DE19813569A1 - Drehwinkelsensor - Google Patents

Drehwinkelsensor

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DE19813569A1
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Rolf Baumann
Joerg Brandes
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Robert Bosch GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/147Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelsensor mit dem die Rotation einer Welle detektierbar ist, nach dem Oberbe­ griff des Hauptanspruchs.
Es ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungs­ schrift DE 196 28 566 A1 bekannt, daß zur Erfassung der Rotation einer Welle der Feldlinienverlauf eines benach­ bart angeordneten Magnetfeldes periodisch durch Senken und Hervorhebungen, beispielsweise die Zähne eines Zahn­ rades, moduliert wird. Die Zähne sind umlaufend auf der Oberfläche der drehenden Welle angeordnet und führen bei einer entsprechenden rotatorischen Vorbeibewegung zu der Veränderung bzw. Modulierung der Feldlinien.
Bei einer Anwendung als Drehwinkelsensor können die Dreh­ geschwindigkeit und auch die einfache Drehwinkeländerung der Welle oder eines Rades mit der bekannten Anordnung ermittelt werden, wenn die Zähne auf der äußeren Oberflä­ che der Welle an einer Feldplatte eines benachbart ange­ ordneten Sensors vorbeibewegt werden.
Vorteile der Erfindung
Ein Drehwinkelsensor nach der gattungsgemäßen Art mit ei­ nem der Oberfläche einer drehenden Welle benachbart ange­ ordneten Magneten und mit einem magnetfeldempfindlichen Sensorelement, daß im Verlauf der Flußlinien des Magne­ ten angeordnet ist wird mit der Erfindung in vorteilhaf­ ter Weise weitergebildet. Hierzu ist im Verlauf der Flußlinien zwischen dem Magneten und dem Sensorelement auf der drehenden Welle eine Schnecke angeordnet, deren wendelförmige Erhebungen sich bei einer Drehung der Welle an dem ortsfesten Sensorelement vorbeibewegen, wobei sich in Abhängigkeit von der rage der Erhebungen unterschied­ liche Induktionsstärken am Sensorelement einstellen.
Gemäß der Erfindung wird somit in vorteilhafter Weise ei­ ne sehr genaue Erfassung der Drehbewegung der Welle mög­ lich, da eine rotatorische Bewegung der Welle in eine translatorische Bewegung des jeweils anliegenden Bereichs der Erhebung bzw. der sogenannten Schneckenzähne umge­ setzt wird. Aufgrund der erheblichen Änderung der Fluß­ führung und damit der magnetischen Induktion am Sensore­ lement bei dieser translatorischen Bewegung kann ein au­ ßerordentlich empfindlicher Drehwinkelsensor realisiert werden, der bei geringen Herstellungskosten einen relativ kleinen Bauraum, insbesondere durch einen relativ kleinen hierzu erforderlichen Magneten, benötigt.
Eine weitere Erhöhung der Empfindlichkeit wird mit einem Drehwinkelsensor auf einfache Weise dadurch erreicht, daß eine mehrgängige Schnecke angeordnet wird, durch die eine Erhöhung der Anzahl der Impulse pro Umdrehung der Welle erfolgt.
Ein besonders geringer Bauraum wird für den erfindungsge­ mäßen Drehwinkelsensor dadurch ermöglicht, daß der Ma­ gnet in einem Bereich der Welle ohne eine Schnecke aber in der Nähe des Schneckenbeginns angeordnet ist und daß das Sensorelement in einem vorgegebenen Abstand zum Ma­ gneten im Bereich der Schnecke, aber ebenfalls nahe des Schneckenbeginns angeordnet ist.
Bevorzugt wird für das Sensorelement ein an sich bekann­ ter Hall- oder GMR-Sensor (GMR = giant magnetoresistiv) verwendet, wobei das Sensorelement auch als Doppelsensor ausgeführt werden kann, mit dem ein Drehrichtungserken­ nung der vorbeibewegten wendelförmigen Erhebungen und da­ mit der Drehrichtung der Welle ermöglicht ist. Zur Erhö­ hung der Empfindlichkeit der Sensoranordnung kann auch ein zusätzliches magnetisch leitfähiges Metallteil als sogenannter Eisenrückschluß im Verlauf der Flußlinien vorgesehen werden; der Magnet kann dabei sowohl parallel als auch orthogonal zur Welle angeordnet werden.
Die Anwendung solcher Hall- oder GMR-Elemente bei Dreh­ winkelsensoren ist zum Beispiel ist in dem VDI-Bericht Nr. 509, (VDI-Verlag 1984), Seiten 263 bis 268, im Auf­ satz "Neue, alternative Lösungen für Drehzahlsensoren im Kraftfahrzeug auf magnetoresistiver Basis" beschrieben. Hieraus ist bekannt, daß mit magnetischen Sonden als Meßelemente eine besonders einfache und unempfindliche Drehwinkelerfassung an einer drehenden Wellen oder an Zahnrädern durchführbar ist. Dies ist möglich, weil die magnetischen Flußlinien eines beim Sensor befindlichen Dauermagneten in ihrer Richtung und Intensität durch eine Bewegung des Dauermagneten oder der magnetisch leitenden Teile veränderbar und detektierbar ist.
Bei einem bevorzugten Anwendungsfall wird der erfindungs­ gemäße Drehwinkelsensor bei einer Anordnung verwendet, bei der die Welle mit der Schnecke Bestandteil der Anker­ welle eines elektrischen Verstellmotors ist. Beispiels­ weise kann der Verstellmotor ein elektronisch gesteuerter Scheibenwischermotor für ein Kraftfahrzeug sein.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildun­ gen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehre­ ren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungs­ form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh­ rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipansicht einer Ankerschnecke ei­ nes Verstellmotors mit einem erfindungsgemäßen Dreh­ winkelsensor in einer ersten Drehstellung;
Fig. 2 die Ankerschnecke in einer zweiten Drehstel­ lung und
Fig. 3 eine Anordnung mit einem Doppelsensor und einem Eisenrückschluß im Sensorsystem.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist eine Ankerwelle 1 und 1a eines elektri­ schen Verstellmotors gezeigt, auf der an einem Ende eine Schnecke 2 mit einer wendelförmigen Erhebungen 3 ange­ bracht ist. Die Welle 1 dreht sich gemäß Pfeil 4 und ver­ ursacht dadurch eine translatorische Bewegung 5 der wen­ delförmigen Erhebung 3. Im glatten Bereich der Welle 1 befindet sich nahe des Schneckenbeginns ein Magnet 6, dessen Flußlinien 7 im wesentlichen durch die weichma­ gnetische Welle 1 verlaufen.
Am Beginn der Schnecke 2 ist ein Hall-Element 8 als Sen­ sorelement angebracht. Wenn, wie aus der Fig. 1 ersicht­ lich, die magnetischen Flußlinien 7 aus der, dem Hall- Element 8 direkt gegenüberliegenden Erhebung 3 der Schnecke 2 austreten, so ergibt sich hier eine hohe ma­ gnetische Flußdichte und damit eine hohe Induktion im Hall-Element 8, die als ein relativ großes Ausgangssignal des Hall-Elements 8 ausgewertet wird.
In Fig. 2 ist die gleiche Anordnung wie in Fig. 1 nur in einer anderen Drehstellung der Welle 1 gezeigt; die gleichen Bauelemente sind hier mit den gleichen Bezugs­ zeichen versehen. Es ist hier durch die Drehung der Welle 1 eine Erhebung 3 der Schnecke 2 bereits vor dem Hall- Element, also dem Magneten 6 näher gelegen angekommen, so daß bereits magnetische Flußlinien 7a direkt aus dieser Erhebung austreten und zum jeweils anderen Pol des Magne­ ten 6 zurückführen ohne das Hall-Element 8 zu schneiden. Die verbleibenden Flußlinien 7b, die das Hall-Element 8 schneiden, sind somit wesentlich schwächer als in der Drehstellung nach der Fig. 1.
Bei einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bewegt sich die Erhebung 3 als Zahn der Schnecke 2 unter einem Dop­ pelsensor 8a, 8b hindurch. In Abhängigkeit von der Dreh­ richtung wird zunächst der Sensor 8a oder 8b und dann der jeweils andere angesteuert, wodurch eine Drehrichtungser­ kennung ermöglicht wird. Mit Hilfe eines Eisenrückschlus­ ses 9 aus magnetisch leitfähigem Material kann dabei die Empfindlichkeit der Sensoranordnung erhöht werden.

Claims (8)

1. Drehwinkelsensor, mit
  • - einem der Oberfläche einer drehenden Welle (1) benach­ bart angeordneten Magneten (6) und mit
  • - einem magnetfeldempfindlichen Sensorelement (8; 8a, 8b), daß im Verlauf der Flußlinien (7, 7a, 7b) des Magneten (6) angeordnet ist, wobei die Flußlinien (7, 7a, 7b) durch eine sich mit der Drehung der Welle (1) ändernde Oberflä­ che modulierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - im Verlauf der Flußlinien (7, 7a, 7b) zwischen dem Ma­ gneten (6) und dem Sensorelement (8; 8a, 8b) auf der dre­ henden Welle (1) eine Schnecke (2) angeordnet ist, deren wendelförmige Erhebung (3) sich bei einer Drehung der Welle (1) an dem Sensorelement (8; 8a, 8b) vorbeibewegen, wobei sich in Abhängigkeit von der Lage der Erhebungen (3) unterschiedliche Induktionsstärken am Sensorelement (8; 8a, 8b) einstellen.
2. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - der Magnet (6) in einem Bereich der Welle (1) ohne eine Schnecke (2) angeordnet ist und das Sensorelement (8; 8a, 8b) in einem vorgegebenen Abstand zum Magneten (6) im Bereich des Beginns der Schnecke (2) angeordnet ist.
3. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - die Schnecke (2) zwei- oder mehrgängig ist.
4. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Sensorelement ein Hall-Element (8; 8a, 8b) ist.
5. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Sensorelement ein GMR-Element (8; 8a, 8b) ist.
6. Drehwinkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Sensorelement (8) als Doppelsensor (8a, 8b) ausge­ führt ist, mit dem eine Erkennung der Bewegungsrichtung der vorbeibewegten wendelförmigen Erhebung (3) und damit der Drehrichtung der Welle (1) ermöglicht ist.
7. Drehwinkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - im Verlauf der Flußlinien (7, 7a, 7b) ein magnetisch leitfähiges Metallteil (9) angeordnet ist.
8. Drehwinkelsensor nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Welle (1, 1a) mit der Schnecke (2) die Ankerwelle eines elektrischen Verstellmotors ist.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10334869B3 (de) * 2003-07-29 2004-09-16 Tech3 E.K. Drehwinkelsensor
DE102008021993A1 (de) 2008-05-02 2009-11-05 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Einrichtung zur Positionserkennung drehbarer Bauelemente in Mikroskopsystemen
DE102009009085A1 (de) * 2009-02-14 2010-08-19 Hella Kgaa Hueck & Co. Positionssensoreinrichtung
DE102009021081B4 (de) * 2008-07-18 2017-07-06 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Magnetischer Winkelsensor
EP4075099A1 (de) * 2021-04-16 2022-10-19 Allegro MicroSystems, LLC System und zugehörige techniken zur bereitstellung eines winkelsensors zur erfassung des drehwinkels einer ferromagnetischen schraube
US12111153B2 (en) 2021-06-10 2024-10-08 Allegro Microsystems, Llc Angle sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1490681A1 (de) * 1964-10-03 1969-08-14 Siemens Ag Kontaktlos veraenderlicher Drehwiderstand mit Feldplatten
DE4129576A1 (de) * 1991-09-06 1993-03-11 Mueller Arnold Gmbh Co Kg Magnetisches messsystem zur drehwinkelmessung
DE4324621A1 (de) * 1993-07-22 1995-01-26 Teves Gmbh Alfred Vorrichtung zum Erfassen einer Drehbewegung
DE19628566A1 (de) * 1996-07-16 1998-01-29 Bosch Gmbh Robert Magnetfeldempfindlicher Sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1490681A1 (de) * 1964-10-03 1969-08-14 Siemens Ag Kontaktlos veraenderlicher Drehwiderstand mit Feldplatten
DE4129576A1 (de) * 1991-09-06 1993-03-11 Mueller Arnold Gmbh Co Kg Magnetisches messsystem zur drehwinkelmessung
DE4324621A1 (de) * 1993-07-22 1995-01-26 Teves Gmbh Alfred Vorrichtung zum Erfassen einer Drehbewegung
DE19628566A1 (de) * 1996-07-16 1998-01-29 Bosch Gmbh Robert Magnetfeldempfindlicher Sensor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10334869B3 (de) * 2003-07-29 2004-09-16 Tech3 E.K. Drehwinkelsensor
US6894487B2 (en) 2003-07-29 2005-05-17 Tech3 E.K. Angle of rotation sensor
DE102008021993A1 (de) 2008-05-02 2009-11-05 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Einrichtung zur Positionserkennung drehbarer Bauelemente in Mikroskopsystemen
DE102009021081B4 (de) * 2008-07-18 2017-07-06 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Magnetischer Winkelsensor
DE102009009085A1 (de) * 2009-02-14 2010-08-19 Hella Kgaa Hueck & Co. Positionssensoreinrichtung
EP4075099A1 (de) * 2021-04-16 2022-10-19 Allegro MicroSystems, LLC System und zugehörige techniken zur bereitstellung eines winkelsensors zur erfassung des drehwinkels einer ferromagnetischen schraube
US12111153B2 (en) 2021-06-10 2024-10-08 Allegro Microsystems, Llc Angle sensor

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