingerichtet ist, zumindest teilweise in den Spalt zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche eingeführt zu werden, wenn der Niederhalter auf das Tragelement aufgelegt wird.The invention also provides an arrangement with a support element, a sensor element to be fastened and a hold-down device. The hold-down device is set up to be connected to the support element by ultrasonic welding in order to attach the sensor element to be fastened to the support element. The support element has a receiving surface which is set up to receive the sensor element to be fastened. The support member further includes an edge surface that extends along an edge of the receiving surface. The sensor element to be attached is spaced apart from the edge surface by a gap when the sensor element to be attached is arranged on the receiving surface. The hold-down has a first energy director protruding from a first surface of the hold-down. The first energy director is set up to be at least partially inserted into the gap between the sensor element to be fastened and the edge surface when the hold-down device is placed on the support element.

In manchen Ausgestaltungen kann das Tragelement ein drehbares Bauteil für einen elektromotorisch angetriebenen Stellantrieb sein, das dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse zu drehen, beispielsweise ein Zahn- oder Abtriebsrad. Entsprechend kann das Tragelement ähnlich oder identisch zu dem bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten drehbaren Bauteil sein. Die Aufnahmefläche kann sich zum Beispiel um die Drehachse des Tragelements erstrecken. Die Drehachse kann senkrecht zu der Aufnahmefläche stehen und in manchen Ausführungsformen durch die Aufnahmefläche hindurch verlaufen. Die Randfläche kann gegenüber der Aufnahmefläche geneigt sein und sich beispielsweise senkrecht zu der Aufnahmefläche erstrecken, z.B. parallel zu der Drehachse. In manchen Ausführungsformen kann das Tragelement eine Vertiefung aufweisen, beispielsweise auf einer Stirnseite des Tragelements, wobei die Aufnahmefläche eine Bodenfläche der Vertiefung ist oder diese umfasst und eine oder mehrere Seitenwände der Vertiefung oder ein Teil davon die Randfläche bilden.In some configurations, the support element can be a rotatable component for an actuator driven by an electric motor, which is set up to rotate about an axis of rotation, for example a toothed wheel or a driven wheel. Correspondingly, the support element can be similar or identical to the rotatable component used in the method according to the invention described above. The recording area can be, for example extend around the axis of rotation of the support member. The axis of rotation can be perpendicular to the receiving surface and, in some embodiments, can extend through the receiving surface. The edge surface can be inclined relative to the receiving surface and can extend, for example, perpendicularly to the receiving surface, for example parallel to the axis of rotation. In some embodiments, the support element can have a recess, for example on an end face of the support element, with the receiving surface being or comprising a bottom surface of the recess and one or more side walls of the recess or a part thereof forming the edge surface.

Die Abmessungen der Aufnahmefläche und der Randfläche sind so gewählt, dass das zu befestigende Sensorelement durch einen Spalt von der Randfläche beabstandet ist, wenn das zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche angeordnet ist. Beispielsweise kann eine Abmessung der Aufnahmefläche größer sein als eine Abmessung des zu befestigenden Sensorelements. Die Aufnahmefläche kann zum Beispiel entlang mindestens einer Richtung eine Breite oder einen Durchmesser aufweisen, die/der größer ist als eine Breite oder ein Durchmesser des zu befestigenden Sensorelements, beispielsweise eine Breite oder ein Durchmesser einer auf der Aufnahmefläche aufliegenden Unterseite des zu befestigenden Sensorelements. Alternativ oder zusätzlich kann die Randfläche oder ein Teil davon gegenüber einer Seitenfläche des zu befestigenden Sensorelements geneigt sein oder eine Stufe aufweisen, beispielsweise so dass ein an die Aufnahmefläche angrenzender unterer Teil der Randfläche in Kontakt mit der Seitenfläche des zu befestigenden Sensorelements ist, während ein oberer Teil der Randfläche durch den Spalt von der Seitenfläche des zu befestigenden Sensorelements beabstandet ist. Eine Breite des Spalts zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche kann zum Beispiel zwischen 0,1 mm und 2 mm, in einem Beispiel zwischen 0,2 mm und 1 mm liegen. Der Spalt zwischen der Randfläche und dem zu befestigenden Sensorelement kann sich entlang des gesamten Umfangs des zu befestigenden Sensorelements oder einem Teil davon erstrecken. In manchen Ausführungsformen kann der Spalt mehrere voneinander beabstandete Abschnitte aufweisen, die beispielsweise durch Bereiche voneinander getrennt sein können, in denen das zu befestigende Sensorelement in Kontakt mit der Randfläche ist.The dimensions of the receiving surface and the edge surface are selected in such a way that the sensor element to be fastened is spaced apart from the edge surface by a gap when the sensor element to be fastened is arranged on the receiving surface. For example, a dimension of the receiving surface can be larger than a dimension of the sensor element to be attached. For example, the receiving surface can have a width or a diameter along at least one direction that is greater than a width or a diameter of the sensor element to be attached, for example a width or a diameter of an underside of the sensor element to be attached resting on the receiving surface. Alternatively or additionally, the edge surface or part of it can be inclined relative to a side surface of the sensor element to be fastened or have a step, for example so that a lower part of the edge surface adjoining the receiving surface is in contact with the side surface of the sensor element to be fastened, while an upper Part of the edge surface is spaced apart by the gap from the side surface of the sensor element to be fastened. A width of the gap between the sensor element to be attached and the edge surface can be between 0.1 mm and 2 mm, for example, between 0.2 mm and 1 mm in one example. The gap between the edge surface and the sensor element to be fastened can extend along the entire circumference of the sensor element to be fastened or along part of it. In some embodiments, the gap can have a plurality of sections spaced apart from one another, which can be separated from one another, for example, by areas in which the sensor element to be fastened is in contact with the edge surface.

In einigen Ausführungsformen ist der Niederhalter ähnlich oder identisch zu dem bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Niederhalter. Der erste Energierichtungsgeber ist dazu eingerichtet, während eines Schweißvorgangs, insbesondere eines Ultraschallschweißvorgangs, ganz oder teilweise aufzuschmelzen, z.B. aufgrund der Reibung zwischen dem ersten Energierichtungsgeber und einer Kontakt- oder Auflagefläche auf dem Tragelement und/oder auf dem zu befestigenden Sensorelement. Der erste Energierichtungsgeber kann zum Beispiel ein ultraschallverschweißbares Metall und/oder einen ultraschallverschweißbaren Kunststoff umfassen, zum Beispiel Aluminium und/oder einen thermoplastischen Kunststoff. Der erste Energierichtungsgeber ist so auf der ersten Oberfläche des Niederhalters angeordnet, dass sein Verlauf ganz oder teilweise dem Verlauf des Spaltes zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche entspricht, beispielsweise so dass der erste Energierichtungsgeber auf seiner gesamten Länge in den Spalt eingeführt werden kann, wenn der Niederhalter auf das Tragelement aufgelegt wird.In some embodiments, the hold-down is similar or identical to that used in the method of the invention described above. The first energy director is set up to melt completely or partially during a welding process, in particular an ultrasonic welding process, e.g. due to the friction between the first energy director and a contact or bearing surface on the support element and/or on the sensor element to be attached. The first energy director may comprise, for example, an ultrasonically weldable metal and/or an ultrasonically weldable plastic, such as aluminum and/or a thermoplastic. The first energy director is arranged on the first surface of the hold-down device in such a way that its course fully or partially corresponds to the course of the gap between the sensor element to be fastened and the edge surface, for example so that the first energy director can be inserted into the gap along its entire length, when the hold-down device is placed on the support element.

Der erste Energierichtungsgeber kann sich von der ersten Oberfläche des Niederhalters zu einem von der ersten Oberfläche des Niederhalters abgewandten Ende des ersten Energierichtungsgebers hin verjüngen. Eine Breite des ersten Energierichtungsgebers an der ersten Oberfläche des Niederhalters kann größer sein als eine Breite des Spalts zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche, beispielsweise so dass eine oder mehrere Seitenflächen des ersten Energierichtungsgebers mit einer Oberkante der Randfläche und/oder einer Kante des zu befestigenden Sensorelements in Kontakt kommen, wenn das verjüngte Ende des ersten Energierichtungsgebers in den Spalt eingeführt wird.The first energy director may be tapered from the first surface of the hold down toward an end of the first energy director opposite the first surface of the hold down. A width of the first energy director on the first surface of the hold-down device can be greater than a width of the gap between the sensor element to be attached and the edge surface, for example so that one or more side surfaces of the first energy director come into contact with an upper edge of the edge surface and/or an edge of the fixing sensor element come into contact when the tapered end of the first energy director is inserted into the gap.

Der erste Energierichtungsgeber kann zwei gegenüberliegende Seitenflächen aufweisen, die jeweils gegenüber einem Normalenvektor der ersten Oberfläche des Niederhalters geneigt sind. Jeweils eine der geneigten Seitenflächen kann in Kontakt mit dem Tragelement beziehungsweise dem zu befestigenden Sensorelement sein, wenn der erste Energierichtungsgeber in dem Spalt zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche angeordnet ist, z.B. wie oben beschrieben. Die beiden Seitenflächen des ersten Energierichtungsgebers können beispielsweise jeweils einen Winkel zwischen 10° und 80°, in einem Beispiel zwischen 30° und 60° mit dem Normalenvektor der Oberfläche des Niederhalters einschließen. Die beiden Seitenflächen des Energierichtungsgebers können dabei betragsmäßig gleiche oder unterschiedliche Winkel mit dem Normalenvektor der Oberfläche des Niederhalters einschließen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Energierichtungsgeber einen dreieckigen Querschnitt auf, bei dem die Seitenflächen des Energierichtungsgebers an einer von der Oberfläche des Niederhalters abgewandten Spitze zusammenlaufen, wobei die Spitze in manchen Ausgestaltungen abgerundet oder abgeflacht sein kann.The first energy director may have two opposing side surfaces each inclined with respect to a normal vector of the first surface of the blank holder. One of the inclined side surfaces can be in contact with the support element or the sensor element to be fixed when the first energy director is arranged in the gap between the sensor element to be fixed and the edge surface, e.g. as described above. The two side surfaces of the first energy director can, for example, each enclose an angle between 10° and 80°, in one example between 30° and 60°, with the normal vector of the surface of the hold-down device. The two side surfaces of the energy director can include the same or different angles with the normal vector of the surface of the hold-down device. In a preferred embodiment, the energy director has a triangular cross-section in which the side surfaces of the energy director converge at a tip remote from the surface of the hold-down, which tip may be rounded or flattened in some configurations.

Der erste Energierichtungsgeber kann einen umlaufenden Steg umfasst, der aus der ersten Oberfläche des Niederhalters hervorsteht. Der umlaufende Steg kann sich entlang eines geschlossenen Pfades auf der ersten Oberfläche des Niederhalters erstrecken, beispielsweise entlang eines Kreises, einer Ellipse oder eines Polygons. Der umlaufende Steg kann sich um einen Mittelpunkt des Niederhalters erstrecken und beispielsweise konzentrisch um den Mittelpunkt des Niederhalters verlaufen. Alternativ oder zusätzlich zu dem umlaufenden Steg kann der erste Energierichtungsgeber eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Nasen umfassen, die jeweils aus der ersten Oberfläche des Niederhalters hervorstehen. Die Nasen können dabei ebenfalls entlang eines geschlossenen Pfades auf der ersten Oberfläche des Niederhalters angeordnet sein, z.B. wie voranstehend beschrieben, und zum Beispiel jeweils entlang eines Abschnitts des geschlossenen Pfads verlaufen. In einem Beispiel umfasst der erste Energierichtungsgeber zwischen 3 und 20 Nasen.The first energy director may include a circumferential ridge protruding from the first surface of the hold-down. The circumferential ridge may extend along a closed path on the first surface of the hold-down, such as along a circle, an ellipse, or a polygon. The circumferential web can extend around a center point of the hold-down device and, for example, run concentrically around the center point of the hold-down device. Alternatively or in addition to the circumferential ridge, the first energy director may include a plurality of spaced-apart tabs each projecting from the first surface of the hold-down. The lugs can also be arranged along a closed path on the first surface of the hold-down device, for example as described above, and for example each run along a section of the closed path. In one example, the first energy director includes between 3 and 20 tabs.

In manchen Ausgestaltungen sind an den ersten Energierichtungsgeber angrenzende Bereiche der ersten Oberfläche des Niederhalters von dem Tragelement und/oder dem zu befestigenden Sensorelement beabstandet, wenn der erste Energierichtungsgeber in dem Spalt zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche angeordnet ist. Ein Bereich der Oberfläche des Niederhalters, der einer an die Randfläche angrenzenden Oberfläche des Tragelements gegenüber liegt, kann beispielsweise zwischen 0.1 mm und 2 mm von dieser Oberfläche des Tragelements beabstandet sein. Entsprechend kann ein Bereich der Oberfläche des Niederhalters, der dem zu befestigenden Sensorelement gegenüber liegt, beispielsweise zwischen 0.1 mm und 2 mm von der entsprechenden Oberfläche des zu befestigenden Sensorelements beabstandet sein. Bevorzugt ist der Abstand größer als ein Schweißweg für das Verschweißen des Niederhalters gewählt, so dass die an den Energierichtungsgeber angrenzende Bereiche der Oberfläche des Niederhalters auch nach Durchführen des Schweißvorgangs von dem Tragelement und/oder dem zu befestigenden Sensorelement beabstandet sind. In einigen Ausgestaltungen ist die gesamte Oberfläche des Niederhalters mit Ausnahme des ersten Energierichtungsgebers von dem Tragelement und/oder dem zu befestigenden Sensorelement beabstandet, in einem Beispiel sowohl vor als auch nach Durchführen des Schweißvorgangs.In some configurations, areas of the first surface of the hold-down device adjoining the first energy director are spaced apart from the support element and/or the sensor element to be fastened when the first energy director is arranged in the gap between the sensor element to be fastened and the edge surface. A region of the surface of the hold-down device, which is opposite a surface of the support element adjoining the edge surface, can be spaced between 0.1 mm and 2 mm from this surface of the support element, for example. Correspondingly, a region of the surface of the hold-down device that is opposite the sensor element to be fastened can be spaced, for example, between 0.1 mm and 2 mm from the corresponding surface of the sensor element to be fastened. The distance is preferably selected to be greater than a welding path for welding the hold-down device, so that the areas of the surface of the hold-down device adjoining the energy director are also spaced apart from the support element and/or the sensor element to be fastened after the welding process has been carried out. In some configurations, the entire surface of the hold-down, with the exception of the first energy director, is spaced apart from the support element and/or the sensor element to be attached, in one example both before and after the welding process is performed.

Bevorzugt umfassen der erste Energierichtungsgeber und das Tragelement, insbesondere eine Auflagefläche für den ersten Energierichtungsgeber, beispielsweise die Randfläche oder zumindest die Oberkante der Randfläche, Materialien, die miteinander durch Ultraschallschweißen verschweißbar sind, z.B. um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem drehbaren Bauteil herzustellen. Bevorzugt umfassen der erste Energierichtungsgeber und/oder der Niederhalter dasselbe Material oder bestehen aus demselben Material wie die Auflagefläche auf dem Tragelement, z.B. einem thermoplastischen Kunststoff.The first energy director and the support element, in particular a contact surface for the first energy director, for example the edge surface or at least the upper edge of the edge surface, preferably comprise materials that can be welded to one another by ultrasonic welding, e.g. in order to create a material connection between the hold-down device and the rotatable component. The first energy director and/or the hold-down device preferably comprise the same material or consist of the same material as the contact surface on the support element, e.g. a thermoplastic.

Das zu befestigende Sensorelement kann dagegen ein Material umfassen, das nicht mit dem ersten Energierichtungsgeber durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist, z.B. um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter und dem zu befestigenden Sensorelement herzustellen. Beispielsweise kann eine Auflagefläche für den ersten Energierichtungsgeber auf dem zu befestigenden Sensorelement ein Metall und/oder einen Kunststoff umfassen, das/der einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Material des ersten Energierichtungsgebers. In anderen Ausführungsformen kann auch das zu befestigende Sensorelement ein Material umfassen, das mit dem ersten Energierichtungsgeber durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist, z.B. einen thermoplastischen Kunststoff.The sensor element to be fastened, on the other hand, can comprise a material that cannot be welded to the first energy director by ultrasonic welding, e.g. in order to produce a form-fitting connection between the hold-down device and the sensor element to be fastened. For example, a contact surface for the first energy director on the sensor element to be attached can comprise a metal and/or a plastic which has a higher melting point than the material of the first energy director. In other embodiments, the sensor element to be attached can also comprise a material which can be welded to the first energy director by ultrasonic welding, for example a thermoplastic material.

In manchen Ausgestaltungen kann der Niederhalter eine Öffnung aufweisen und beispielsweise ringförmig sein. Der erste Energierichtungsgeber kann sich dabei ganz oder teilweise um die Öffnung erstrecken. Der erste Energierichtungsgeber kann zum Beispiel entlang eines Innen- oder Außenumfangs des Niederhalters oder in der Mitte des Niederhalters in gleichem Abstand von dem Innen- und Außenumfangs des Niederhalters verlaufen. Weiterhin kann der Niederhalter an seinem Innen- und/oder Außenumfang einen Kragen aufweisen, der von einer Oberfläche des Niederhalters absteht, insbesondere von einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Niederhalters. Eine solche Form kann beispielsweise für die Fertigung des Niederhalters mittels Spritzgussverfahren vorteilhaft sein.In some configurations, the hold-down device can have an opening and can be ring-shaped, for example. The first energy director can extend completely or partially around the opening. For example, the first energy director may extend along an inner or outer perimeter of the hold-down or at the center of the hold-down equidistant from the inner and outer perimeters of the hold-down. Furthermore, the hold-down device can have a collar on its inner and/or outer circumference, which protrudes from a surface of the hold-down device, in particular from a second surface of the hold-down device opposite the first surface. Such a shape can be advantageous, for example, for the manufacture of the hold-down device using an injection molding process.

Bevorzugt weist das Tragelement ein oder mehrere Zentrierelement auf, welche dazu eingerichtet sind, mit dem zu befestigenden Sensorelement in Kontakt zu kommen, wenn das zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche angeordnet ist. Die Zentrierelemente können beispielsweise dazu eingerichtet sein, dass zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche und/oder relativ zu einer Drehachse des Tragelements zu zentrieren. Die Zentrierelemente können insbesondere dazu eingerichtet sein, das zu befestigende Sensorelement radial spielfrei auf der Aufnahmefläche zu halten. Die Zentrierelemente können beispielsweise jeweils ein Vorsprung oder eine Rippe sein und auf der Aufnahmefläche, der Randfläche und/oder einer an die Aufnahmefläche angrenzenden Fläche, beispielsweise einer weiteren Randfläche oder Seitenwand, angeordnet sein. In einem Beispiel umfasst das Tragelement eine Vielzahl von Zentrierelementen, die entlang des Randes der Aufnahmefläche angeordnet sind, beispielsweise eine Vielzahl von Rippen, die aus einer Randfläche oder Seitenwand in Richtung der Aufnahmefläche hervorstehen. In einem anderen Beispiel ist ein unterer, an die Aufnahmefläche angrenzender Abschnitt einer Randfläche oder Seitenwand passgenau an das zu befestigende Sensorelement angepasst, so dass das zu befestigende Sensorelement entlang seines gesamten Umfangs mit dem unteren Abschnitt der Randfläche oder Seitenwand in Kontakt kommt, wenn das zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche angeordnet ist.The support element preferably has one or more centering elements which are set up to come into contact with the sensor element to be fastened when the sensor element to be fastened is arranged on the receiving surface. The centering elements can be set up, for example, to center the sensor element to be fastened on the receiving surface and/or relative to an axis of rotation of the support element. The centering elements can in particular be set up to hold the sensor element to be fastened on the receiving surface without radial play. The centering elements can, for example, each be a projection or a rib and on the receiving surface, the edge surface and/or a surface adjoining the receiving surface, for example another edge surface or sides wall, be arranged. In one example, the support element comprises a plurality of centering elements arranged along the edge of the receiving surface, for example a plurality of ribs protruding from an edge surface or side wall towards the receiving surface. In another example, a lower section of an edge surface or side wall adjoining the receiving surface is precisely adapted to the sensor element to be fastened, so that the sensor element to be fastened comes into contact with the lower section of the edge surface or side wall along its entire circumference when the fastening sensor element is arranged on the receiving surface.

In manchen Ausführungsformen weisen verschiedene Bereiche des Niederhalters unterschiedliche Dicken senkrecht zu der ersten Oberfläche auf. Beispielsweise kann der Niederhalter in Bereichen der ersten Oberfläche, die auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Energierichtungsgebers angeordnet sind, unterschiedliche Dicken aufweisen. Der Niederhalter kann zum Beispiel in einem ersten Bereich der ersten Oberfläche, der an eine erste Seitenfläche des ersten Energierichtungsgebers angrenzt, eine größere Dicke aufweisen als in einem zweiten Bereich der ersten Oberfläche, der an eine zweite, der ersten Seitenflächen gegenüberliegende Seitenfläche des ersten Energierichtungsgebers angrenzt. Die Dicke des Niederhalters im ersten Bereich kann beispielsweise zwischen 120% und 200% der Dicke des Niederhalters im zweiten Bereich betragen. In einem Beispiel erstreckt sich der erste Energierichtungsgeber entlang eines geschlossenen Pfades und die innerhalb und außerhalb des ersten Energierichtungsgebers liegenden Teile des Niederhalters weisen unterschiedliche Dicken auf. Durch eine solche Bauform kann die Stabilität des Niederhalters erhöht werden und gleichzeitig eine genaue Anpassung des Niederhalters an die Form des Tragelements und/oder des zu befestigenden Sensorelements erreicht werden, beispielsweise wie oben beschrieben.In some embodiments, different areas of the hold-down have different thicknesses perpendicular to the first surface. For example, the hold-down may have different thicknesses in areas of the first surface that are on opposite sides of the first energy director. The hold-down device can, for example, have a greater thickness in a first area of the first surface, which adjoins a first side face of the first energy director, than in a second area of the first surface, which adjoins a second side face of the first energy director that is opposite the first side faces . The thickness of the hold-down device in the first area can be, for example, between 120% and 200% of the thickness of the hold-down device in the second area. In one example, the first energy director extends along a closed path and the portions of the hold-down that are inboard and outboard of the first energy director have different thicknesses. With such a design, the stability of the hold-down device can be increased and at the same time the hold-down device can be precisely adapted to the shape of the support element and/or the sensor element to be fastened, for example as described above.

In manchen Ausführungsformen weist der Niederhalter weiterhin einen zweiten Energierichtungsgeber auf, der dazu eingerichtet ist, mit dem zu befestigenden Sensorelement und/oder dem Tragelement in Kontakt zu kommen, wenn der Niederhalter auf das Tragelement aufgelegt wird. Der zweite Energierichtungsgeber kann ebenfalls aus der ersten Oberfläche des Niederhalters hervorstehen und beispielsweise dazu eingerichtet sein, mit einer Oberfläche des zu befestigenden Sensorelements, zum Beispiel einer von der Aufnahmefläche abgewandten Oberseite des zu befestigenden Sensorelements, in Kontakt zu kommen, wenn der erste Energierichtungsgeber in dem Spalt zwischen dem zu befestigenden Sensorelement und der Randfläche angeordnet ist. Alternativ kann der zweite Energierichtungsgeber dazu eingerichtet sein, mit einer Oberfläche des Tragelements in Kontakt zu kommen, beispielsweise einer an die Randfläche angrenzenden Oberfläche des Tragelements oder einer Oberfläche eines Zentrierdorns, der in einer Öffnung des zu befestigenden Sensorelements angeordnet ist, z.B. wie unten beschrieben. Der zweite Energierichtungsgeber kann dazu eingerichtet sein, mit dem zu befestigenden Sensorelement und/oder dem Tragelement durch Schweißen form- und/oder stoffschlüssig verbunden zu werden. Bevorzugt besteht der zweite Energierichtungsgeber aus dem gleichen Material wie der erste Energierichtungsgeber. Ähnlich wie der erste Energierichtungsgeber kann auch der zweite Energierichtungsgeber einen umlaufenden Steg und/oder eine Vielzahl von Nasen umfassen.In some embodiments, the hold-down device also has a second energy director, which is set up to come into contact with the sensor element to be fastened and/or the support element when the hold-down device is placed on the support element. The second energy director can also protrude from the first surface of the hold-down device and be set up, for example, to come into contact with a surface of the sensor element to be fastened, for example an upper side of the sensor element to be fastened, which is remote from the receiving surface, when the first energy director is in the Gap is arranged between the sensor element to be fixed and the edge surface. Alternatively, the second energy director can be configured to come into contact with a surface of the support element, for example a surface of the support element adjacent to the edge surface or a surface of a centering mandrel that is arranged in an opening of the sensor element to be fastened, e.g. as described below. The second energy director can be set up to be positively and/or materially connected to the sensor element to be fastened and/or the carrying element by welding. The second energy director is preferably made of the same material as the first energy director. Similar to the first energy director, the second energy director can also comprise a circumferential web and/or a multiplicity of lugs.

In einigen Ausgestaltungen erstreckt sich der erste Energierichtungsgeber um den zweiten Energierichtungsgeber herum. Der erste Energierichtungsgeber kann beispielsweise entlang oder benachbart zu einem Außenumfang des Niederhalters angeordnet sein, während der zweite Energierichtungsgeber in einem von dem ersten Energierichtungsgeber umgebenen inneren Bereich des Niederhalters oder entlang oder benachbart zu einem Innenumfang des Niederhalters angeordnet ist. In einem Beispiel sind der erste und der zweite Energierichtungsgeber konzentrisch um einen Mittelpunkt des Niederhalters angeordnet.In some configurations, the first energy director extends around the second energy director. For example, the first energy director may be disposed along or adjacent an outer periphery of the hold-down, while the second energy director may be disposed in an inner region of the hold-down surrounded by the first energy director or along or adjacent an inner periphery of the hold-down. In one example, the first and second energy directors are concentric about a center point of the holddown.

In manchen Ausführungsformen umfasst die Anordnung eine Verdrehsicherung, um das zu befestigende Sensorelement drehfest auf der Aufnahmefläche anzuordnen. Die Verdrehsicherung kann beispielsweise ein oder mehrere Sicherungselemente auf dem Niederhalter umfassen, die jeweils dazu eingerichtet sind, mit einem entsprechenden Gegenstück an dem zu befestigenden Sensorelement ineinander zugreifen, um das zu befestigende Sensorelement drehfest auf der Aufnahmefläche anzuordnen. Ein solches Sicherungselement kann beispielsweise ein Vorsprung oder ein Pin auf der ersten Oberfläche des Niederhalters sein, der dazu eingerichtet ist, in eine entsprechende Vertiefung auf der Oberseite des zu befestigenden Sensorelements eingeführt zu werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Sicherungselement beispielsweise eine Vertiefung in der ersten Oberfläche des Niederhalters sein, die dazu eingerichtet ist, einen entsprechenden Vorsprung oder Pin aufzunehmen, der auf der Oberseite des zu befestigenden Sensorelements angeordnet ist.In some embodiments, the arrangement includes an anti-twist device in order to arrange the sensor element to be fastened in a rotationally fixed manner on the receiving surface. The anti-twist device can, for example, comprise one or more securing elements on the hold-down device, which are each set up to engage with a corresponding counterpart on the sensor element to be fastened in order to arrange the sensor element to be fastened in a rotationally fixed manner on the receiving surface. Such a securing element can be, for example, a projection or a pin on the first surface of the hold-down device, which is set up to be inserted into a corresponding depression on the upper side of the sensor element to be fastened. Alternatively or additionally, a securing element can be, for example, a depression in the first surface of the hold-down device, which is set up to receive a corresponding projection or pin, which is arranged on the upper side of the sensor element to be fastened.

Alternativ oder zusätzlich kann die Verdrehsicherung auch entsprechende Sicherungselemente auf dem Tragelement umfassen, beispielsweise auf der Aufnahmefläche, der Randfläche und/oder einer an die Aufnahmefläche angrenzenden Fläche, beispielsweise einer weiteren Randfläche oder Seitenwand. In einem Beispiel weist das zu befestigenden Sensorelement an einem Innen- oder Außenumfang eine oder mehrere Ausbuchtungen oder Ausnehmungen auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, mit einem entsprechenden Gegenstück an einer Randfläche oder Seitenwand ineinander zu greifen, um das zu befestigende Sensorelement drehfest auf der Aufnahmefläche anzuordnen. Bevorzugt weist das zu befestigende Sensorelement dabei zwei gegenüberliegenden Ausbuchtungen oder Ausnehmungen auf.Alternatively or additionally, the anti-twist device can also include corresponding securing elements on the support element, for example on the receiving surface, the edge surface and/or a surface adjoining the receiving surface, for example a further edge surface or side wall. In one example, the sensor element to be fastened has one or more bulges or recesses on an inner or outer circumference, which are each set up to engage with a corresponding counterpart on an edge surface or side wall in order to rotate the sensor element to be fastened on the receiving surface to arrange. The sensor element to be fastened preferably has two opposing bulges or recesses.

In einigen Ausgestaltungen weist das Tragelement eine Struktur auf, die aus der Aufnahmefläche hervorsteht und dazu eingerichtet ist, in eine Öffnung in dem zu befestigenden Sensorelement eingeführt zu werden. Die Struktur kann beispielsweise ein Zentrierdorn sein, auf den das zu befestigende Sensorelement aufgesteckt werden kann, um das zu befestigende Sensorelement zentrisch auf der Aufnahmefläche anzuordnen. Die Länge des Zentrierdorns kann dabei so gewählt sein, dass die Oberkante des Zentrierdorns bündig mit der Oberseite des zu befestigenden Sensorelements ist, wenn das zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche angeordnet ist. In anderen Beispielen kann die Struktur eine Welle, insbesondere eine Abtriebswelle sein, die sich durch die Öffnung in dem zu befestigenden Sensorelement hindurch erstreckt und beispielsweise dazu eingerichtet sein kann, mit einem Stellglied mechanisch gekoppelt zu werden. Hierzu kann die Abtriebswelle an ihrem Außenumfang ein entsprechendes Mitnahmeprofil aufweisen. In einem anderen Beispiel kann die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgebildet sein und ein entsprechendes Mitnahmeprofil an ihrem Innenumfang aufweisen.In some configurations, the support element has a structure that protrudes from the receiving surface and is designed to be inserted into an opening in the sensor element to be fastened. The structure can be a centering mandrel, for example, onto which the sensor element to be fastened can be placed in order to arrange the sensor element to be fastened centrally on the receiving surface. The length of the centering mandrel can be selected such that the upper edge of the centering mandrel is flush with the top of the sensor element to be fastened when the sensor element to be fastened is arranged on the receiving surface. In other examples, the structure can be a shaft, in particular an output shaft, which extends through the opening in the sensor element to be fastened and can be set up, for example, to be mechanically coupled to an actuator. For this purpose, the output shaft can have a corresponding carrier profile on its outer circumference. In another example, the output shaft can be designed as a hollow shaft and have a corresponding carrier profile on its inner circumference.

In manchen Ausführungsformen ist das zu befestigende Sensorelement auf der Aufnahmefläche angeordnet und mittels des Niederhalters an dem Tragelement befestigt. Das zu befestigende Sensorelement kann beispielsweise durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren an dem Tragelement befestigt worden sein, zum Beispiel mittels Ultraschallschweißen.In some embodiments, the sensor element to be fastened is arranged on the receiving surface and fastened to the support element by means of the hold-down device. The sensor element to be fastened can have been fastened to the support element, for example by means of the method according to the invention described above, for example by means of ultrasonic welding.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Tragelement ein drehbares Bauteil für einen Stellantrieb. Das Tragelement kann beispielsweise ein Zahnrad, insbesondere ein Abtriebsrad für einen Stellantrieb sein. Das zu befestigende Sensorelement ist bevorzugt ein Magnet, der beispielsweise zur Positionsbestimmung des drehbaren Bauteils oder eines damit gekoppelten Stellglieds verwendet werden kann. Der Magnet kann beispielsweise ein Dipol- oder Quadrupolmagnet sein und kann zum Beispiel ring-, zylinder- oder scheibenförmig sein. Bevorzugt ist der Magnet diametral magnetisiert. Der Magnet kann insbesondere ein Seltenerdmagnet sein, zum Beispiel ein kunststoffgebundener Neodym-Eisen-Bor-Magnet (NdFeB).In a preferred embodiment, the support element is a rotatable component for an actuator. The support element can, for example, be a toothed wheel, in particular a driven wheel for an actuator. The sensor element to be attached is preferably a magnet, which can be used, for example, to determine the position of the rotatable component or an actuator coupled thereto. The magnet can be, for example, a dipole or quadrupole magnet and can be, for example, ring-, cylinder- or disc-shaped. The magnet is preferably diametrically magnetized. In particular, the magnet can be a rare earth magnet, for example a plastic-bonded neodymium-iron-boron magnet (NdFeB).

Ferner ist ein Stellantrieb mit einem Elektromotor und einer oben beschriebenen Anordnung vorgesehen, wobei in dem Stellantrieb eine Leiterplatte angeordnet ist und das zu befestigende Sensorelement ein Magnet ist. Auf der Leiterplatte ist, in einer Umgebung des Magneten, ein magnetischer Sensor zur Detektion einer Drehwinkelstellung des drehbaren Bauteils angeordnet.Furthermore, an actuator with an electric motor and an arrangement as described above is provided, with a printed circuit board being arranged in the actuator and the sensor element to be fastened being a magnet. A magnetic sensor for detecting a rotational angle position of the rotatable component is arranged on the printed circuit board in the vicinity of the magnet.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

  • 1a: eine Anordnung mit einem Tragelement, einem zu befestigenden Sensorelement und einem Niederhalter gemäß einem Beispiel in Draufsicht;
  • 1b: die Anordnung aus 1a im Querschnitt;
  • 2a: eine Anordnung mit einem Abtriebsrad, einem zu befestigenden Magneten und einem Niederhalter gemäß einem Beispiel im Querschnitt;
  • 2b: die Anordnung aus 2a in einer Explosionsdarstellung;
  • 3: einen Stellenantrieb mit einem Elektromotor und mit der Anordnung aus 2a gemäß einem Beispiel im Querschnitt;
  • 4a: eine Anordnung mit einem Abtriebsrad, einem daran befestigten zylindrischen Magneten und einem scheibenförmigen Niederhalter gemäß einem Beispiel im Querschnitt;
  • 4b: die Anordnung aus 4a in einer perspektivischen Ansicht;
  • 4c: eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung aus 4a im Querschnitt;
  • 5: einen Niederhalter gemäß einem Beispiel in einer perspektivischen Ansicht;
  • 6: ein zu befestigendes Sensorelement mit einer Verdrehsicherung gemäß einem Beispiel in einer perspektivischen Ansicht;
  • 7: eine Anordnung mit einem Abtriebsrad, einem daran befestigten ringförmigen Magneten und einem Niederhalter mit zwei Energierichtungsgebern gemäß einem Beispiel im Querschnitt; und
  • 8: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Befestigen eines Sensorelements an einem drehbaren Bauteil für einen Stellantrieb gemäß einem Beispiel.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The figures show in a schematic representation:
  • 1a 1: an arrangement with a support element, a sensor element to be fastened and a holding-down device according to an example in plan view;
  • 1b : the arrangement off 1a in cross section;
  • 2a 1: an arrangement with a driven wheel, a magnet to be fastened and a hold-down according to an example in cross section;
  • 2 B : the arrangement off 2a in an exploded view;
  • 3 : an actuator with an electric motor and with the arrangement 2a according to an example in cross section;
  • 4a 1: an arrangement with a driven gear, a cylindrical magnet attached thereto and a disc-shaped hold-down according to an example in cross section;
  • 4b : the arrangement off 4a in a perspective view;
  • 4c : an enlarged detail view of the arrangement 4a in cross section;
  • 5 : a hold-down according to an example in a perspective view;
  • 6 1: a sensor element to be fastened with an anti-twist device according to an example in a perspective view;
  • 7 1: an arrangement with an output wheel, an annular magnet fixed thereto and a hold-down with two energy directors according to an example in cross-section; and
  • 8th : a flowchart of a method for attaching a sensor element a rotatable component for an actuator according to an example.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF FIGURES

1a-1c zeigen eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 mit einem Tragelement 102, einem zu befestigenden Sensorelement 108 sowie einem Niederhalter 110 gemäß einem Beispiel, wobei 1a die Anordnung in Draufsicht zeigt und 1b im Querschnitt. 1a-1c show a schematic representation of an arrangement 100 according to the invention with a support element 102, a sensor element 108 to be fastened and a hold-down device 110 according to an example, wherein 1a shows the arrangement in plan view and 1b in cross section.

In dem in 1a gezeigten Beispiel ist das Tragelement 102 ein Zahnrad, z.B. zur Verwendung in einem Stellantrieb mit einem Elektromotor. In anderen Ausführungsformen kann das Tragelement z.B. ein anderes Bauteil für einen elektromotorisch betriebenen Stellantrieb sein, insbesondere ein drehbares Bauteil wie etwa ein Rotor, eine Welle oder ein mit dem Rotor mechanisch gekoppeltes Stellglied.in the in 1a shown example, the support member 102 is a gear, for example, for use in an actuator with an electric motor. In other embodiments, the support element can be, for example, another component for an actuator operated by an electric motor, in particular a rotatable component such as a rotor, a shaft or an actuator mechanically coupled to the rotor.

Das Zahnrad 102 weist an seinem äußeren Umfang einen Zahnkranz auf und ist dazu eingerichtet, um eine Drehachse 104 gedreht zu werden, beispielsweise indem das Zahnrad 102 drehbar in einer entsprechenden Lagerung oder Führung des Stellantriebs gelagert wird. Das Zahnrad 102 kann zum Beispiel einen Durchmesser zwischen 10 mm und 100 mm senkrecht zur Drehachse 104 haben, in einem Beispiel einen Durchmesser zwischen 20 mm und 50 mm. Das Zahnrad 102 kann beispielsweise aus Metall hergestellt sein, z.B. aus Stahl und/oder Aluminium, und/oder aus einem harten Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Kunststoff, zum Beispiel Polyamid mit einem Glasfaseranteil zwischen 20% und 40 %. Das Zahnrad 102 kann beispielsweise mittels eines Fräsverfahrens, eines Gussverfahrens und/oder eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt worden sein. In manchen Ausgestaltungen ist das gesamte Zahnrad 102 einstückig ausgebildet. In anderen Beispielen können einzelne Sensorelemente nachträglich an dem Zahnrad 102 befestigt worden sein, z.B. mit diesem verklebt sein. Das Zahnrad 102 umfasst ferner eine zylindrische Hohlwelle 106, die sich von einer Stirnfläche des Zahnrads 102 entlang der Drehachse 104 erstreckt. Die Hohlwelle 106 kann dazu eingerichtet sein, mit einem anderen Bauteil mechanisch gekoppelt zu werden, zum Beispiel mit einem weiteren Zahnrad. In einigen Ausführungsformen weist eine Innen- oder Außenseite der Hohlwelle 106 ein Mitnahmeprofil auf, z.B. ein polygonales Mitnahmeprofil wie etwa einen Innen- oder Außensechskant oder einen weiteren Zahnkranz.The gear wheel 102 has a ring gear on its outer circumference and is set up to be rotated about an axis of rotation 104, for example by the gear wheel 102 being rotatably mounted in a corresponding bearing or guide of the actuator. For example, the gear 102 may have a diameter between 10 mm and 100 mm perpendicular to the axis of rotation 104, in one example a diameter between 20 mm and 50 mm. The toothed wheel 102 can, for example, be made of metal, e.g. steel and/or aluminum, and/or a hard plastic, in particular a glass fiber reinforced plastic, for example polyamide with a glass fiber content of between 20% and 40%. The gear wheel 102 can have been produced, for example, by means of a milling process, a casting process and/or an additive manufacturing process. In some configurations, the entire gear 102 is formed in one piece. In other examples, individual sensor elements may have been subsequently attached to gear wheel 102, e.g. glued to it. Gear 102 further includes a hollow cylindrical shaft 106 extending from an end face of gear 102 along axis of rotation 104 . The hollow shaft 106 can be configured to be mechanically coupled to another component, for example to another gear. In some embodiments, an inside or outside of the hollow shaft 106 has a drive profile, e.g., a polygonal drive profile such as an internal or external hexagon or another ring gear.

Die Anordnung 100 umfasst weiterhin ein zu befestigendes Sensorelement 108 sowie einen Niederhalter 110, der dazu eingerichtet ist, mit dem Zahnrad 102 verschweißt zu werden, um das zu befestigenden Sensorelement 108 an dem Zahnrad 102 zu befestigen. Im Beispiel der 1a, 1b ist das zu befestigende Sensorelement 108 ein diametral magnetisierter, scheibenförmiger Magnet, beispielsweise ein Seltenerdmagnet, z.B. eine gepresster oder gespritzter kunststoffgebundener Neodym-Eisen-Bor-Magnet (NdFeB). Der Magnet 108 kann beispielsweise in Kombination mit einem in dem Stellantrieb angeordneten Magnetfeldsensor dazu verwendet werden, eine Stellung des Zahnrades 102 zu ermitteln.The arrangement 100 also includes a sensor element 108 to be fastened and a hold-down device 110 which is designed to be welded to the gear wheel 102 in order to fasten the sensor element 108 to be fastened to the gear wheel 102 . In the example of 1a , 1b the sensor element 108 to be fastened is a diametrically magnetized, disk-shaped magnet, for example a rare earth magnet, for example a pressed or injection-molded plastic-bonded neodymium-iron-boron magnet (NdFeB). The magnet 108 can be used, for example, in combination with a magnetic field sensor arranged in the actuator to determine a position of the gear wheel 102 .

Das Zahnrad 102 weist an einer der Hohlwelle 106 gegenüberliegenden Stirnseite eine Vertiefung 112 auf, die dazu eingerichtet ist, den Magnet 108 aufzunehmen. Die Vertiefung 112 weist eine kreisförmige Boden- oder Aufnahmefläche 112A auf, auf die der Magnet 108 aufgelegt ist. Die Bodenfläche 112A erstreckt sich senkrecht zu der Drehachse 104, welche durch die Bodenfläche 112A und den in der Vertiefung 112 angeordneten Magneten 108 hindurch verläuft. Die Tiefe der Vertiefung 112 ist dabei so gewählt, dass eine von der Bodenfläche 112 wegzeigende Oberseite 108A des Magneten 108 bündig mit einer an die Vertiefung 112 angrenzenden Oberfläche des Zahnrades 102 ist.The gear wheel 102 has a recess 112 on an end face opposite the hollow shaft 106 , which recess is designed to receive the magnet 108 . The recess 112 has a circular bottom or receiving surface 112A on which the magnet 108 is placed. The bottom surface 112A extends perpendicularly to the axis of rotation 104 which runs through the bottom surface 112A and the magnet 108 arranged in the recess 112 . The depth of the depression 112 is chosen such that a top side 108A of the magnet 108 pointing away from the bottom surface 112 is flush with a surface of the gear wheel 102 adjoining the depression 112 .

Der Durchmesser der Bodenfläche 112A ist größer als der Durchmesser des Magneten 108 senkrecht zur Drehachse 104. Entsprechend ist der Magnet 108 entlang seines gesamten Umfangs durch einen Spalt 114 von einer Randfläche oder Seitenwand 112B der Vertiefung 112 beabstandet. Der Spalt 114 kann dabei beispielsweise eine Breite zwischen 0,2 mm und 1 mm haben, wobei der Magnet 108 vorzugsweise so in der Vertiefung 112 angeordnet ist, dass der Spalt 114 über seine gesamte Länge eine näherungsweise gleichbleibende Breite aufweist.The diameter of the bottom surface 112A is larger than the diameter of the magnet 108 perpendicular to the axis of rotation 104. Accordingly, the magnet 108 is spaced from an edge surface or sidewall 112B of the recess 112 by a gap 114 along its entire circumference. The gap 114 can have a width of between 0.2 mm and 1 mm, for example, with the magnet 108 preferably being arranged in the recess 112 in such a way that the gap 114 has an approximately constant width over its entire length.

Der Niederhalter 110 umfasst einen Ring, dessen Außendurchmesser größer als der Durchmesser der Bodenfläche 112A ist, während der Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Bodenfläche 112A ist. Entsprechend kann der Niederhalter 110 so auf das Zahnrad 102 aufgelegt werden, dass der Niederhalter 110 sich entlang der Randfläche 112B erstreckt und den Spalt 114 vollständig abdeckt. Auf einer dem Zahnrad 102 zugewandten Oberfläche 110A des Niederhalters 110 ist ein Energierichtungsgeber 116 angeordnet. Der Energierichtungsgeber 116 kann einstückig mit dem Niederhalter ausgebildet sein und besteht bevorzugt aus einem ultraschallverschweißbaren Material, z.B. einem thermoplastischen Kunststoff wie Polyamid, so dass der Energierichtungsgeber mit dem Zahnrad 102 durch Ultraschallschweißen stoffschlüssig verbunden werden kann.The hold-down 110 comprises a ring having an outer diameter greater than the diameter of the bottom surface 112A while the inner diameter is smaller than the diameter of the bottom surface 112A. Correspondingly, the hold-down device 110 can be placed on the gear wheel 102 in such a way that the hold-down device 110 extends along the edge surface 112B and completely covers the gap 114 . An energy director 116 is disposed on a surface 110A of the hold-down device 110 facing the gear 102 . The energy director 116 may be formed integrally with the hold-down and is preferably made of an ultrasonically weldable material, e.g., a thermoplastic such as polyamide, so that the energy director can be bonded to the gear 102 by ultrasonic welding.

Der Energierichtungsgeber 116 steht aus der Oberfläche 110A hervor und weist einen sich verjüngenden, dreieckigen Querschnitt auf mit zwei gegenüber einem Normalenvektor der Oberfläche 110A geneigten Seitenflächen, die an einem von der Oberfläche 110 abgewandten Ende des Energierichtungsgebers 116 zu einer Spitze zusammenlaufen. Der Energierichtungsgeber 116 verläuft entlang eines Kreises oder Rings auf der Oberfläche 110A und ist so bemaßt, dass der Verlauf des Energierichtungsgebers 116 dem Verlauf des Spalts 114 entspricht. Der Energierichtungsgeber 116 kann beispielsweise als durchgehender Steg oder als eine Vielzahl voneinander beabstandeter Nasen ausgebildet sein. Die Höhe des Energierichtungsgebers, d.h. der Abstand zwischen der Spitze des Energierichtungsgebers 116 und der Oberfläche 110A kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 2 mm sein, in einem Beispiel zwischen 0,3 mm und 1,2 mm. Bevorzugt ist ein Schweißweg beim Verschweißen des Niederhalters 110 kleiner als die Höhe des Energierichtungsgebers und beträgt zum Beispiel zwischen 20% und 50% der Höhe des Energierichtungsgebers.The energy director 116 protrudes from the surface 110A and has a taper ing, triangular cross-section with two inclined side faces relative to a normal vector of the surface 110A, which converge to a point at an end of the energy director 116 remote from the surface 110. The energy director 116 follows a circle or ring on the surface 110A and is sized so that the path of the energy director 116 corresponds to the path of the gap 114 . The energy director 116 can be designed, for example, as a continuous web or as a large number of lugs spaced apart from one another. The height of the energy director, ie the distance between the tip of the energy director 116 and the surface 110A, may be between 0.1 mm and 2 mm, for example, between 0.3 mm and 1.2 mm in one example. Preferably, a welding distance when welding the hold-down device 110 is smaller than the height of the energy director and is, for example, between 20% and 50% of the height of the energy director.

Der Energierichtungsgeber 116 ist dazu eingerichtet, auf seiner gesamten Länge zumindest teilweise in den Spalt 114 zwischen dem Magneten 108 und der Randfläche 112B der Vertiefung 112 eingeführt zu werden, wenn der Niederhalter 110 auf das Zahnrad 102 aufgelegt wird. Die Breite des Energierichtungsgebers 116 ist an seiner Spitze kleiner als die Breite des Spalts 114, während die Breite des Energierichtungsgebers 116 an der Oberfläche 110A größer als die Breite des Spalts 114 ist. Entsprechend kann die Spitze des Energierichtungsgebers 116 in den Spalt 114 eingeführt werden. Dabei kommen die beiden geneigten Seitenflächen des Energierichtungsgebers 116 mit einer Oberkante der Randfläche 112B bzw. einer Oberkante des Magneten 108 in Kontakt. Wie im Querschnitt in der 1b zu sehen befindet sich ein erster Abschnitt des Energierichtungsgebers 116 in dem Spalt 114 zwischen dem Magneten 108 und einem linken Seitenwandabschnitt der Vertiefung 112, während ein zweiter Abschnitt des Energierichtungsgebers 116 in dem Spalt 114 zwischen dem Sensorelement 108 und einem dem linken Seitenwandabschnitt gegenüberliegenden rechten Seitenwandabschnitt der Vertiefung 112 angeordnet ist, so dass der Magnet 108 von dem Energierichtungsgeber in der Vertiefung 112 zentriert wird.The energy director 116 is configured to be at least partially inserted into the gap 114 between the magnet 108 and the edge surface 112B of the recess 112 along its entire length when the hold-down 110 is placed on the gear 102 . The width of energy director 116 at its tip is less than the width of gap 114, while the width of energy director 116 at surface 110A is greater than the width of gap 114. FIG. Accordingly, the tip of the energy director 116 can be inserted into the gap 114 . At this time, the two inclined side surfaces of the energy director 116 come into contact with an upper edge of the peripheral surface 112B and an upper edge of the magnet 108, respectively. As in the cross section in the 1b 1, a first portion of energy director 116 is located in the gap 114 between the magnet 108 and a left sidewall portion of the recess 112, while a second portion of the energy director 116 is in the gap 114 between the sensor element 108 and a right sidewall portion, opposite the left sidewall portion, of the Recess 112 is positioned so that the magnet 108 is centered in the recess 112 by the energy director.

Abgesehen von dem Energierichtungsgeber 116 ist die Oberfläche 110A des Niederhalters 110 sowohl von der an die Randfläche 112B angrenzenden Oberfläche des Zahnrades 102 als auch von der Oberseite 108A des Magneten 108 beabstandet. Die Spalte zwischen der Oberfläche 110A und dem Zahnrad 102 bzw. dem Magneten 108 können beispielsweise jeweils eine Breite zwischen 0.1 mm und 2 mm aufweisen. Die Breite der Spalte ist dabei bevorzugt größer als ein Schweißweg beim Verschweißen des Niederhalters 110 mit dem Zahnrad 102, so dass die Oberfläche 110A auch nach dem Verschweißen von dem Zahnrad 102 und dem Magneten 108 beabstandet ist. Except for the energy director 116, the surface 110A of the hold-down 110 is spaced from both the surface of the gear 102 adjacent the rim surface 112B and the top 108A of the magnet 108. The gaps between the surface 110A and the gear wheel 102 or the magnet 108 can each have a width between 0.1 mm and 2 mm, for example. The width of the gap is preferably larger than a welding distance when welding the hold-down device 110 to the gear wheel 102, so that the surface 110A is also spaced apart from the gear wheel 102 and the magnet 108 after welding.

Nach dem Auflegen des Niederhalters 110 kann ein Schweißvorgang durchgeführt werden, um den Niederhalter 110 mit dem Zahnrad 102 zu verschweißen und somit den Magneten 108 an dem Zahnrad zu befestigen, zum Beispiel wie unten für das Verfahren 800 aus 8 beschrieben. Bevorzugt sind die Materialien der entsprechenden Oberflächen des Zahnrades 102 und des Magneten 108 sowie des Energierichtungsgebers 116 so gewählt, dass der Energierichtungsgeber 116 durch das Schweißen mit dem Zahnrad 102 stoffschlüssig verbunden wird, während der Energierichtungsgeber 116 und der Magnet 108 nicht miteinander verschweißt, sondern lediglich formschlüssig verbunden werden.After laying down the hold-down 110, a welding operation may be performed to weld the hold-down 110 to the gear 102 and thus attach the magnet 108 to the gear, for example as described below for method 800 of FIG 8th described. The materials of the corresponding surfaces of gear wheel 102 and magnet 108 as well as of energy director 116 are preferably selected in such a way that energy director 116 is bonded to gear wheel 102 by welding, while energy director 116 and magnet 108 are not welded to one another, but only be positively connected.

In 2a, 2b ist eine Anordnung 200 mit einem Tragelement 102, einem zu befestigenden Sensorelement 108 und einem Niederhalter 110 gemäß einem Beispiel dargestellt. 2a zeigt die Anordnung 200 im Querschnitt und 2b in einer Explosionsdarstellung.In 2a , 2 B an arrangement 200 with a support element 102, a sensor element 108 to be fastened and a hold-down device 110 is shown according to an example. 2a shows the arrangement 200 in cross-section and 2 B in an exploded view.

In diesem Beispiel ist das Tragelement 102 ein Abtriebsrad für einen Stellantrieb, beispielsweise den Stellantrieb 300 aus 3. Das Abtriebsrad 102 ist ähnlich dem Zahnrad aus 1a, 1b ausgebildet und weist ebenfalls auf einer Stirnseite eine Vertiefung 112 mit einer Bodenfläche 112A und einer äußeren Randfläche 112B auf. Die Bodenfläche 112A erstreckt sich ringförmig um eine Abtriebswelle 106, die entlang der Drehachse 104 des Abtriebsrads 102 verläuft und ein Mitnahmeprofil 106A aufweist, das dazu eingerichtet ist, mit einem Stellglied mechanisch gekoppelt werden. Die Außenseite der Abtriebswelle 106 bildet dabei eine innere Randfläche oder Seitenwand der Vertiefung 112.In this example, the support element 102 is an output gear for an actuator, for example the actuator 300 3 . The output gear 102 is similar to the gear from 1a , 1b formed and also has a recess 112 with a bottom surface 112A and an outer edge surface 112B on one end face. The bottom surface 112A extends annularly around an output shaft 106 which runs along the axis of rotation 104 of the output gear 102 and has a driving profile 106A which is adapted to be mechanically coupled to an actuator. The outside of output shaft 106 forms an inner edge surface or side wall of recess 112.

In der Vertiefung ist ein ebenfalls ringförmiger Magnet 108 angeordnet, der in diesem Fall als Beispiel für ein an dem Abtriebsrad 102 zu befestigendes Sensorelement dient. Ein Außendurchmesser der Bodenfläche 112A ist größer als ein Außendurchmesser des Magneten 108, so dass der Magnet 108 durch einen Spalt 114 von der Randfläche 112B der Vertiefung 112 beabstandet ist. Der Magnet 108 weist eine Öffnung 108B auf, die dazu eingerichtet ist, über die Abtriebswelle 106 gestülpt zu werden. An der inneren Randfläche der Vertiefung 112 befindet sich eine Vielzahl von Zentrierelementen 202, die mit einer Innenseite des Magneten 108 in Kontakt kommen und somit eine radial spielfreie Anordnung des Magneten 108 in der Vertiefung 112 ermöglichen. Im Beispiel der 2a, 2b sind die Zentrierelemente 202 aus der inneren Randfläche der Vertiefung 112 hervorstehende Rippen 202A, 202B, die in Umfangsrichtung um die Drehachse 104 angeordnet sind. Die Außenflächen von Zentrierrippen 202A sind dabei entlang eines Kreises um die Drehachse 106 angeordnet.A likewise ring-shaped magnet 108 is arranged in the recess, which in this case serves as an example of a sensor element to be fastened to the driven wheel 102 . An outer diameter of the bottom surface 112A is larger than an outer diameter of the magnet 108 such that the magnet 108 is spaced from the edge surface 112B of the recess 112 by a gap 114 . Magnet 108 has an opening 108B configured to fit over output shaft 106 . A plurality of centering elements 202 are located on the inner edge surface of the recess 112, which come into contact with an inner side of the magnet 108 and thus enable the magnet 108 to be arranged in the recess 112 without radial play. In the example of 2a , 2 B are the Centering elements 202 from the inner edge surface of the recess 112 protruding ribs 202A, 202B, which are arranged in the circumferential direction about the axis of rotation 104. The outer surfaces of centering ribs 202A are arranged along a circle around the axis of rotation 106 .

Die Anordnung 200 umfasst ferner eine Verdrehsicherung, die dazu eingerichtet ist, den Magneten 108 drehfest in der Vertiefung 112 zu halten. Hierzu sind eine oder mehrere Verdrehsicherungsrippen 202B breiter als die Zentrierrippen 202A ausgebildet und weisen abgeflachte Außenflächen auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, mit einer entsprechenden Phase oder Ausbuchtung 108C auf der Innenseite des Magneten 108 ineinander zugreifen, wenn der Magnet 108 in der Vertiefung 112 angeordnet ist. Der Magnet 108 kann beispielsweise eine Ausbuchtung 108C aufweisen oder bevorzugt zwei gegenüberliegende Ausbuchtungen 108C wie im Beispiel der 2b. Die Ausbuchtungen 108C auf der Innenseite des Magneten 108 können beispielsweise senkrecht zur Drehachse 104 einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen und die abgeflachten Außenflächen der Rippen 202B entsprechend entlang einer Kreissehne verlaufen.The arrangement 200 also includes an anti-rotation device, which is set up to hold the magnet 108 in the recess 112 in a rotationally fixed manner. For this purpose, one or more anti-rotation ribs 202B are wider than the centering ribs 202A and have flattened outer surfaces, which are each set up to engage with a corresponding phase or bulge 108C on the inside of the magnet 108 when the magnet 108 is arranged in the recess 112 is. The magnet 108 can have, for example, a bulge 108C or preferably two opposing bulges 108C as in the example in FIG 2 B . The bulges 108C on the inside of the magnet 108 can, for example, have a cross section in the shape of a segment of a circle perpendicular to the axis of rotation 104 and the flattened outer surfaces of the ribs 202B can accordingly run along a chord of a circle.

Der Magnet 108 weist ferner an seinem Innenumfang einen ringförmigen Kragen 108D auf, der sich von der Oberseite 108A des Magneten 108 parallel zu der Drehachse 104 erstreckt. Entsprechend weist der Magnet 108 in einer Ebene parallel zu der Drehachse 104 einen L-förmigen Querschnitt auf. Der Kragen 108D kann dabei beispielsweise um eine Länge aus der Oberseite 108 hervorstehen, die dem 0,5 bis 2 fachen der Dicke des Magneten 108 senkrecht zur Oberfläche 108A entspricht.The magnet 108 also has an annular collar 108D on its inner periphery which extends from the top 108A of the magnet 108 parallel to the axis of rotation 104 . Correspondingly, the magnet 108 has an L-shaped cross section in a plane parallel to the axis of rotation 104 . The collar 108D can, for example, protrude from the upper side 108 by a length which corresponds to 0.5 to 2 times the thickness of the magnet 108 perpendicular to the surface 108A.

Der Niederhalter 110 ist ähnlich wie bei der Anordnung 100 aus 1a, 1b ringförmig, so dass der Niederhalter 110 über die Abtriebswelle 106 auf das Abtriebsrad 102 und den Magneten 108 aufgelegt werden kann. Der Niederhalter 110 weist auf einer ersten, dem Zahnrad 102 zugewandte Oberfläche oder Unterseite 110A einen ebenfalls ringförmigen Energierichtungsgeber 116 auf. Dieser ist ähnlich dem Energierichtungsgeber aus 1a, 1b ausgebildet und dazu eingerichtet, in den Spalt 114 zwischen dem Magneten 108 und der Randfläche 112B eingeführt werden und mit dem Abtriebsrad 102 durch Ultraschallschweißen verbunden zu werden.The hold-down 110 is similar to the assembly 100 of FIG 1a , 1b ring-shaped, so that the hold-down device 110 can be placed on the output gear 102 and the magnet 108 via the output shaft 106 . The hold-down 110 has an energy director 116 also annular on a first surface or underside 110A facing the gear 102 . This is similar to the energy director 1a , 1b formed and adapted to be inserted into the gap 114 between the magnet 108 and the edge surface 112B and to be connected to the output gear 102 by ultrasonic welding.

Im Beispiel der 2a steht die Oberkante der Randfläche 112B über die Oberseite 108A des Magneten 108 hervor, d.h. die an die Randfläche 112B angrenzende Oberfläche des Abtriebsrads 102 liegt höher als die Oberseite 108A. Entsprechend kann der in radialer Richtung innerhalb des Energierichtungsgebers 116 liegende Teil des Niederhalters 110, der der Oberseite 108A des Magneten 108 gegenüberliegt, eine größere Dicke senkrecht zur ersten Oberfläche 110A aufweisen als der außerhalb des Energierichtungsgebers 116 liegende Teil des Niederhalters, der dem Abtriebsrad 102 gegenüberliegt. Dadurch kann die Stabilität des Niederhalters 110 erhöht werden ohne die äußeren Abmessungen der Anordnung 200 zu vergrößern.In the example of 2a the upper edge of the edge surface 112B protrudes above the upper side 108A of the magnet 108, ie the surface of the output gear 102 adjacent to the edge surface 112B is higher than the upper side 108A. Accordingly, the portion of the hold-down device 110 radially inward of the energy director 116 and facing the top surface 108A of the magnet 108 may have a greater thickness perpendicular to the first surface 110A than the portion of the hold-down device that is outward of the energy director 116 and facing the output gear 102 . As a result, the stability of the hold-down device 110 can be increased without increasing the external dimensions of the arrangement 200 .

Ähnlich dem Magneten 108 weist auch der Niederhalter 110 einen Kragen 110C auf, der entlang eines Innenumfangs des Niederhalters 110 angeordnet ist und parallel zu der Drehachse 104 aus einer der ersten Oberfläche 110A gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 110B des Niederhalters 110 hervorsteht. Der Kragen 110C kann dabei beispielsweise um eine Länge aus der zweiten Oberfläche 110B hervorstehen, die dem 0,5 bis 2 fachen der Dicke des Niederhalters 110 senkrecht zur ersten Oberfläche 110A entspricht. Eine solche Form kann sowohl die Stabilität des Niederhalters 110 erhöhen als auch eine Fertigung des Niederhalters 110 beispielsweise mittels Spritzguss vereinfachen.Similar to the magnet 108, the hold-down device 110 also has a collar 110C, which is arranged along an inner circumference of the hold-down device 110 and protrudes parallel to the axis of rotation 104 from a second surface 110B of the hold-down device 110 opposite the first surface 110A. The collar 110C can, for example, protrude from the second surface 110B by a length that corresponds to 0.5 to 2 times the thickness of the hold-down device 110 perpendicular to the first surface 110A. Such a shape can both increase the stability of the hold-down device 110 and simplify production of the hold-down device 110, for example by means of injection molding.

3 zeigt ein Beispiel eines Stellantriebs 300 mit einem Elektromotor 302, der eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem mittels eines Niederhalters an einem Tragelement befestigten Sensorelement umfasst, in diesem Beispiel die Anordnung 200 aus 2a, 2b. Der Elektromotor 302 kann beispielsweise ein elektrischer Kleinmotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor oder Schrittmotor sein. Der Elektromotor 300 weist eine Motoreinheit 302 auf, die zum Beispiel einen drehbar gelagerten Rotor 710 mit einem oder mehreren Permanentmagneten 712 sowie einen Stator 714 umfassen kann. Der Stator 714 kann eine Vielzahl von Phasenwicklungen 716 aufweisen, die dazu eingerichtet sind, ein zeitabhängiges Magnetfeld zu erzeugen, um den Rotor 710 in Bewegung zu versetzen. 3 shows an example of an actuator 300 with an electric motor 302, which comprises an arrangement according to the invention with a sensor element fastened to a support element by means of a hold-down device, in this example the arrangement 200 2a , 2 B . The electric motor 302 can be, for example, a small electric motor, in particular a brushless DC motor or a stepper motor. The electric motor 300 has a motor unit 302, which can include, for example, a rotatably mounted rotor 710 with one or more permanent magnets 712 and a stator 714. The stator 714 may include a plurality of phase windings 716 configured to generate a time-varying magnetic field to set the rotor 710 in motion.

Der Rotor 710 des Elektromotors 302 ist über ein Getriebe 304 mit dem Abtriebsrad 102 der Anordnung 200 mechanisch gekoppelt, so dass eine Bewegung des Rotors in eine Drehbewegung des Abtriebsrads 102 übersetzt wird. Das Getriebe 304 kann beispielsweise ein Stirnradgetriebe und/oder ein Schneckengetriebe umfassen und kann insbesondere als Untersetzungsgetriebe ausgebildet sein. Im Beispiel umfasst das Getriebe 304 ein Antriebszahnrad 718 des Rotors 710, insgesamt drei Zwischenräder 720, 722, und 724, sowie das Abtriebsrad 102. Der Stellantrieb 300 umfasst ferner ein Gehäuse 306, in dem der Elektromotor 302, das Getriebe 304 und die Anordnung 200 angeordnet sind. Die Abtriebswelle 106 des Abtriebsrads 102 ist dabei in einer Öffnung in dem Gehäuse 306 angeordnet, so dass ein außerhalb des Stellantriebs 300 befindliches Stellglied (nicht dargestellt) mit dem Mitnahmeprofil 106A der Abtriebswelle 106 mechanisch gekoppelt werden kann. Der Rotor und die Zwischenräder 720, 722 und 724 sind auf Achsen 728 drehbar gelagert, wobei die Achsen 728 in als Achslager ausgebildeten Ausformungen an der Gehäuseinnenseite des Gehäuses 306 gelagert sind. Die Zwischenräder 720, 722, 724 sind als Doppelzahnräder ausgebildet.The rotor 710 of the electric motor 302 is mechanically coupled to the driven wheel 102 of the arrangement 200 via a gear 304 such that a movement of the rotor is translated into a rotary movement of the driven wheel 102 . The gear 304 can, for example, comprise a spur gear and/or a worm gear and can in particular be designed as a reduction gear. In the example, the gear 304 includes a drive gear wheel 718 of the rotor 710, a total of three intermediate gears 720, 722, and 724, and the output gear 102. The actuator 300 also includes a housing 306, in which the electric motor 302, the gear 304 and the assembly 200 are arranged. The output shaft 106 of the output gear 102 is arranged in an opening in the housing 306, so that an actuator (not shown) located outside of the actuator 300 with the driving profile 106A of the output shaft 106 mechanically can be coupled. The rotor and the intermediate wheels 720, 722 and 724 are rotatably mounted on axles 728, the axles 728 being mounted in protrusions designed as axle bearings on the inside of the housing 306. The intermediate wheels 720, 722, 724 are designed as double gears.

Zur Stromversorgung und Ansteuerung des Stellantriebes 300 ist am Gehäuse 306 eine Steckverbindung 732 vorgesehen, über welche eine Steuerschaltung des Stellantriebes elektrisch kontaktiert werden kann.A plug connection 732 is provided on the housing 306 for the power supply and control of the actuator 300, via which a control circuit of the actuator can be electrically contacted.

Der Stellantrieb 300 kann weiterhin einen Magnetfeldsensor sowie eine Steuereinheit (nicht dargestellt) umfassen, wobei der Magnetfeldsensor in der Nähe des an dem Abtriebsrad 102 befestigten Magneten 108 angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, eine Stärke und/oder Richtung des von dem Magneten 108 erzeugten Magnetfelds zu bestimmen. Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise ein zwei- oder drei-dimensionaler Hallsensor sein, der dazu eingerichtet ist die Stärke des Magnetfelds entlang zwei bzw. drei Achsen zu messen. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, anhand eines von dem Magnetfeldsensor ausgegebenen Sensorsignals eine Stellung des Abtriebsrads 102 oder eines damit gekoppelten Stellglieds zu bestimmen, beispielsweise mittels einer entsprechenden Kalibrierungskurve. Der Magnetfeldsensor kann insbesondere wie dargestellt auf einer im Gehäuse 306 befestigten Leiterplatte 730 angeordnet sein. Über Leiterbahnen kann der Magnetfeldsensor dann mit einem ebenfalls auf der Leiterplatte 730 angeordneten Mikrocontroller verbunden sein. Der Mikrocontroller kann ferner dazu eingerichtet sein, den Elektromotor 302 anzusteuern und beispielsweise eine Brückenschaltung zum Kommutieren des Elektromotors 302 umfassen. Die Leiterplatte 730 ist beispielsweise über dem Stator 714 liegend in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Rotors 710 angeordnet und kann sich bis zu dem Abtriebsrad 102 erstrecken. Der Magnetfeldsensor ist dann vorteilhaft auf der Leiterplatte 730 in der Nähe des Abtriebsrades 102 angeordnet.The actuator 300 can also include a magnetic field sensor and a control unit (not shown), the magnetic field sensor being arranged in the vicinity of the magnet 108 attached to the driven wheel 102 and being set up to determine a strength and/or direction of the magnetic field generated by the magnet 108 to determine. The magnetic field sensor can be a two- or three-dimensional Hall sensor, for example, which is set up to measure the strength of the magnetic field along two or three axes. The control unit can be set up to use a sensor signal output by the magnetic field sensor to determine a position of the driven wheel 102 or of an actuator coupled thereto, for example by means of a corresponding calibration curve. In particular, the magnetic field sensor can be arranged, as shown, on a printed circuit board 730 fastened in the housing 306 . The magnetic field sensor can then be connected to a microcontroller likewise arranged on the printed circuit board 730 via conductor tracks. The microcontroller can also be set up to control electric motor 302 and, for example, include a bridge circuit for commutating electric motor 302 . The printed circuit board 730 is arranged, for example, lying above the stator 714 in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor 710 and can extend as far as the output gear 102 . The magnetic field sensor is then advantageously arranged on the circuit board 730 in the vicinity of the driven wheel 102 .

4a, 4b und 4c zeigen eine Anordnung 400 mit einem Abtriebsrad 102 und einem an dem Abtriebsrad 102 mittels eines scheibenförmigen Niederhalters 110 befestigten zylindrischen Magneten gemäß einem Beispiel. 4a zeigt die Anordnung 400 im Querschnitt, 4b in einer perspektivischen Ansicht und 4c zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung 400 im Querschnitt. 4a , 4b and 4c 12 show an arrangement 400 with a driven wheel 102 and a cylindrical magnet fastened to the driven wheel 102 by means of a disk-shaped hold-down device 110 according to an example. 4a shows the arrangement 400 in cross section, 4b in a perspective view and 4c FIG. 4 shows an enlarged detail view of the arrangement 400 in cross section.

Die Anordnung 400 ist ähnlich der Anordnung 200 aus 2a, 2b ausgebildet. Im Unterschied zur Anordnung 200 ist bei der Anordnung 400 der Magnet 108 in einer Vertiefung 112 auf der von der Abtriebswelle 106 abgewandten Stirnseite des Abtriebsrads 102 angeordnet. Die Vertiefung 112 hat eine zylindrische Form, wobei die Drehachse 104 des Abtriebsrads 102 durch die Bodenfläche der Vertiefung 112 hindurch verläuft. Im Beispiel der 4a ist der Magnet 108 als Hohlzylinder ausgebildet mit einer Öffnung 108B, die sich entlang der Zylinderachse durch den Magneten 108 erstreckt. In anderen Ausgestaltungen kann der Magnet 108 als Vollzylinder ausgebildet sein und keine Öffnung aufweisen.Arrangement 400 is similar to arrangement 200 of FIG 2a , 2 B educated. In contrast to the arrangement 200, in the arrangement 400 the magnet 108 is arranged in a depression 112 on the end face of the output gear 102 which faces away from the output shaft 106. The recess 112 has a cylindrical shape with the axis of rotation 104 of the driven gear 102 passing through the bottom surface of the recess 112 . In the example of 4a For example, magnet 108 is formed as a hollow cylinder with an opening 108B extending through magnet 108 along the cylinder axis. In other configurations, the magnet 108 can be designed as a solid cylinder and have no opening.

Der Niederhalter 110 der Anordnung 400 umfasst eine durchgehende Scheibe, die den Magneten 108 und die Öffnung 108B vollständig abdeckt. Der Niederhalter 110 kann beispielsweise dem in 5 dargestellten Niederhalter entsprechen. In manchen Ausgestaltungen kann der Niederhalter 110 eine Belüftungsöffnung (nicht dargestellt) aufweisen, beispielsweise um ein luftdichtes Abschließen der Öffnung 108B zu vermeiden.The hold-down 110 of the assembly 400 includes a continuous disc that completely covers the magnet 108 and the opening 108B. The hold-down device 110 can, for example, 5 shown hold-down correspond. In some configurations, the hold-down device 110 can have a ventilation opening (not shown), for example to avoid sealing the opening 108B in an airtight manner.

Aus der dem Abtriebsrad 102 zugewandten Oberfläche 110A des Niederhalters 110 steht ein Energierichtungsgeber 116 hervor, der sich entlang eines Kreise auf der Oberfläche 110A konzentrisch um den Mittelpunkt des Niederhalters 110 und damit die Drehachse 104 erstreckt. Der Energierichtungsgeber 116 weist einen näherungsweise dreieckigen Querschnitt auf mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen, die jeweils gegenüber einem Normalenvektor der Oberfläche 110A geneigt sind. Die beiden Seitenflächen sind durch eine abgeflachte Endfläche oder Spitze an dem von der Oberfläche 110A abgewandten Ende des Energierichtungsgebers 116 verbunden, wobei die Endfläche parallel zur Oberfläche 110A verlaufen kann. Die Breite der Endfläche kann dabei beispielsweise zwischen 0% und 50 %, in einem Beispiel zwischen 10% und 30% einer Breite des Energierichtungsgebers 116 an der Oberfläche 110A betragen.Protruding from the surface 110A of the hold-down device 110 facing the output gear 102 is an energy director 116 which extends along a circle on the surface 110A concentrically around the center point of the hold-down device 110 and thus the axis of rotation 104 . Energy director 116 has an approximately triangular cross-section with two opposed side surfaces each inclined with respect to a normal vector of surface 110A. The two side surfaces are joined by a flattened end surface or tip at the end of energy director 116 opposite surface 110A, which end surface may be parallel to surface 110A. The width of the end face can be between 0% and 50%, in one example between 10% and 30% of a width of the energy director 116 on the surface 110A.

Das von der Oberfläche 110A abgewandte Ende des Energierichtungsgebers 116 ist in einem Spalt 114 angeordnet, der zwischen einer Außenfläche des Magneten 108 und einer Randfläche 112B der Vertiefung 112 verläuft. Die in radialer Richtung innere Seitenfläche des Energierichtungsgebers 116 ist mit einer Oberkante des Magneten 108 in Kontakt, während die in radialer Richtung äußere Seitenflächen des Energierichtungsgebers 116 mit einer Oberkante der Randfläche 112B in Kontakt bzw. mit dieser verschweißt ist. Die beiden Seitenflächen weisen unterschiedliche Neigungswinkel gegenüber dem Normalenvektor der Oberfläche 110A auf, welcher im Beispiel der 4c parallel zu der Drehachse 104 ist. Beispielsweise kann wie in 4c dargestellt der Neigungswinkel der äußeren Seitenfläche des Energierichtungsgebers 116 gegenüber dem Normalenvektor kleiner sein als der Neigungswinkel der inneren Seitenfläche. Der Neigungswinkel der äußeren Seitenfläche kann zum Beispiel zwischen 10° und 30° betragen und der Neigungswinkel der inneren Seitenfläche zwischen 30° und 60°.The end of energy director 116 remote from surface 110A is disposed in a gap 114 defined between an outer surface of magnet 108 and an edge surface 112B of cavity 112 . The radially inner side surface of the energy director 116 is in contact with an upper edge of the magnet 108, while the radially outer side surface of the energy director 116 is in contact or welded with an upper edge of the peripheral surface 112B. The two side surfaces have different angles of inclination with respect to the normal vector of the surface 110A, which in the example 4c is parallel to the axis of rotation 104 . For example, as in 4c shown, the angle of inclination of the outer face of energy director 116 relative to the normal vector may be less than that Angle of inclination of the inner side surface. The angle of inclination of the outer side surface can be, for example, between 10° and 30° and the angle of inclination of the inner side surface between 30° and 60°.

Ferner weist der Niederhalter 110 in dem in radialer Richtung außerhalb des Energierichtungsgebers 116 liegenden Randbereich eine geringere Dicke auf als in dem von dem Energierichtungsgeber 116 umschlossenen inneren Bereich. Die Dicke des Niederhalters 110 in dem Randbereich kann beispielsweise zwischen 30 % und 70 % der Dicke in dem inneren Bereich betragen. Die Dicke des Niederhalters 110 kann dabei so gewählt sein, dass die Oberfläche 110A des Niederhalters 110 sowohl von dem Abtriebsrad 110 als auch von dem Magneten 108 beabstandet ist. Die der Oberfläche 110A gegenüberliegende Oberseite des Niederhalters 110 ist eine ebene Fläche und verläuft senkrecht zu Drehachse 104.Furthermore, the hold-down device 110 has a smaller thickness in the edge region lying outside of the energy director 116 in the radial direction than in the inner region enclosed by the energy director 116 . The thickness of the hold-down device 110 in the edge area can be between 30% and 70% of the thickness in the inner area, for example. The thickness of the hold-down device 110 can be chosen such that the surface 110A of the hold-down device 110 is at a distance from both the driven wheel 110 and the magnet 108 . The top surface of hold-down device 110 opposite surface 110A is a flat surface and is perpendicular to axis of rotation 104.

6 zeigt ein zu befestigendes Sensorelement 108 gemäß einem Beispiel in einer perspektivischen Ansicht. Das zu befestigende Sensorelement 108 kann beispielsweise ein Magnet sein, insbesondere ein Seltenerdmagnet, zum Beispiel ein kunststoffgebundener Neodym-Eisen-Bor-Magnet (NdFeB). Ähnlich dem Magneten der Anordnung 400 ist das zu befestigende Sensorelement 108 als Hohlzylinder ausgebildet mit einer Öffnung 108B entlang der Zylinderachse. Die Oberseite 108A des zu befestigende Sensorelements 108 weist eine Vielzahl von Vertiefungen 108E für eine Verdrehsicherung auf, die sich in radialer Richtung von der Oberkante der Öffnung 108B zur Außenseite des zu befestigende Sensorelements 108 erstrecken. Die Vertiefungen 108E sind jeweils dazu eingerichtet, mit einem entsprechenden Gegenstück eines Niederhalters 110, beispielsweise einem entsprechend geformten Vorsprung auf der Oberfläche 110A, ineinander zugreifen, um das zu befestigende Sensorelement 108 drehfest auf einem Tragelement anzuordnen. Alternativ oder zusätzlich kann das zu befestigende Sensorelement 108 auch entsprechende Vertiefungen auf seiner Unterseite (nicht dargestellt) und/oder seiner Außenseite aufweisen, die dazu eingerichtet sind, mit einem entsprechenden Gegenstück auf einer Aufnahmefläche, beispielsweise der Bodenfläche 112A, oder einer Randfläche, beispielsweise der Seitenwand 112B, ineinander zugreifen, um das zu befestigende Sensorelement 108 drehfest auf der Aufnahmefläche anzuordnen. 6 shows a sensor element 108 to be fastened according to an example in a perspective view. The sensor element 108 to be attached can be a magnet, for example, in particular a rare earth magnet, for example a plastic-bonded neodymium-iron-boron magnet (NdFeB). Similar to the magnet of arrangement 400, the sensor element 108 to be attached is designed as a hollow cylinder with an opening 108B along the cylinder axis. The upper side 108A of the sensor element 108 to be fastened has a multiplicity of depressions 108E for an anti-twist protection, which extend in the radial direction from the upper edge of the opening 108B to the outside of the sensor element 108 to be fastened. The depressions 108E are each set up to engage with a corresponding counterpart of a hold-down device 110, for example a correspondingly shaped projection on the surface 110A, in order to arrange the sensor element 108 to be fastened in a rotationally fixed manner on a support element. Alternatively or additionally, the sensor element 108 to be fastened can also have corresponding depressions on its underside (not shown) and/or its outside, which are designed to connect with a corresponding counterpart on a receiving surface, for example the bottom surface 112A, or an edge surface, for example the Side wall 112B, interlock to locate the sensor element 108 to be secured against rotation on the receiving surface.

7 zeigt eine Anordnung 700 mit einem Abtriebsrad 102, einem daran befestigten ringförmigen Magneten 108 und einem Niederhalter 110 mit zwei Energierichtungsgebern 116, 704 gemäß einem Beispiel im Querschnitt. Das Abtriebsrad 102 ist ähnlich dem Abtriebsrad der Anordnung 400 aus 4a-c ausgebildet und weist zusätzlich auf der Bodenfläche 112A der Vertiefung 112 einen Zentrierdorn 702 auf. Der Zentrierdorn 702 ist im Zentrum der Bodenfläche 112A angeordnet und erstreckt sich von der Bodenfläche 112A entlang der Drehachse des Abtriebsrads 102. Der Magnet 108 weist eine Öffnung auf, in die der Zentrierdorn 702 eingeführt werden kann, wenn der Magnet in der Vertiefung 112 angeordnet wird. Die Länge des Zentrierdorn 702 ist dabei so gewählt, dass eine Oberseite des Zentrierdorns 702 bündig mit der Oberseite des Magneten 108 ist, wenn der Magnet 108 auf der Bodenfläche 112A angeordnet ist. Die Breite oder der Durchmesser des Zentrierdorns 702 kann kleiner sein als die Breite oder der Durchmesser der Öffnung in dem Magneten 108, beispielsweise so dass der Magnet 108 durch einen Spalt 706 von dem Zentrierdorn 702 beabstandet ist, wenn der Magnet 108 auf der Aufnahmefläche 112A angeordnet ist. 7 FIG. 7 shows an arrangement 700 with an output gear 102, an annular magnet 108 attached thereto and a hold-down device 110 with two energy directors 116, 704 according to an example in cross-section. The output gear 102 is similar to the output gear of assembly 400 4a-c formed and additionally has a centering mandrel 702 on the bottom surface 112A of the depression 112 . Centering pin 702 is located at the center of bottom surface 112A and extends from bottom surface 112A along the axis of rotation of output gear 102. Magnet 108 has an opening into which centering pin 702 can be inserted when the magnet is placed in recess 112 . The length of the centering mandrel 702 is selected such that an upper side of the centering mandrel 702 is flush with the upper side of the magnet 108 when the magnet 108 is arranged on the bottom surface 112A. The width or diameter of the centering pin 702 may be smaller than the width or diameter of the opening in the magnet 108, for example so that the magnet 108 is spaced from the centering pin 702 by a gap 706 when the magnet 108 is placed on the receiving surface 112A is.

Der Niederhalter 110 ist ähnlich dem Niederhalter aus 5 scheibenförmig und weist zusätzlich zu einem ersten, äußeren Energierichtungsgeber 116, der entlang eines Außenumfangs des Niederhalters 110 verläuft, einen zweiten, inneren Energierichtungsgeber 704 auf, der ebenfalls aus der dem Abtriebsrad 102 zugewandten Oberfläche des Niederhalters 110 hervorsteht. Der innere Energierichtungsgeber 706 kann beispielsweise einen kreisförmigen umlaufenden Steg mit einer dreieckigen Querschnittsfläche umfassen. Der innere Energierichtungsgeber 704 ist so auf dem Niederhalter 110 angeordnet, dass der innere Energierichtungsgeber 704 in Kontakt mit der Oberseite des Zentrierdorns 702 kommt, wenn der Niederhalter 110 auf das Abtriebsrad 102 aufgelegt wird. Der innere Energierichtungsgeber 704 kann beispielsweise ein Material umfassen, welches mit dem Zentrierdorn 702 durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist, beispielsweise um eine weitere stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Abtriebsrad 102 und dem Niederhalter 110 herzustellen.The hold-down 110 is similar to the hold-down 5 disk-shaped and has, in addition to a first, outer energy director 116, which runs along an outer circumference of the hold-down device 110, a second, inner energy director 704, which also protrudes from the surface of the hold-down device 110 facing the driven wheel 102. For example, the internal energy director 706 may comprise a circular circumferential ridge having a triangular cross-sectional area. The inner energy director 704 is positioned on the holddown 110 such that the inner energy director 704 comes into contact with the top of the centering mandrel 702 when the holddown 110 is placed on the output gear 102 . The inner energy director 704 can, for example, comprise a material which can be welded to the centering mandrel 702 by ultrasonic welding, for example in order to produce a further material connection between the output wheel 102 and the hold-down device 110 .

In anderen Ausführungsformen kann der innere Energierichtungsgeber 704 auch so auf dem Niederhalter 110 angeordnet sein, dass der innere Energierichtungsgeber 704 in Kontakt mit der Oberseite des Magneten 708 kommt. Der innere Energierichtungsgeber 704 kann dabei beispielsweise ein Material umfassen kann, welches nicht mit dem Magneten 108 durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist, aber während eines Ultraschallschweißvorgangs zumindest teilweise aufschmilzt, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter 110 und der Oberseite des Magneten 108 herzustellen. In einer Ausgestaltung kann der innere Energierichtungsgeber 704 auch so auf dem Niederhalter 110 angeordnet sein, dass der innere Energierichtungsgeber 704 zumindest teilweise in den Spalt 706 zwischen dem Zentrierdorn 702 und der Innenseite des Magneten 108 eingeführt werden kann, beispielsweise ähnlich dem äußeren Energierichtungsgeber 116.In other embodiments, internal energy director 704 may also be positioned on holddown 110 such that internal energy director 704 contacts the top of magnet 708 . The inner energy director 704 can, for example, comprise a material which cannot be welded to the magnet 108 by ultrasonic welding, but which at least partially melts during an ultrasonic welding process in order to produce a form-fitting connection between the hold-down device 110 and the upper side of the magnet 108. In one embodiment, the inner energy director 704 can also be arranged on the hold-down device 110 in such a way that the inner energy director 704 at least partially fits into the gap 706 between the centering mandrel 702 and the inner side of the magnet 108, for example similar to the outer energy director 116.

Das Abtriebsrad 102 weist weiterhin ein oder mehrere Zentrierelemente 202 auf, welche in einem unteren Bereich der Vertiefung 112 angeordnet sind und jeweils dazu eingerichtet sind, mit dem Magneten 108 in Kontakt zu kommen, um den Magneten 108 in der Vertiefung 112 zu zentrieren. Die Zentrierelemente 202 können beispielsweise in Form von Rippen oder Vorsprüngen auf der äußeren Randfläche 112B der Vertiefung 112 ausgebildet sein. In einem anderen Beispiel kann das Zentrierelement 202 ein unterer Abschnitt der Randfläche 112B sein, der beispielsweise einen kleineren Durchmesser als ein oberer Abschnitt der Randfläche 112B haben kann, so dass der Unterabschnitt der Randfläche 112B mit dem Magneten 108 in Kontakt kommt, während der obere Abschnitt der Randfläche 112B durch den Spalt 114 von dem Magneten 108 beabstandet ist.The output gear 102 also has one or more centering elements 202 which are arranged in a lower region of the recess 112 and are each configured to come into contact with the magnet 108 in order to center the magnet 108 in the recess 112 . The centering elements 202 can be formed, for example, in the form of ribs or projections on the outer edge surface 112B of the depression 112 . In another example, the centering element 202 can be a lower portion of the edge surface 112B, which can have a smaller diameter than an upper portion of the edge surface 112B, for example, such that the lower portion of the edge surface 112B comes into contact with the magnet 108, while the upper portion edge surface 112B is spaced from magnet 108 by gap 114 .

8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800 zum Befestigen eines Sensorelements an einem drehbaren Bauteil für einen Stellantrieb gemäß einem Beispiel. Das Verfahren 800 kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Magneten 108 der Anordnung 200 aus 2a, 2b mittels des Niederhalters 110 an dem Abtriebsrad 102 zu befestigen. Die Anordnung 200 wird daher im Folgenden zur beispielhaften Veranschaulichung der Schritte des Verfahrens 800 herangezogen. Dies ist aber keineswegs einschränkend zu verstehen und das Verfahren 800 kann auch zum Befestigen anderer Sensorelemente an drehbaren Bauteilen eines Stellantriebs verwendet werden, beispielsweise um eine der oben beschriebenen Anordnungen 100, 400 oder 700 zu fertigen oder zusammenzubauen. 8th 8 shows a flow diagram of a method 800 for attaching a sensor element to a rotatable component for an actuator according to an example. The method 800 may be used to turn off the magnet 108 of the assembly 200, for example 2a , 2 B to be fastened to the driven wheel 102 by means of the hold-down device 110 . The arrangement 200 is therefore used below to illustrate the steps of the method 800 by way of example. However, this is in no way to be understood as limiting and the method 800 can also be used to attach other sensor elements to rotatable components of an actuator, for example to manufacture or assemble one of the assemblies 100, 400 or 700 described above.

Das Verfahren 800 umfasst in Schritt 802 das Anordnen des Magneten 108 in der Vertiefung 112 auf dem Abtriebsrad 102. Hierzu wird die Abtriebswelle 106 durch die Öffnung 108B in den Magneten 108 hindurch geführt und der Magnet 108 auf die Bodenfläche 112A der Vertiefung gelegt. Dabei wird der Magnet 108 so um die Drehachse 104 gedreht, dass die Ausbuchtungen 108C auf der Innenseite des Magneten 108 bündig mit den Außenflächen der Verdrehsicherungsrippen 202B auf der Außenseite der Abtriebswelle 106 sind und mit diesen in Kontakt kommen, wenn der Magnet 108 in die Vertiefung 112 eingeführt wird. Dadurch kann eine drehfeste Anordnung des Magneten 108 in der Vertiefung 102 erreicht werden sowie eine definierte Ausrichtung einer Magnetisierungsachse des Magneten 108 relativ zu dem Abtriebsrad 102. Ferner wird der Magnet 108 durch die Rippen 202A, 202B in der Vertiefung 112 zentriert, so dass die Außenseite des Magneten 108 entlang ihrer gesamten Länge durch einen Spalt 114 mit gleichmäßiger Breite von der Randfläche 112B der Vertiefung 112 beabstandet ist. Die Rippen 202A, 202B können beispielsweise so ausgebildet sein, dass der Magnet 108 in die Vertiefung 112 mit leichtem Druck eingepresst wird und durch die Rippen 202A, 202B radial spielfrei in der Vertiefung 112 gehalten wird.The method 800 includes, in step 802, placing the magnet 108 in the cavity 112 on the output gear 102 by passing the output shaft 106 through the opening 108B in the magnet 108 and placing the magnet 108 on the cavity bottom surface 112A. The magnet 108 is rotated about the axis of rotation 104 in such a way that the bulges 108C on the inside of the magnet 108 are flush with the outer surfaces of the anti-rotation ribs 202B on the outside of the output shaft 106 and come into contact with them when the magnet 108 is in the recess 112 is introduced. As a result, a non-rotatable arrangement of the magnet 108 in the recess 102 can be achieved and a defined alignment of a magnetization axis of the magnet 108 relative to the driven wheel 102. Furthermore, the magnet 108 is centered by the ribs 202A, 202B in the recess 112, so that the outside of magnet 108 is spaced from edge surface 112B of recess 112 along its entire length by a gap 114 of uniform width. The ribs 202A, 202B can, for example, be designed in such a way that the magnet 108 is pressed into the depression 112 with slight pressure and is held in the depression 112 by the ribs 202A, 202B without radial play.

Anschließend wird in Schritt 804 der Niederhalter 110 auf das Abtriebsrad 102 und den in der Vertiefung 112 angeordnet Magneten 108 aufgelegt. Dabei wird der Energierichtungsgeber 116 auf der Unterseite 110A des Niederhalters 110 teilweise in den Spalt 114 zwischen dem Magneten 108 und der Seitenwand 112B der Vertiefung eingeführt, so dass die geneigten Seitenflächen des Energierichtungsgebers 116 in Kontakt mit der Oberkante der Seitenwand 112B bzw. der oberen Außenkante des Magneten 108 sind und die Spitze des Energierichtungsgebers 116 in dem Spalt 114 zwischen dem Magneten 108 und der Seitenwand 112B angeordnet ist. Dabei können die an den Energierichtungsgeber 116 angrenzenden Bereiche der Unterseite 110A des Niederhalters 110 von der an die Seitenwand 112B angrenzenden Oberfläche des Abtriebsrads 102 und der Oberseite 108A des Magneten 108 beabstandet sein.Then, in step 804 , hold-down device 110 is placed on driven wheel 102 and magnet 108 arranged in depression 112 . In doing so, the energy director 116 on the underside 110A of the hold-down device 110 is partially inserted into the gap 114 between the magnet 108 and the side wall 112B of the recess so that the inclined side surfaces of the energy director 116 are in contact with the top edge of the side wall 112B or the upper outer edge of magnet 108 and the tip of energy director 116 is located in gap 114 between magnet 108 and sidewall 112B. The areas of the underside 110A of the hold-down device 110 adjoining the energy director 116 can be spaced apart from the surface of the output gear 102 adjoining the side wall 112B and the upper side 108A of the magnet 108 .

Im Beispiel der Anordnung 200 ist der Energierichtungsgeber 116 ein umlaufender Steg und erstreckt sich folglich in Umfangsrichtung entlang des gesamten Spalts 114. Entsprechend werden beim Auflegen des Niederhalters 110 jeweils Abschnitte des Energierichtungsgebers 116 in gegenüberliegende Abschnitte des Spalts 114 eingeführt, d. h. jeweils zwischen gegenüberliegende Abschnitte der Seitenwand 112B und den Magneten 108. Dadurch kann auch unabhängig vom Vorhandensein der Rippen 202A, 22B der Magnet 108 mittels des Niederhalters 110 in der Vertiefung 112 zentriert werden.In the example of the arrangement 200, the energy director 116 is a circumferential web and consequently extends in the circumferential direction along the entire gap 114. H. in each case between opposite sections of the side wall 112B and the magnet 108. As a result, the magnet 108 can also be centered in the depression 112 by means of the hold-down device 110, independently of the presence of the ribs 202A, 22B.

Nach dem Auflegen des Niederhalters 110 wird in Schritt 806 ein Schweißvorgang durchgeführt, um den Magneten 108 mittels des Niederhalters 110 an dem Abtriebsrad 102 zu befestigen. Bevorzugt wird der Niederhalter 110 durch Ultraschallschweißen stoffschlüssig mit der Oberkante der Seitenwand 112B verbunden. Hierzu wird eine hochfrequente mechanische Schwingung auf den Niederhalter 110, das Abtriebsrad 102 und/oder den Magneten 108 übertragen. In einem Beispiel wird die Schwingung über eine flächige Sonotrode in axialer und/oder radialer Richtung großflächig auf den gesamten Niederhalter 110 übertragen. In einem anderen Beispiel wird die Schwingung über eine punktförmige Sonotrode auf einen begrenzten Abschnitt des Niederhalters 110 übertragen und die Sonotrode im Verlauf des Ultraschallschweißvorgangs in Umfangsrichtung entlang des Verlaufs des Energierichtungsgebers 116 bewegt. Die Frequenz der Schwingung kann beispielsweise im Bereich zwischen 10 kHz und 40 kHz liegen und z.B. 20 kHz betragen. Die Dauer des Ultraschallschweißvorgangs kann beispielsweise zwischen 100 ms und 2 s betragen. Der Schritt 806 kann zudem einen Abkühlvorgang umfassen, damit während des Ultraschallschweißvorgangs verflüssigtes Material sich wieder verfestigt. Die Dauer des Abkühlvorgangs kann beispielsweise zwischen 300 ms und 3 s betragen.After the hold-down device 110 has been placed, a welding process is carried out in step 806 in order to fasten the magnet 108 to the output wheel 102 by means of the hold-down device 110 . The hold-down device 110 is preferably bonded to the upper edge of the side wall 112B by ultrasonic welding. For this purpose, a high-frequency mechanical vibration is transmitted to the hold-down device 110, the driven wheel 102 and/or the magnet 108. In one example, the vibration is transmitted over a large area to the entire hold-down device 110 via a flat sonotrode in the axial and/or radial direction. In another example, the vibration is transmitted via a punctiform sonotrode to a limited portion of the hold-down device 110 and the sonotrode in the course of the ultrasonic welding process in the circumferential direction along the course of the Energy director 116 moves. The frequency of the oscillation can be in the range between 10 kHz and 40 kHz, for example, and can be 20 kHz, for example. The duration of the ultrasonic welding process can be between 100 ms and 2 s, for example. Step 806 may also include a cooling process to resolidify material liquefied during the ultrasonic welding process. The duration of the cooling process can be between 300 ms and 3 s, for example.

Während des Ultraschallschweißvorgangs wird der Energierichtungsgeber 116 sowie die entsprechende Auflage- oder Kontaktfläche entlang der Oberkante der Seitenwand 112B ganz oder teilweise verflüssigt und eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet, die anschließend ausgehärtet wird. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl erreicht werden, wobei das Abtriebsrad 102 und der Niederhalter 110 mit dem Energierichtungsgeber 116 bevorzugt das gleiche Material umfassen. In einem Beispiel ist Niederhalter 110 einstückig mit dem Energierichtungsgeber 116 aus Polyamid ausgebildet, während das Abtriebsrad 102 aus glasfaserverstärktem Polyamid besteht. Während des Ultraschallweißens kann Druck auf den Niederhalter 110 und/oder das Abtriebsrad 102 ausgeübt werden, beispielsweise entlang der Drehachse 104, um den Niederhalter 110 und das Abtriebsrad 102 aneinander zu pressen. Der Schweißweg, d.h. der Betrag um den der Abstand zwischen der Oberfläche 102 des Niederhalters 110 und dem Abtriebsrad 102 bzw. dem Magneten 108 während des Schweißvorgangs verringert wird, kann beispielsweise zwischen 0,05 mm und 1,5 mm betragen, ein einem Beispiel zwischen 0,2 mm und 1 mm.During the ultrasonic welding process, the energy director 116 and the corresponding bearing or contact surface along the top edge of the side wall 112B are liquefied in whole or in part and a bonded bond is formed which is subsequently hardened. This can be achieved, for example, by selecting a suitable material, with the driven wheel 102 and the hold-down device 110 with the energy director 116 preferably comprising the same material. In one example, hold down 110 is integrally formed with energy director 116 from polyamide while output gear 102 is made from glass fiber reinforced polyamide. During the ultrasonic welding, pressure can be applied to the hold-down device 110 and/or the driven gear 102, for example along the axis of rotation 104, in order to press the hold-down device 110 and the driven gear 102 together. The weld travel, i.e. the amount by which the distance between the surface 102 of the blank holder 110 and the driven wheel 102 or the magnet 108 is reduced during the welding process, can be between 0.05 mm and 1.5 mm, for example between 0.2mm and 1mm.

In manchen Ausführungsformen besteht die Kontaktfläche des Magneten 108 mit dem Energierichtungsgeber 116 aus einem Material, welches nicht mit dem Energierichtungsgeber 116 durch Ultraschweißen verschweißt werden kann und beispielsweise während des Ultraschallschweißvorgangs nicht verflüssigt wird. Entsprechend kann nach dem Aushärten des verflüssigten Energierichtungsgebers 116 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter 110 und dem Magneten 108 hergestellt werden, durch die der Magnet 108 in axialer Richtung spielfrei in der Vertiefung 112 gehalten wird. Bevorzugt wird der Magnet 108 nur durch den Niederhalter 110 an dem Abtriebsrad 102 befestigt und beispielsweise nicht zusätzlich mit dem Abtriebsrad 102 verklebt oder anderweitig an dem Abtriebsrad 102 befestigt. In anderen Ausführungsformen besteht die Kontaktfläche des Magneten 108 aus einem Material, das mit dem Energierichtungsgeber 116 durch Ultraschallschweißen verschweißt werden kann, zum Beispiel um ebenfalls eine stoffschlüssig Verbindung zwischen dem Niederhalter 110 und dem Magneten 108 herzustellen. Der Magnet 108 kann hierzu beispielsweise mit einer geeigneten thermoplastischen Beschichtung versehen sein.In some embodiments, the contact surface of the magnet 108 with the energy director 116 is made of a material that cannot be ultrasonically welded to the energy director 116 and, for example, is not liquified during the ultrasonic welding process. Correspondingly, after the liquefied energy director 116 has hardened, a form-fitting connection can be produced between the hold-down device 110 and the magnet 108, by means of which the magnet 108 is held in the recess 112 without play in the axial direction. The magnet 108 is preferably only fastened to the output gear 102 by the hold-down device 110 and, for example, is not additionally glued to the output gear 102 or otherwise attached to the output gear 102 . In other embodiments, the contact surface of the magnet 108 is made of a material that can be ultrasonically welded to the energy director 116, for example to create a bonded connection between the hold-down device 110 and the magnet 108 as well. For this purpose, the magnet 108 can be provided with a suitable thermoplastic coating, for example.

Zusätzlich zu den in 8 dargestellten Schritten kann das Verfahren 800 in manchen Ausgestaltungen noch weitere Schritte umfassen, beispielsweise das Einbauen der Anordnung 200 in einen Stellantrieb wie zum Beispiel dem Stellantrieb 300 aus 3. Hierzu kann beispielsweise wie in 3 dargestellt eine der Abtriebswelle 106 gegenüberliegende Führungswelle des Abtriebsrads in einer Führung oder Lagerung in einer Seitenwand oder einem Deckel des Gehäuses 306 angeordnet werden. Die Abtriebswelle 106 kann in einer Öffnung in einer gegenüberliegenden Seitenwand oder einen Boden des Gehäuses 306 angeordnet werden, wobei die Öffnung ebenfalls eine Führung oder Lagerung für das Abtriebsrad 102 umfassen kann. Das Verfahren 800 kann ferner das Anordnen eines Magnetfeldsensors, beispielsweise eines Hallsensors, in der Nähe des Abtriebsrads 102 umfassen.In addition to the in 8th From the steps described above, the method 800 can in some configurations also comprise further steps, for example the installation of the assembly 200 in an actuator such as the actuator 300 3 . For example, as in 3 shown, a guide shaft of the driven gear opposite the driven shaft 106 can be arranged in a guide or bearing in a side wall or a cover of the housing 306 . The output shaft 106 may be disposed in an opening in an opposite side wall or bottom of the housing 306, which opening may also include a guide or bearing for the output gear 102. Method 800 may further include locating a magnetic field sensor, such as a Hall effect sensor, proximate output gear 102 .

Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und die Figuren dienen nur zur rein beispielhaften Illustration. Die Erfindung kann in ihrer Gestalt variieren, ohne dass sich das zugrundeliegende Funktionsprinzip ändert. Der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich allein aus den folgenden Ansprüchen.The described embodiments according to the invention and the figures are only intended as purely exemplary illustrations. The invention can vary in its form without changing the underlying functional principle. The scope of protection of the method according to the invention and the device according to the invention results solely from the following claims.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Anordnungarrangement
102102
Zahnrad/Abtriebsradgear/driven gear
104104
Drehachseaxis of rotation
106106
Abtriebswelleoutput shaft
108108
Magnetmagnet
108A108A
Oberseite des Magneten 108Top of magnet 108
108B108B
Öffnung in dem Magneten 108Opening in the magnet 108
110110
Niederhalterhold-down
110A110A
erste Oberfläche des Niederhalters 110first surface of hold-down 110
112112
Vertiefungdeepening
112A112A
Aufnahmefläche/Bodenflächerecording area/floor area
112B112B
Randfläche/Seitenwandedge surface/side wall
114114
Spaltgap
116116
erster Energierichtungsgeber first energy director
200200
Anordnungarrangement
202202
Zentrierelementecentering elements
202A202A
Zentrierrippencentering ribs
202B202B
Verdrehsicherungsrippenanti-twist ribs
108C108C
Ausbuchtung des Magneten 108Bulge of magnet 108
108D108D
Kragen des Magneten 108Magnet 108 collar
110B110B
zweite Oberfläche des Niederhalters 110second surface of the hold-down 110
110C110C
Kragen des Niederhalters 110 Collar of the hold-down 110
300300
Stellantriebactuator
302302
Motoreinheit/Elektromotormotor unit/electric motor
304304
Getriebetransmission
306306
Gehäuse Housing
400400
Anordnung arrangement
108E108E
Vertiefung in dem Magneten 108 Depression in the magnet 108
700700
Anordnungarrangement
702702
Zentrierdorncentering mandrel
704704
zweiter Energierichtungsgebersecond energy director
706706
Spalt gap
710710
Rotorrotor
712712
Permanentmagnetepermanent magnets
714714
Statorstator
716716
Phasenwicklungenphase windings
718718
Antriebsraddrive wheel
720, 722, 724720, 722, 724
Zwischenräderintermediate wheels
728728
AchsenAxles
730730
Leiterplattecircuit board
732732
Steckverbindung connector
800800
Verfahren zum Befestigen eines Sensorelements an einem drehbaren Elektromotor-BauteilMethod of attaching a sensor element to a rotary electric motor component
802802
Anordnen des zu befestigenden SensorelementsArranging the sensor element to be fastened
804804
Auflegen des NiederhaltersLaying down the hold-down device
806806
Ultraschallschweißvorgangultrasonic welding process

Claims (27)

Verfahren (800) zum Befestigen eines Sensorelements (108) an einem drehbaren Bauteil (102) für einen Stellantrieb (300) mittels eines Niederhalters (110), wobei: das drehbare Bauteil (102) eine Vertiefung (112) aufweist, die sich um eine Drehachse (104) des Bauteils (102) erstreckt; und der Niederhalter (110) einen Energierichtungsgeber (116) aufweist, der aus einer Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) hervorsteht; das Verfahren (800) umfassend: Anordnen des Sensorelements (108) in der Vertiefung (112) auf dem drehbaren Bauteil (102); Auflegen des Niederhalters (110) auf das drehbare Bauteil (108), so dass der Energierichtungsgeber (116) zumindest teilweise in einem Spalt (114) zwischen dem Sensorelement (108) und einer Seitenwand (112B) der Vertiefung (112) angeordnet ist und in Kontakt mit dem drehbaren Bauteil (102) und dem Sensorelement (108) kommt; und Durchführen eines Schweißvorgangs, um das Sensorelement (108) mittels des Niederhalters (110) an dem drehbaren Bauteil (102) zu befestigen.A method (800) for attaching a sensor element (108) to a rotatable component (102) for an actuator (300) by means of a hold-down device (110), wherein: the rotatable member (102) has a recess (112) extending about an axis of rotation (104) of the member (102); and the hold-down (110) includes an energy director (116) protruding from a surface (110A) of the hold-down (110); the method (800) comprising: placing the sensor element (108) in the recess (112) on the rotatable member (102); Placing the hold-down device (110) on the rotatable component (108) so that the energy director (116) is at least partially arranged in a gap (114) between the sensor element (108) and a side wall (112B) of the recess (112) and in contact with the rotatable member (102) and the sensor element (108); and Performing a welding process to attach the sensor element (108) to the rotatable component (102) using the hold-down device (110). Verfahren (800) nach Anspruch 1, wobei der Niederhalter (110) so auf das drehbare Bauteil (102) aufgelegt wird, dass an den Energierichtungsgeber (116) angrenzende Bereiche der Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) zumindest vor dem Schweißvorgang von dem drehbaren Bauteil (102) und/oder dem Sensorelement (108) beabstandet sind.Method (800) according to claim 1 , wherein the hold-down device (110) is placed on the rotatable component (102) in such a way that areas of the surface (110A) of the hold-down device (110) adjoining the energy director (116) are separated from the rotatable component (102) and/or or the sensor element (108) are spaced. Verfahren (800) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Energierichtungsgeber (116) zwei gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, die jeweils gegenüber einem Normalenvektor der Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) geneigt sind, und der Niederhalter (110) so auf das drehbare Bauteil (102) aufgelegt wird, dass jeweils eine der geneigten Seitenflächen des Energierichtungsgebers (116) in Kontakt mit einer Oberkante der Seitenwand (112B) der Vertiefung (112) beziehungsweise einer Kante des Sensorelements (108) kommt.Method (800) according to claim 1 or 2 , wherein the energy director (116) has two opposite side surfaces, each of which is inclined with respect to a normal vector of the surface (110A) of the hold-down device (110), and the hold-down device (110) is placed on the rotatable component (102) such that one of the inclined side surfaces of the energy director (116) comes into contact with an upper edge of the side wall (112B) of the recess (112) and an edge of the sensor element (108), respectively. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch den Schweißvorgang eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter (110) und dem drehbaren Bauteil (102) und/oder eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Niederhalter (110) und dem Sensorelement (108) hergestellt werden.Method (800) according to one of the preceding claims, wherein the welding process creates a material connection between the hold-down device (110) and the rotatable component (102) and/or a positive connection between the hold-down device (110) and the sensor element (108). . Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schweißvorgang einen Ultraschallschweißvorgang umfasst.A method (800) according to any one of the preceding claims, wherein the welding process comprises an ultrasonic welding process. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (800) weiterhin das Einpressen des Sensorelements (108) in die Vertiefung (112) umfasst, so dass das Sensorelement (108) mit einem in der Vertiefung (112) angeordneten Zentrierelement (202) in Kontakt kommt.Method (800) according to one of the preceding claims, wherein the method (800) further comprises pressing the sensor element (108) into the depression (112), so that the sensor element (108) is arranged with a centering element (112) in the depression (112). 202) comes into contact. Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Abschnitt des Energierichtungsgebers (116) in einen Spalt zwischen dem Sensorelement (108) und einem ersten Seitenwandabschnitt der Vertiefung (112) eingeführt wird und ein zweiter Abschnitt des Energierichtungsgebers (116) in einen Spalt zwischen dem Sensorelement (108) und einem dem ersten Seitenwandabschnitt gegenüberliegenden zweiten Seitenwandabschnitt der Vertiefung (112) eingeführt wird, um das Sensorelement (108) in der Vertiefung (112) zu zentrieren.The method (800) of any preceding claim, wherein a first portion of the energy director (116) is inserted into a gap between the sensor element (108) and a first sidewall portion of the recess (112) and a second portion of the energy director (116) is inserted into a Gap between the sensor element (108) and a second side wall section of the recess (112) opposite the first side wall section, in order to center the sensor element (108) in the recess (112). Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (108) ein Magnet ist und das Verfahren (800) weiterhin das Ausrichten einer Magnetisierungsachse des Magneten relativ zu dem drehbaren Bauteil (102) umfasst.The method (800) of any preceding claim, wherein the sensor element (108) is a magnet, and the method (800) further comprises aligning an axis of magnetization of the magnet relative to the rotatable member (102). Verfahren (800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das drehbare Bauteil (102) ein Zahnrad, insbesondere ein Abtriebsrad ist.Method (800) according to one of the preceding claims, wherein the rotatable component (102) is a gear wheel, in particular a driven wheel. Anordnung (100, 200, 400, 700) mit einem Tragelement (102), einem zu befestigenden Sensorelement (108) und einem Niederhalter (110), der dazu eingerichtet ist, durch Schweißen mit dem Tragelement (102) verbunden zu werden, um das zu befestigende Sensorelement (108) an dem Tragelement (102) zu befestigen, wobei: das Tragelement (102) eine Aufnahmefläche (112A), die dazu eingerichtet ist, das zu befestigende Sensorelement (108) aufzunehmen, und eine Randfläche (112B), die sich entlang eines Randes der Aufnahmefläche (112A) erstreckt, aufweist; das zu befestigende Sensorelement (108) durch einen Spalt (114) von der Randfläche (112B) beabstandet ist, wenn das zu befestigende Sensorelement (108) auf der Aufnahmefläche (112A) angeordnet ist; und der Niederhalter (110) einen ersten Energierichtungsgeber (116) aufweist, der aus einer ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) hervorsteht und dazu eingerichtet ist, zumindest teilweise in den Spalt (114) zwischen dem zu befestigenden Sensorelement (108) und der Randfläche (112B) eingeführt zu werden, wenn der Niederhalter (110) auf das Tragelement (102) aufgelegt wird.Arrangement (100, 200, 400, 700) with a support element (102), a sensor element (108) to be fastened and a hold-down device (110), which is designed to be connected to the support element (102) by welding in order to to attach the sensor element (108) to be attached to the support element (102), wherein: the support member (102) has a receiving surface (112A) adapted to receive the sensor element (108) to be attached and an edge surface (112B) extending along an edge of the receiving surface (112A); the sensor element (108) to be fixed is spaced from the edge surface (112B) by a gap (114) when the sensor element (108) to be fixed is arranged on the receiving surface (112A); and the hold-down (110) has a first energy director (116) protruding from a first surface (110A) of the hold-down (110) and adapted to at least partially fit into the gap (114) between the sensor element (108) to be attached and the Edge surface (112B) to be inserted when the hold-down (110) is placed on the support member (102). Anordnung (100, 200, 400, 700) nach Anspruch 10, wobei eine Abmessung der Aufnahmefläche (112A) größer als eine Abmessung des zu befestigenden Sensorelements (108) ist.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to claim 10 , wherein a dimension of the receiving surface (112A) is greater than a dimension of the sensor element (108) to be fastened. Anordnung (100, 200, 400, 700) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der erste Energierichtungsgeber (116) sich von der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) zu einem von der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) abgewandten Ende des ersten Energierichtungsgebers (116) hin verjüngt und eine Breite des ersten Energierichtungsgebers (116) an der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) größer ist als eine Breite des Spalts (114) zwischen dem zu befestigenden Sensorelement (108) und der Randfläche (112B).Arrangement (100, 200, 400, 700) according to claim 10 or 11 , wherein the first energy director (116) tapers from the first surface (110A) of the hold-down (110) to an end of the first energy director (116) remote from the first surface (110A) of the hold-down (110) and a width of the first Energy director (116) on the first surface (110A) of the hold-down (110) is greater than a width of the gap (114) between the sensor element to be attached (108) and the edge surface (112B). Anordnung (100, 200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der erste Energierichtungsgeber (116) zwei gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, die jeweils gegenüber einem Normalenvektor der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) geneigt sind, und jeweils eine der geneigten Seitenflächen in Kontakt mit dem Tragelement (102) beziehungsweise dem zu befestigenden Sensorelement (108) ist, wenn der erste Energierichtungsgeber (116) in dem Spalt (114) zwischen dem zu befestigenden Sensorelement (108) und der Randfläche (112B) angeordnet ist.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 12 , wherein the first energy director (116) has two opposite side surfaces, each inclined with respect to a normal vector of the first surface (110A) of the hold-down (110), and one of the inclined side surfaces in contact with the support element (102) and the one to be fastened, respectively Sensor element (108) is when the first energy director (116) is located in the gap (114) between the sensor element (108) to be attached and the edge surface (112B). Anordnung (100, 200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der erste Energierichtungsgeber (116) einen umlaufenden Steg umfasst, der aus der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) hervorsteht, oder eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Nasen, die jeweils aus der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) hervorstehen.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 13 wherein the first energy director (116) comprises a circumferential ridge protruding from the first surface (110A) of the hold-down (110), or a plurality of spaced-apart tabs each protruding from the first surface (110A) of the hold-down (110) protrude. Anordnung (100, 200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei an den ersten Energierichtungsgeber (116) angrenzende Bereiche der ersten Oberfläche (110A) des Niederhalters (110) von dem Tragelement (102) und/oder dem zu befestigenden Sensorelement (108) zumindest vor dem Schweißvorgang beabstandet sind, wenn der erste Energierichtungsgeber (116) in dem Spalt (114) zwischen dem zu befestigenden Sensorelement (108) und der Randfläche (112B) angeordnet ist.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 14 , wherein regions of the first surface (110A) of the hold-down device (110) adjoining the first energy director (116) are spaced apart from the support element (102) and/or the sensor element (108) to be fastened, at least before the welding process when the first energy director ( 116) is arranged in the gap (114) between the sensor element (108) to be fastened and the edge surface (112B). Anordnung (100, 200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der erste Energierichtungsgeber (116) und das Tragelement (102) Materialien umfassen, die miteinander durch Ultraschallschweißen verschweißbar sind, während das zu befestigende Sensorelement (108) ein Material umfasst, das nicht mit dem ersten Energierichtungsgeber (116) durch Ultraschallschweißen verschweißbar ist.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 15 , wherein the first energy director (116) and the support element (102) comprise materials that can be welded together by ultrasonic welding, while the sensor element (108) to be attached comprises a material that cannot be welded to the first energy director (116) by ultrasonic welding. Anordnung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Niederhalter (110) ringförmig ist und an seinem Innen- oder Außenumfang einen Kragen (110C) aufweist, der von einer der ersten Oberfläche (110A) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (110B) des Niederhalters (110) absteht.Arrangement (200) according to one of Claims 10 until 16 wherein the hold-down (110) is ring-shaped and has on its inner or outer periphery a collar (110C) defined by one of the first Surface (110A) opposite second surface (110B) of the hold-down (110) protrudes. Anordnung (200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das Tragelement (102) ein Zentrierelement (202) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, mit dem zu befestigenden Sensorelement (108) in Kontakt zu kommen, wenn das zu befestigende Sensorelement (108) auf der Aufnahmefläche (112A) angeordnet ist.Arrangement (200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 17 , wherein the support element (102) has a centering element (202) which is adapted to come into contact with the sensor element (108) to be fastened when the sensor element (108) to be fastened is arranged on the receiving surface (112A). Anordnung (200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 18, wobei der Niederhalter (110) in Bereichen der ersten Oberfläche (110A), die auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Energierichtungsgebers (116) angeordnet sind, unterschiedliche Dicken aufweist.Arrangement (200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 18 wherein the hold-down (110) has different thicknesses in regions of the first surface (110A) located on opposite sides of the first energy director (116). Anordnung (700) nach einem der Ansprüche 10 bis 19, wobei der Niederhalter (110) weiterhin einen zweiten Energierichtungsgeber (704) aufweist, der dazu eingerichtet ist, mit dem zu befestigenden Sensorelement (108) und/oder dem Tragelement (102) in Kontakt zu kommen, wenn der Niederhalter (110) auf das Tragelement (102) aufgelegt wird.Arrangement (700) according to one of Claims 10 until 19 , wherein the hold-down device (110) further comprises a second energy director (704) which is set up to come into contact with the sensor element (108) to be fastened and/or the supporting element (102) when the hold-down device (110) is on the Supporting element (102) is placed. Anordnung (200) nach Anspruch 20, wobei der erste Energierichtungsgeber (116) sich um den zweiten Energierichtungsgeber (704) herum erstreckt.arrangement (200) after claim 20 wherein the first energy director (116) extends around the second energy director (704). Anordnung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 21, wobei die Anordnung eine Verdrehsicherung umfasst, um das zu befestigende Sensorelement (108) drehfest auf der Aufnahmefläche (112A) anzuordnen.Arrangement (200) according to one of Claims 10 until 21 , wherein the arrangement comprises an anti-twist device in order to arrange the sensor element (108) to be fastened in a rotationally fixed manner on the receiving surface (112A). Anordnung nach Anspruch 22, wobei die Verdrehsicherung ein Sicherungselement auf dem Niederhalter (110) umfasst, das dazu eingerichtet ist, mit einem entsprechenden Gegenstück (108E) an dem zu befestigenden Sensorelement (108) ineinander zu greifen, um das zu befestigende Sensorelement (108) drehfest auf der Aufnahmefläche (112A) anzuordnen.arrangement according to Claim 22 , wherein the anti-rotation device comprises a securing element on the hold-down device (110) which is designed to engage with a corresponding counterpart (108E) on the sensor element (108) to be fastened in order to rotate the sensor element (108) to be fastened on the receiving surface (112A) to arrange. Anordnung (700) nach einem der Ansprüche 10 bis 23, wobei das Trageelement (102) eine Struktur (106, 702) aufweist, die aus der Aufnahmefläche (112A) hervorsteht und dazu eingerichtet ist, in eine Öffnung (108B) in dem zu befestigenden Sensorelement (108) eingeführt zu werden.Arrangement (700) according to one of Claims 10 until 23 , wherein the support element (102) has a structure (106, 702) which protrudes from the receiving surface (112A) and is adapted to be inserted into an opening (108B) in the sensor element (108) to be fastened. Anordnung (100, 200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 24, wobei das zu befestigende Sensorelement (108) auf der Aufnahmefläche (112A) angeordnet ist und mittels des Niederhalters (110) an dem Tragelement (102) befestigt ist.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 24 , wherein the sensor element (108) to be fastened is arranged on the receiving surface (112A) and is fastened to the support element (102) by means of the holding-down device (110). Anordnung (100, 200, 400, 700) nach einem der Ansprüche 10 bis 25, wobei das Tragelement (102) ein drehbares Bauteil, insbesondere ein Zahnrad, für einen Stellantrieb (300) ist und/oder das zu befestigende Sensorelement (108) ein Magnet ist.Arrangement (100, 200, 400, 700) according to one of Claims 10 until 25 , wherein the support element (102) is a rotatable component, in particular a gear wheel, for an actuator (300) and/or the sensor element (108) to be fastened is a magnet. Stellantrieb (300) mit einem Elektromotor (302) und einer Anordnung (100, 200, 400, 700) nach Anspruch 26, wobei in dem Stellantrieb (300) eine Leiterplatte (732) angeordnet ist und das zu befestigende Sensorelement (108) ein Magnet ist, und wobei auf der Leiterplatte (732), in einer Umgebung des Magneten, ein magnetischer Sensor zur Detektion einer Drehwinkelstellung des drehbaren Bauteils angeordnet ist.Actuator (300) with an electric motor (302) and an arrangement (100, 200, 400, 700). Claim 26 , wherein a printed circuit board (732) is arranged in the actuator (300) and the sensor element (108) to be fastened is a magnet, and wherein a magnetic sensor for detecting a rotary angle position of the rotatable component is arranged.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997009659A1 (en) 1995-09-05 1997-03-13 Cts Corporation Rotary position sensor with insert molded coil winding
DE202019105035U1 (en) 2019-09-12 2019-10-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg External rotor device with integrated sensor and use
US20190390758A1 (en) 2018-06-21 2019-12-26 Mahle International Gmbh Positioning device and a method for producing the positioning device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997009659A1 (en) 1995-09-05 1997-03-13 Cts Corporation Rotary position sensor with insert molded coil winding
US20190390758A1 (en) 2018-06-21 2019-12-26 Mahle International Gmbh Positioning device and a method for producing the positioning device
DE202019105035U1 (en) 2019-09-12 2019-10-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg External rotor device with integrated sensor and use

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022132177A1 (en) 2022-12-05 2024-06-06 Minebea Mitsumi Inc. METHOD FOR FASTENING A MAGNET TO A ROTATABLE COMPONENT FOR AN ACTUATOR BY MEANS OF A HOLDER

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