DE29909201U1 - Throttle valve rotation angle sensor - Google Patents
Throttle valve rotation angle sensorInfo
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Description
ABG 88 T2.docABG 88 T2.doc
Titel
Drosselklappendrehwinkelsensortitle
Throttle angle sensor
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für eine Drosselklappeneinheit, bei der in einer Gehäuseeinheit eine von &iacgr;&ogr; einer Drosselklappenwelle gehaltene Drosselklappe verstellbar angeordnet ist, die wenigstens aufweist eine Halleffekt-Drehwinkelsensoreinheit, die an der Drosselklappenweiie angeordnet ist, bestehend aus • einer stationären Einheit undThe invention relates to an adjusting device for a throttle valve unit, in which a throttle valve held by a throttle valve shaft is adjustably arranged in a housing unit, which has at least one Hall effect rotation angle sensor unit which is arranged on the throttle valve shaft, consisting of a stationary unit and
· einer beweglichen Einheit, die gegenüber der· a mobile unit which is opposite the
stationären Einheit zu bewegen ist, - eine Antriebseinheit undstationary unit, - a drive unit and
ein Getriebe, das zwischen der beweglichen Einheit und der Antriebseinheit angeordnet ist,a gear arranged between the movable unit and the drive unit,
wobei die Gehäuseeinheit wenigstens teilweise die stationäre und die bewegliche Einheit umgibt.wherein the housing unit at least partially surrounds the stationary and the movable unit.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Halleffekt-Drehwinkelsensoreinrichtung, bestehend aus - einer stationären Einheit undThe invention further relates to a Hall effect rotation angle sensor device comprising - a stationary unit and
einer beweglichen Einheit, die gegenüber der stationären Einheit zu bewegen ist,a movable unit that is to be moved relative to the stationary unit,
wobei die stationäre und die bewegliche Einheit wenigstens teilweise von einer Gehäuseeinheit umgeben ist. ' &ggr;wherein the stationary and the movable unit are at least partially surrounded by a housing unit. ' &ggr;
· ··· &idigr; I &idigr; &iacgr;· ··· &idigr; I &idigr;&iacgr;
Eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der WO 95 14 911 Al.bekannt. Sie besteht aus einer Drosselklappe, die von einem Drosselklappengehäuse umgeben ist. Die Drosselklappe ist mit einer Drosselklappenwelle drehbar im Drosselklappengehäuse gehalten. Ein Drehwinkelsensor, eine Getriebeeinheit und eine Motoreinheit, die miteinander verbunden sind, befinden sich in einem weiteren Sensorgehäuse. Ein speziell ausgebildetes Elektronikgehäuse umfaßt extra eine Schaltungseinheit. Die einzelnen Gehäuse sind zusammensteckbar. Der Drehwinkelsensor besteht aus einer stationären Formation, gegenüber der eine rotierende Formation bewegbar ist. Die stationäre Formation ist ein Statorelement, das aus zwei halbmundförmigen Statorteilelementen besteht, zwischen denen sich eine Abstandsausnehmung befindet, in der ein HaIlsensor angeordnet ist. Die rotierende Formation ist ein Ringmagnetelement, das von einer Magnethalteeinheit gehalten ist, die mit einer Welle verbunden ist.An adjustment device of the type mentioned at the beginning is known from WO 95 14 911 A1. It consists of a throttle valve surrounded by a throttle valve housing. The throttle valve is rotatably held in the throttle valve housing by a throttle valve shaft. A rotation angle sensor, a gear unit and a motor unit, which are connected to one another, are located in another sensor housing. A specially designed electronic housing contains an extra circuit unit. The individual housings can be plugged together. The rotation angle sensor consists of a stationary formation, opposite which a rotating formation can be moved. The stationary formation is a stator element consisting of two half-mouth-shaped stator sub-elements, between which there is a spacer recess in which a Hall sensor is arranged. The rotating formation is a ring magnet element held by a magnet holding unit that is connected to a shaft.
Diese Verstelleinrichtung hat sich bewährt. Allerdings ist der Montageaufwand immer noch zu hoch. Darüber hinaus ist eine Montage des Drehwinkelsensors, des Motors und des Getriebes nicht einfach an jeder Drosselklappeneinheit möglich.This adjustment device has proven itself. However, the installation effort is still too high. In addition, it is not easy to install the angle sensor, the motor and the transmission on every throttle valve unit.
Aus der WO 98 55 828 Al ist ein Drehwinkelsensor bekannt, bei dem die Statorelemente und das Magnetelement teilringsegmentförmig ausgebildet sind.From WO 98 55 828 A1 a rotation angle sensor is known in which the stator elements and the magnetic element are designed in the shape of partial ring segments.
Zwar wird hierdurch der Materialaufwand für diese Teile verringert, der Herstellungs- und Montageaufwand ist immer noch zu hoch.Although this reduces the material costs for these parts, the manufacturing and assembly costs are still too high.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, eine Verstellvorrichtung und eine Drehwinkelsensoreinrichtung der eingangs genanntenThe task is therefore to develop an adjustment device and a rotation angle sensor device of the type mentioned above
Art so weiter zu entwickeln, daß sie noch einfach herzustellen und zu montieren sindArt so that they are still easy to manufacture and assemble
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Verstellvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bei einer Drehwinkelsensoreinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.According to the invention, this object is achieved in an adjustment device by the features of claim 1 and in a rotation angle sensor device by the features of claim 2.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Statorelemente als Statorringteilsegmente und das Ringmagnetelement als Ringmagnetteilsegment ausgebildet sind. Hierdurch wird Material eingespart. Das Integrieren dieser Teile in die Einheiten des Drehwinkelsensors macht spätere Einjustierungen überflüssig, so daß wertvolle Montagezeit gespart wird. Die besondere Ausgestaltung des Ringmagnetteilsegments und die Dreiteilung des Stators in drei Teilstatorringteilsegmente und ihre besondere Zuordnung zueinander stellt ein vollkommen anderes Aufbauprinzip des Drehwinkelsensors dar. Mit diesem Aufbau sind genaueste Messungen möglich.The advantages achieved with the invention are in particular that the stator elements are designed as stator ring segments and the ring magnet element as a ring magnet segment. This saves material. The integration of these parts into the units of the angle of rotation sensor makes subsequent adjustments superfluous, so that valuable assembly time is saved. The special design of the ring magnet segment and the division of the stator into three stator ring segments and their special assignment to one another represents a completely different design principle of the angle of rotation sensor. With this design, the most precise measurements are possible.
Bei einer Drehwinkelsensoreinrichtung kann das bewegliche Element ein Zahnradsegment eines Getriebes sein. Dieses Zahnradsegment kann auf einer Drosselklappenwelle einer Drosselklappe angeordnet sein. Das drehbewegliche Element kann aber auch anders ausgebildet und Teil einer anderen Einrichtung, z. B. eines Gurtstraffers oder dergleichen sein. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung des drehbeweglichen Elements ist eine Kopplung an unterschiedlichste Systeme gegeben, bei denen eine Winkel-Aufnahme vorgenommen werden soll.In a rotation angle sensor device, the movable element can be a gear segment of a transmission. This gear segment can be arranged on a throttle valve shaft of a throttle valve. However, the rotating element can also be designed differently and be part of another device, e.g. a belt tensioner or the like. The different design of the rotating element allows it to be coupled to a wide variety of systems in which an angle recording is to be carried out.
Das erste und das zweite Statorringteilsegment sowie das Ringmagnetteilsegment und das dritte StatorringteilsegmentThe first and second stator ring sub-segments as well as the ring magnet sub-segment and the third stator ring sub-segment
können in einer Ebene liegend wenigstens teilweise nebeneinander angeordnet sein. Bei einem anderen Aufbau können sie wenigstens teilweise übereinander liegend angeordnet sein.can be arranged at least partially next to each other in one plane. In another structure, they can be arranged at least partially on top of each other.
Bei einer Drehung des Zahnradsegments von einer Null- bis zu einer Endstellung kann das Ringmagnetteilsegment und das dritte Statorringteilsegment gegenüber dem ersten und dem zweiten Statorringteilsegment in einer Nullstellung sich wenigstens teilweise und in einer Endstellung sich wenigstens vollständig gegenüberstehen. Bei in einer Ebene liegenden Teilsegmenten bewegen sich das Ringmagnetteilsegment und das dritte Statorringteilsegment wie eine Sichel an dem ebenfalls wie eine Sichel wirkenden Ringmagnetteilsegment und dem dritten Statorringteilsegment, beginnend von ihren Spitzen, entweder nebeneinander oder untereinander bis zum Ende der beiden Sicheln aneinander vorbei sich bewegend. Der Hall-IC-Schaltkreis ist dabei an der günstigsten Bewegungsstelle dieser beiden sichelförmigen Teilelemente positioniert.When the gear segment rotates from a zero to an end position, the ring magnet sub-segment and the third stator ring sub-segment can be at least partially opposite each other in a zero position relative to the first and second stator ring sub-segments and at least completely opposite each other in an end position. When the sub-segments are in one plane, the ring magnet sub-segment and the third stator ring sub-segment move like a sickle on the ring magnet sub-segment, which also acts like a sickle, and the third stator ring sub-segment, starting from their tips, either next to each other or one below the other until the end of the two sickles, moving past each other. The Hall IC circuit is positioned at the most favorable movement point of these two sickle-shaped sub-elements.
Das erste und das zweite Statorringteilsegment sowie das Ringmagnetteilsegment und das dritte Statorringteilsegment weisen Sicheln auf, die so lang sind, wie ein Teilkreis zwischen 80 und 180°. Als meßtechnisch günstigste Variante hat sich ein Teilkreis von 115° herausgestellt.The first and second stator ring segments as well as the ring magnet segment and the third stator ring segment have sickles that are as long as a pitch circle between 80 and 180°. A pitch circle of 115° has proven to be the most suitable option in terms of measurement technology.
Das Ringmagnetteilsegment kann als ein gegenläufig eingestellter Magnet ausgebildet sein. Hierdurch wird die Gesamthöhe der Drehwinkelsensoreinrichtung um etwa die Hälfte reduziert. The ring magnet segment can be designed as a counter-rotating magnet. This reduces the overall height of the angle of rotation sensor device by approximately half.
Die Drehwinkelsensoreinrichtung mit ihren Teilen und das Getriebe können wenigstens teilweise von einem Sensorgehäuseelement der Gehäuseeinheit umschlossen sein.The rotation angle sensor device with its parts and the gear can be at least partially enclosed by a sensor housing element of the housing unit.
Das Zahnradsegment kann im Sensorgehäuseelement mit einem in diesem ebenfalls angeordneten Federelement verbunden sein. Hierdurch wird die Einnahme einer definierten Endstellung gewährleistet. The gear segment can be connected to a spring element in the sensor housing element, which is also arranged in the latter. This ensures that a defined end position is assumed.
Um die einzelnen Teile besser justieren zu können, wird Kunststoff eingesetzt. Bei einem Sensorgehäuseelement, das aus Kunststoff geformt wird, können in diesem Formvorgang das erste und das zweite Statorringteilsegment mit eingeformt werden. Bei dem Formen des Zahnradsegments aus Kunststoff wird das Ringmagnetteilsegment und das dritte Statorringteilsegment auch hier mit in den Kunststoff mit eingeformt. Das Einformen in den Kunststoff erspart zusäztliche Justierarbeiten und erleichtert die Hauptmontage der Grundelemente der Drehwinkelsensoreinrichtung.Plastic is used to make it easier to adjust the individual parts. If a sensor housing element is molded from plastic, the first and second stator ring segments can be molded in during this molding process. When the gear segment is molded from plastic, the ring magnet segment and the third stator ring segment are also molded into the plastic. Molding into the plastic saves additional adjustment work and makes the main assembly of the basic elements of the angle of rotation sensor device easier.
Die Drosselklappe kann mit der Drosselklappenwelle in einem Drosselklappengehäuse der Gehäuseeinheit angeordnet sein.The throttle valve can be arranged with the throttle valve shaft in a throttle valve housing of the housing unit.
Das Sensorgehäuseelement kann auf das Drosselklappengehäuse aufgesetzt und das Zahnradsegment auf die Drosselklappenwelle aufgesteckt werden. Diese zweiteilige Ausführung ermöglicht es, den Drehwinkelsensor mit Getriebe und dergleichen an einer anderen Stelle anzufertigen wie die Drosselklappeneinheit. Die vorgefertigten Einheiten können dann beim Drosselklappenhersteller oder an einer dritten anderen Stelle montiert werden. Hierdurch ist es möglich, große Stückzahlen zu fertigen und den Endpreis der jeweiligen Einheiten zu optimieren. The sensor housing element can be placed on the throttle body and the gear segment can be placed on the throttle shaft. This two-part design makes it possible to manufacture the angle of rotation sensor with gear and the like at a different location than the throttle unit. The prefabricated units can then be assembled at the throttle manufacturer or at a third other location. This makes it possible to manufacture large quantities and optimize the final price of the respective units.
Das Sensorgehäuseelement kann dabei als Deckelgehäuseelement ausgebildet sein. Dieses Deckelgehäuseelement kann als Verschluß
auf das Drosselklappengehäuse aufgesetzt werden.The sensor housing element can be designed as a cover housing element. This cover housing element can be used as a closure
be placed on the throttle body.
Das Sensorgehäuseelement kann aber auch selbst einen Deckel
aufweisen, mit dem es zu verschließen ist. In diesen Deckel
können das erste und das zweite Statorringteilsegment bei einer Übereinanderanordnungsvariante wenigstens teilweise eingeformt sein.The sensor housing element can also have a cover
with which it is to be closed. In this lid
the first and the second stator ring sub-segments can be at least partially molded in a superimposed arrangement variant.
Das Sensorgehäuseelement und das Drosselklappengehäuse können aber auch miteinander verbunden sein. Diese Verbindung kann
durch Schrauben oder durch einen zusätzlichen Steg oder dergleichen realisert werden.The sensor housing element and the throttle body can also be connected to each other. This connection can
by screws or by an additional bridge or the like.
Das erste und das zweite und das dritte Statorringteilsegment können aus einem ferrittischem Material bestehen. Zum Einsatz können ausgewählte Stähle kommen. Hierbei kann das Ringmagnetteilsegment
und das dritte Statorringteilsegment einteilig geformt werden. Anschließend kann dann das Ringmagnetteilsegment durch ein spezielles Aufmagnetisierungsverfahren als gegenläufiger Magnet ausgebildet werden.The first, second and third stator ring segments can be made of a ferrite material. Selected steels can be used. The ring magnet segment can be
and the third stator ring segment are formed in one piece. The ring magnet segment can then be formed as a counter-rotating magnet using a special magnetization process.
Das Getriebe kann als herkömmliches oder als Magnetengetriebe realisiert werden. Zum Getriebe gehörenThe gearbox can be implemented as a conventional or as a magnetic gearbox. The gearbox includes
das Zahnradsegment,the gear segment,
ein Motorritzel, das mit der Antriebseinheit verbunden ist, ein Zwischenritzel unda motor pinion connected to the drive unit, an intermediate pinion and
ein Stellritzel, das am Zwischenritzel· angeordnet sein kann und im Sensorgehäuseelement drehbar gelagert sein kann,an adjusting pinion, which can be arranged on the intermediate pinion and can be rotatably mounted in the sensor housing element,
wobei mit dem Zahnradsegment an das Stellritzel und mit dem Motorritzel an das Zwischenritzel anzugreifen ist.The gear segment is to be engaged with the setting pinion and the motor pinion is to be engaged with the intermediate pinion.
Die Antriebseinheit kann ein Motor sein, der vom Sensorgehäuseelement wenigstens teilweise umgeben ist. Es ist aber auch möglich, daß der Motor, der von einem externen Gehäuse umschlossen sein kann, mit dem Deckelgehäuseelement verbunden wird. In beiden Fällen entsteht eine Bauart, die auf einfache Art und Weise mit einer separat zu fertigenden Drosselklappeneinheit verbunden werden kann.The drive unit can be a motor that is at least partially surrounded by the sensor housing element. It is also possible, however, for the motor, which can be enclosed by an external housing, to be connected to the cover housing element. In both cases, a design is created that can be easily connected to a throttle valve unit that is manufactured separately.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigenThe invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail below.
Fig. la eine mit einer Drosselklappeneinheit verbundene erste Ausführungsform einer Drehwinkelsensorvorrichtung mit geöffneten Sensorgehäuseelement in einer schematisehen, perspektivischen Darstellung,Fig. la shows a first embodiment of a rotation angle sensor device connected to a throttle valve unit with an opened sensor housing element in a schematic, perspective view,
Fig. Ib einen Teilausschnitt aus einer Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß Fig. la,Fig. Ib shows a partial section of a rotation angle sensor device according to Fig. la,
Fig. 2a eine mit einer Drosselklappeneinheit verbundene zweite Ausführungsform einer Drehwinkelsensorvorrichtung mit geöffnetem Sensorgehäuseelement in einer schematischen, perspektivischen Darstellung undFig. 2a shows a second embodiment of a rotation angle sensor device connected to a throttle valve unit with an opened sensor housing element in a schematic, perspective view and
Fig. 2b einen Teilausschnitt aus einer Drehwinkelsensorvor- . richtung gemäß Fig. 2a.Fig. 2b shows a partial section of a rotation angle sensor device according to Fig. 2a.
In den Fig. la, Ib, 2a und 2b sind Drosselklappenwinkelsensoren gezeigt, bei denen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen werden.In Figs. 1a, 1b, 2a and 2b, throttle angle sensors are shown in which identical components are provided with identical reference symbols.
In Fig. la ist ein Drosselklappendrehwinkelsensor mit einer Drehwinkelsensorvorrichtung 100 dargestellt.Fig. 1a shows a throttle valve rotation angle sensor with a rotation angle sensor device 100.
Sie besteht aus der Drehwinkelsensorvorrichtung und einer Drosselklappeneinheit, bestehend aus einem Drosselklappengehäuse 7 undIt consists of the rotation angle sensor device and a throttle valve unit consisting of a throttle valve housing 7 and
einer in dem Drosselklappengehäuse 7 über eine Drosselklappenwelle 10 verstellbar angeordnete Drosselklappe 8.a throttle valve 8 which is adjustably arranged in the throttle valve housing 7 via a throttle valve shaft 10.
Auf dein Drosselklappengehäuse 7 ist ein Sensorgehäuseelement 6 der Drehwinkelsensorvorrichtung angeordnet, das einen Motor 9 trägt. Das Sensorgehäuseelement 6 kann als geschlossene Formation hergestellt werden. Es kann auch als offene Konfiguration gefertigt werden, wie sie in Fig. la gezeigt ist, die dann anschließend mit einem separaten Deckel verschlossen wird.A sensor housing element 6 of the rotation angle sensor device, which carries a motor 9, is arranged on the throttle body 7. The sensor housing element 6 can be manufactured as a closed formation. It can also be manufactured as an open configuration, as shown in Fig. 1a, which is then subsequently closed with a separate cover.
Im Sensorgehäuseelement 6 sind angeordnetIn the sensor housing element 6 are arranged
- ein Getriebe 1 und- a gearbox 1 and
eine stationäre Einheit 2, 3, 4 und-a stationary unit 2, 3, 4 and-
- eine rotierende Einheit 3', 5 eines Drehwinkelsensors.- a rotating unit 3', 5 of a rotation angle sensor.
Das Getriebe 1 kann als herkömmliches Getriebe oder als ein Planetengetriebe ausgebildet sein. Es besteht aus einem Motorritzel 13, das mit der Welle des Motors 9 verbunden ist. Das Motorritzel 13 arbeitet mit einem Zwischenritzel 12 zusammen, an dessen Unterseite (nicht dargestellt) ein Stellritzel 14 angeordnet ist. Das Stellritzel 14 wiederum arbeitet mit einem Zahnradsegment 11 zusammen, das mit der Drosselklappenwelle verbunden oder verbindbar ist.The transmission 1 can be designed as a conventional transmission or as a planetary transmission. It consists of a motor pinion 13 which is connected to the shaft of the motor 9. The motor pinion 13 works together with an intermediate pinion 12, on the underside of which (not shown) an adjusting pinion 14 is arranged. The adjusting pinion 14 in turn works together with a gear segment 11 which is connected or can be connected to the throttle valve shaft.
Das Zahnradsegment ist als kreisrunde Scheibe ausgebildet, die segmentförmig mit einer Verzahnung 17 versehen ist.The gear segment is designed as a circular disk which is provided with a segment-shaped toothing 17.
Erfindungswesentlich ist die Ausgestaltung der stationären und der beweglichen Einheit.The design of the stationary and the movable unit is essential to the invention.
Wie insbesondere die Fig. Ib zeigt, wird die stationäre Einheit gebildet durch zwei sich gegenüberliegende Statorringteilsegmente 2, 3. Die Statorringteilsegmente 2, 3 sind in dem Sensorgehäuseelement 6 gehalten. Zwischen den beiden Statorringteilsegmenten 2, 3 befindet sich eine Abstandsausnehmung 16, an dessen Ende, wie die Fig. la zeigt, ein HaIl-IC-Schaltkreis (ASIC) 4 angeordnet ist.As shown in particular in Fig. 1b, the stationary unit is formed by two opposing stator ring segments 2, 3. The stator ring segments 2, 3 are held in the sensor housing element 6. Between the two stator ring segments 2, 3 there is a spacing recess 16, at the end of which, as shown in Fig. la, a Hall IC circuit (ASIC) 4 is arranged.
Das Zahnradsegment 11 arbeitet mit seiner Teilverzahnung 17 mit dem Stellritzel 14 zusammen. Das Zahnradsegment 11 ist mit einer Feder verbunden, die im Sensorgehäuseelement 6 gehalten wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Zahnradsegment 11 immer in eine definierte Endstellung gedreht wird. Mit dem Verdrehen des Zahnradsegments 11 in die vorgesehene Endstellung wird gesichert, daß die Drehwinkelsensorvorrichtung 100 ebenfalls eine definierte Endstellung einnimmt .The gear segment 11 works with its partial toothing 17 with the adjusting pinion 14. The gear segment 11 is connected to a spring which is held in the sensor housing element 6. This ensures that the gear segment 11 is always rotated into a defined end position. Rotating the gear segment 11 into the intended end position ensures that the angle of rotation sensor device 100 also assumes a defined end position.
In das Zahnradsegment 11 sind ein Ringmagnetteilsegment 5 und dahinter ein Statorringteilsegment 3' lagegerecht und genau eingeformt. Das Ringmagnetteilsegment 5 und das Statorringteilsegment 3' sind einteilig aus einem ferrittischen Material geformt. Durch ein spezielles Aufmagnetisierungsverfahren wird dann der Abschnitt ausgebildet, der das Ringmagnetteilsegment 5 umfaßt. Das Ringmagnetteilsegment 5 ist gegenläufig aufmagnetisiert. Hierdurch wird erreicht, daß die Gesamtbauhöhe der Drehwinkelsensorvorrichtung 100 auf etwa die Hälfte reduziert wird. Das Zahnradsegment 11 selbst ist aus Kunststoff hergestellt, so daß beide Segmente 3', 5 lagegerecht und genau geformt werden können.A ring magnet sub-segment 5 and, behind it, a stator ring sub-segment 3' are formed in the correct position and precisely in the gear segment 11. The ring magnet sub-segment 5 and the stator ring sub-segment 3' are formed in one piece from a ferrite material. The section that includes the ring magnet sub-segment 5 is then formed using a special magnetization process. The ring magnet sub-segment 5 is magnetized in the opposite direction. This means that the overall height of the rotation angle sensor device 100 is reduced to about half. The gear segment 11 itself is made of plastic, so that both segments 3', 5 can be formed in the correct position and precisely.
Die beiden Statorringteilsegmente 2, 3 und das Statorringteilsegment 3' und das Ringmagnetteilsegment 5 sind teilkreisförmig ausgebildet. Der Teilkreis hat einen Winkel, der zwischen 80 und 180° liegen kann. Im Ergebnis langwieriger Versuche wurde festgestellt, daß ^-Teilkreis von 115° die genauesten Meßwerte ergibt. Hierdurch entstehen, wie die Fig. la zeigt, zwei sich gegenüberliegende sichelförmige Konfigurationen. The two stator ring segments 2, 3 and the stator ring segment 3' and the ring magnet segment 5 are designed in the shape of a partial circle. The partial circle has an angle that can be between 80 and 180°. As a result of lengthy tests, it was found that a partial circle of 115° gives the most accurate measured values. This creates two opposing sickle-shaped configurations, as shown in Fig. la.
&iacgr;&ogr; Beim Verdrehen des Zahnradsegments 11 fährt die sichelförmige Konfiguration, gebildet durch die beiden Statorringteilsegmente 2, 3 mit der Spitze ihrer Sichel beginnend an der sichelförmigen Konfiguration, gebildet durch das Ringmagnetteilsegment 5 und das dritte Statorringteilsegment 3', unter Belassung eines Luftspaltes 15 aneinander vorbei. Die Nullstellung des Zahnradsegments 11 ist in Fig. la gezeigt. Hierbei überlappen die Spitzen der beiden Sicheln 2, 3 und 3', nur geringfügig übereinander. Beim Drehen des Zahnradsegments bis zur Endstellung drehen sich die beiden Statorteilringsegmente 2, 3 so weit, daß sie dem Ringmagnetteilsegment 5 und dem dahinter liegenden Statorringteilsegment 3' wenigstens teilweise vollständig gegenüberstehen. Der Hall-IC-Schaltkreis (ASIC) 4 ist an der Stelle des Endausschlages, wie die Fig. la deutlich macht, positioniert. Das Verdrehen der beiden sichelförmigen Einheiten gegeneinander von der Null- bis zur Endstellung erzeugt so einen veränderlichen Hall-Spannungswert, der der jeweiligen Winkelstellung entspricht.Ø When the gear segment 11 is rotated, the sickle-shaped configuration formed by the two stator ring segments 2, 3, starting with the tip of their sickle, moves past the sickle-shaped configuration formed by the ring magnet segment 5 and the third stator ring segment 3', leaving an air gap 15. The zero position of the gear segment 11 is shown in Fig. 1a. Here, the tips of the two sickles 2, 3 and 3' only slightly overlap one another. When the gear segment is rotated to the end position, the two stator ring segments 2, 3 rotate so far that they are at least partially completely opposite the ring magnet segment 5 and the stator ring segment 3' behind it. The Hall IC circuit (ASIC) 4 is positioned at the point of the end deflection, as Fig. 1a clearly shows. Rotating the two sickle-shaped units against each other from the zero to the end position generates a variable Hall voltage value that corresponds to the respective angular position.
Bei einer in Fig. 2a, 2b dargestellten Drehwinkelsensorvorrichtung 2 00 ist das Getriebe 1 und auch das Zahnradsegment 11 des Getriebes so ausgeführt, wie in den Fig. la. Auch ist das Zahnradsegment durch eine Feder mit dem Sensorgehäuseele-In a rotation angle sensor device 200 shown in Fig. 2a, 2b, the gear 1 and also the gear segment 11 of the gear are designed as in Fig. la. The gear segment is also connected to the sensor housing element by a spring.
ment verbunden, wodurch auch hier eine definierte Endstellung gewährleistet wird.ment, which also ensures a defined end position.
Deutlich wird der Unterschied der Drehwinkelsensorvorrichtung 200 gegenüber der Drehwinkelsensorvorrichtung 100 durch die Fig. 2b. Hier wird deutlich, daß die einzelnen Segmente 2, 3, 3', 4 und 5 übereinander liegend angeordnet sind.The difference between the angle of rotation sensor device 200 and the angle of rotation sensor device 100 is clearly shown in Fig. 2b. Here it is clear that the individual segments 2, 3, 3', 4 and 5 are arranged one above the other.
Das Statorringteilsegment 2 und das Statorringteilsegment 3 sind in dem Sensorgehäuseelement 6 wenigstens teilweise eingeformt gehalten. Sie lassen zwischen die Statorabstandsausnehmung 16 frei, in dem der Hall-IC-Schaltkreis (ASIC) 4 angeordnet ist. Wie auch bei der Vorrichtung 100 können in der Statorabstandsausnehmung 16 nicht nur einer, sondern auch zwei Hall-IC-Schaltkreise 4 angeordnet sein. Hierdurch ist ein Messen zweier um einen Winkel versetzt verlaufender Spannungsverläufe möglich. Der zweite Schaltkreis 4 kann aber auch aus Redundanzgründen eingebaut werden, so daß die Zuverlässigkeit und damit die Meßsicherheit deutlich erhöht wird.The stator ring segment 2 and the stator ring segment 3 are at least partially molded into the sensor housing element 6. They leave the stator spacing recess 16 free in which the Hall IC circuit (ASIC) 4 is arranged. As with the device 100, not only one but also two Hall IC circuits 4 can be arranged in the stator spacing recess 16. This makes it possible to measure two voltage curves that are offset by an angle. The second circuit 4 can also be installed for redundancy reasons, so that the reliability and thus the measurement accuracy are significantly increased.
Ist das Sensorgehäuseeleiuent 6 mit einem separaten Deckel versehen, können die beiden Statorringteilsegmente 2, 3 in diesen Deckel eingeformt werden.If the sensor housing element 6 is provided with a separate cover, the two stator ring segments 2, 3 can be molded into this cover.
In das Zahnrandsegment 11 sind an dessen Vorderseite das Statorringteilsegment 3' und darüber das Ringmagnetteilsegment 5 in dessen Kunststoff angeformt gehalten. Zwischen dem Statorringteilsegment 5 und den beiden Statorringteilsegmenten 2, 3 befindet sich ein Luftspalt 15. Auch hier sind die Statorringteilsegmente 2, 3, 3' aus einem ferrittischen Material, das hier durch das Codezeichen für Eisen FE besonders gekennzeichnet ist. Das Statorringteilsegment 3' und das Ringmagnetteilsegment 5 sind auch hier wie bei der Drehwinkelsen-The stator ring segment 3' and above it the ring magnet segment 5 are molded into the plastic of the tooth edge segment 11 on its front side. There is an air gap 15 between the stator ring segment 5 and the two stator ring segments 2, 3. Here too, the stator ring segments 2, 3, 3' are made of a ferrite material, which is specifically identified here by the code symbol for iron FE. The stator ring segment 3' and the ring magnet segment 5 are also here, as with the angle of rotation sensor.
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sorvorrichtung 100 einteilig geformt. Das Ringmagnetteilsegment 5 wird anschließend gegenläufig aufmagnetisiert, wodurch auch hier der positive Effekt entsteht, daß sich die Gesamthöhe um etwa die Hälfte reduziert.
5sensor device 100 is formed in one piece. The ring magnet segment 5 is then magnetized in the opposite direction, which also has the positive effect that the overall height is reduced by about half.
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Fig. 2a zeigt, daß auch hier zwei sichelförmige Konfigurationen entstehen, die einen Viertelteilkreis überstreichen und eine Länge aufweisen, die zwischen 80 und 180° liegen kann, vorteilhafterweise aber hier bei 115° liegt.Fig. 2a shows that here too two sickle-shaped configurations are created, which sweep over a quarter circle and have a length that can be between 80 and 180°, but is advantageously 115° here.
Beim Verdrehen dieser beiden sichelförmigen Konfigurationen dreht sich die Spitze der Sichel, gebildet durch das Ringmagnetsegment 5 und das Statorringteilsegment 3' unter der Sichel, gebildet durch die beiden Statorringteilsegmente 2,When these two sickle-shaped configurations are rotated, the tip of the sickle, formed by the ring magnet segment 5 and the stator ring segment 3', rotates under the sickle, formed by the two stator ring segments 2,
Bei einer Drehung des Zahnradsegments von einer Null- bis zu einer Endstellung stehen sich die beiden Sicheln 3', 5 bzw. 2, 3 wenigstens teilweise gegenüber, d. h. ihre Spitzen überlappen sich etwas, so daß ein Anfangswert zu messen ist. Beim Verdrehen des Zahnradsegments 11 bis zu dessen Endstellung liegt die untere Sichel, gebildet durch das Statorringteilsegment 3' und das Ringmagnetteilsegment 5 vollständig untereinander, d. h. wenigstens sich teilweise gegenüber.When the gear segment is rotated from a zero position to an end position, the two sickles 3', 5 and 2, 3 are at least partially opposite each other, i.e. their tips overlap slightly, so that an initial value can be measured. When the gear segment 11 is rotated to its end position, the lower sickle, formed by the stator ring part segment 3' and the ring magnet part segment 5, is completely below each other, i.e. at least partially opposite each other.
Der Motor 6 kann entweder von dem Sensorgehäuseelement 6 entweder mit umschlossen werden oder extra an dieses angeflanscht werden.The motor 6 can either be enclosed by the sensor housing element 6 or be separately flanged to it.
Das Sensorgehäuseelement 6, das entweder die Drehwinkelsensorvorrichtung 100 oder 200 aufnimmt, kann auf folgende Art und Weise geformt werden:The sensor housing element 6, which accommodates either the rotation angle sensor device 100 or 200, can be formed in the following manner:
Das Sensorgehäuseelement kann ein vollständig ausgebildetes Gehäuse sein, das separat mit einem Deckel verschlossen wird. Dieses Gehäuse kann, wie die Fig. la und 2a zeigen, direkt mit dem Drosselklappengehäuse 7 verbunden werden.The sensor housing element can be a fully formed housing which is closed separately with a cover. This housing can be connected directly to the throttle valve housing 7, as shown in Figs. 1a and 2a.
Dieses so ausgebildete Sensorgehäuseelement 6 kann aber auch durch ein Aufsetzen mit Hilfe von Verbindungsmitteln mit dem Drosselklappengehäuse 7 verbunden werden. Bei diesem Aufsetzen wird das Zahnradsegment 11 auf die Drosselklappenwelle 10 aufgesteckt.However, this sensor housing element 6 designed in this way can also be connected to the throttle valve housing 7 by being attached using connecting means. During this attachment, the gear segment 11 is placed onto the throttle valve shaft 10.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Sensorgehäuseelement wie ein Deckel ausgebildet sein, mit dessen Hilfe das Drosselklappengehäuse 7 verschlossen wird. Auch in dieser Ausführungsform wird das Zahnradsegment auf die Drosselklappenwelle 10 aufgesteckt.In a further embodiment, the sensor housing element can be designed like a cover, with the aid of which the throttle valve housing 7 is closed. In this embodiment too, the gear segment is placed on the throttle valve shaft 10.
Die beiden letztgenannten Varianten haben den Vorteil, daß die Drehwinkelsensorvorrichtungen 100 bzw. 200 mit und ohne Zusatzteile, wie Getriebe, Motoreinheit und dergleichen an einer anderen Stelle montiert werden können, wie die Drosselklappeneinheit mit dem Drosselklappengehäuse 7 und der darin befindlichen Drosselklappe 8, die durch die Drosselklappenwelle 10 in dem Gehäuse 7 drehbar gehalten wird.The last two variants have the advantage that the rotation angle sensor devices 100 and 200, respectively, with and without additional parts such as a gearbox, motor unit and the like, can be mounted at a different location than the throttle valve unit with the throttle valve housing 7 and the throttle valve 8 located therein, which is held rotatably in the housing 7 by the throttle valve shaft 10.
Ein weiterer sehr wesentlicher Vorteil ist darüber hinaus, daß durch die spezielle Ausgestaltung der Drehwinkelsensorvorrichtung sich dessen Gesamthöhe um fast die Hälfte reduziert. Hierdurch wird der im Motorraum zur Verfügung stehende Raum maximal ausgenutzt. Das Einformen der wesentlichen Teile der Drehwinkelsensorvorrichtung in das aus Kunststoff geformte Sensorgehäuseelement 6 bzw. in das Zahnradsegment 11 redu-Another very important advantage is that the special design of the angle of rotation sensor device reduces its overall height by almost half. This means that the space available in the engine compartment is used to the maximum. The molding of the essential parts of the angle of rotation sensor device into the plastic-molded sensor housing element 6 or into the gear segment 11 reduces
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ziert den Montageaufwand und die Montagezeit gegenüber herkömmlichen Einrichtungen.reduces the assembly effort and assembly time compared to conventional systems.
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(abg88 Bezugszeichenliste.doc)(abg88 reference symbol list.doc)
5 Bezugszeichenliste5 List of reference symbols
100, 200 Dreswinkelsensorvorrichtung100, 200 Turning angle sensor device
Claims (21)
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Cited By (3)
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1999
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| DE10137454A1 (en) * | 2001-08-02 | 2003-02-20 | Siemens Ag | throttle body |
| US6729299B2 (en) | 2001-08-02 | 2004-05-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Throttle body |
Also Published As
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