EP2102618A1 - Drehmomentsensoranordnung - Google Patents

Drehmomentsensoranordnung

Info

Publication number
EP2102618A1
EP2102618A1 EP07847997A EP07847997A EP2102618A1 EP 2102618 A1 EP2102618 A1 EP 2102618A1 EP 07847997 A EP07847997 A EP 07847997A EP 07847997 A EP07847997 A EP 07847997A EP 2102618 A1 EP2102618 A1 EP 2102618A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
stator
sensor
sensor arrangement
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07847997A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Bastian
Manfred Goll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2102618A1 publication Critical patent/EP2102618A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement for measuring a torque acting on a shaft according to the preamble of claim 1 and to the use of the sensor arrangement in a motor vehicle.
  • Document WO 02/071019 A1 proposes a position sensor for measuring the torque of a steering shaft, which consists of a magnetic multipole encoder ring and a magnetic stator with two ferromagnetic wheels, comprising a plurality of intermeshing teeth.
  • the two ferromagnetic wheels are coupled with additional flux concentrators or collectors via an air gap, which supply the magnetic field to a magnetic field sensor element.
  • the relative positioning of the ferromagnetic wheels, which act as stator elements of the position sensor, to the flow concentrators in the axial direction with respect to the steering shaft has proven to be relatively difficult in terms of meeting relatively high accuracy requirements for torque measurement.
  • the precise setting of an air gap between the stator element and flux concentrator in the axial direction is made more difficult by component and manufacturing tolerances.
  • the invention has the object to provide a sensor arrangement for measuring a torque acting on a shaft with increased precision measurement. This object is achieved by the sensor arrangement according to claim 1.
  • the invention is based on the idea of increasing the measuring precision of the sensor arrangement in that the at least one flux concentrator is coupled in the radial direction with respect to the shaft or shaft sections to the at least one stator element, ie radially in the outer area of the stator is arranged.
  • the mounting of the sensor arrangement as well as possible relative displacements between the respective stator element and the associated flux concentrator play no or a relatively minor role.
  • the magnetic encoder and the stator are each assigned directly or indirectly to the two shaft sections.
  • the ring of the stator elements is alternatively in each case preferably a ring cutout.
  • a flux concentrator is preferably understood to mean a collector or a collector plate.
  • the first and the second shaft portion are preferably connected to each other by means of a torsion bar or coupled directly or indirectly with each other and against each other rotatable.
  • the two shaft sections are each in the form of mounted on the shaft or on the torsion sleeves.
  • stator elements and the at least one flux concentrator are expediently formed at least partially from soft magnetic material.
  • stator elements are particularly preferably penetrated at least partially by the magnetic field generated by the magnetic encoder.
  • one or both shaft portions are directly or indirectly rotatably mounted indirectly and the torque acting on the shaft causes relative rotation of the two shaft sections to each other, wherein the two coupled by means of the sensor arrangement part waves with the two shaft sections by welding and / or gluing and / or Pins and / or a spline fit and / or another type of connection are connected.
  • a magnetic field sensor element is understood to mean a magnetoelectric transducer element, preferably a Hall element or a magnetoresistive sensor element. Such a magnetic field sensor element has, in particular, an integrated, electronic signal processing circuit.
  • the magnetic encoder is expediently an encoder ring and in particular in one piece and designed so that both stator elements are assigned to it.
  • the sensor arrangement preferably has two or more magnetic elements arranged next to one another on the first shaft section. encoder or encoder rings.
  • the magnetic encoder is particularly preferably alternately magnetized or is a multipole encoder.
  • the sensor arrangement has two flux concentrators or a flux concentrator jointly assigned to the stator elements.
  • the one or both flow concentrators are in particular attached to one or a common carrier element.
  • the at least one stator element preferably comprises at least one ring or ring cutout, in particular a ring cutout of less than 90 °, wherein the curvature does not necessarily have to be arcuate, wherein the at least one ring or ring cutout of the at least one flux concentrator in the axial direction, with respect to the shaft , is formed wider than the ring of the associated stator.
  • the mutually associated rings or ring sections of stator and flux concentrator are formed and arranged so that they always overlap in the axial direction during operation of the sensor assembly or constantly have an opposite region in the radial direction.
  • the at least one ring or ring cutout of the at least one flux concentrator is formed so much wider than the ring of the associated stator element, that by a relative maximum displacement in the axial direction between the two associated rings by maximum allowable manufacturing and installation tolerances and deflections during operation of the sensor assembly, the ring of the stator can not be moved from the region of the associated ring of the flux concentrator in the axial direction or protrude from this area.
  • the magnetic coupling between the stator and the at least one flux concentrator is preferably carried out substantially in the radial direction with respect to the shaft.
  • stator elements are connected to each other by means of a common connecting element, in particular of injection-molded plastic.
  • a common connecting element in particular of injection-molded plastic.
  • each of the stator elements has a ring or ring cutout with an axial extent for magnetic coupling with the at least one flux concentrator, wherein the stator elements are magnetically non-conducting connected to each other, in particular by means of a common, magnetically non-conductive Statorthereelements.
  • the relative positioning of the stator elements relative to one another can thereby be set in a defined manner, which has a positive effect on the measurement precision.
  • the flux concentrators are expediently magnetically non-conductive connected by a common flux concentrator carrier element, in particular the flux concentrators are at least partially co-located with plastic Overmolded material, whereby the relative positioning of the flux concentrators can be set defined to each other.
  • the ring and the fingers of a stator are each preferably at least partially formed of soft magnetic material, wherein the fingers are secured to the ring and aligned axially projecting with respect to the shaft of ring and particularly preferably formed substantially trapezoidal.
  • This training has proven to be particularly suitable for a relatively precise conduction of the magnetic field.
  • the Flußkonzentratomechanicalrelement has on its outer surface a stop for positioning in a housing, said stop in particular has a Sensorelementaus strictlyung which forms an air gap between the flux concentrators and at least partially inserted into the at least one magnetic field sensor element for detecting the magnetic field in this air gap is arranged.
  • the sensor element recess and / or the magnetic field sensor element inserted into it particularly preferably have a magnetically non-conductive outer region, so that the air gap between the flux concentrators and the magnetic field sensor element can be set in a relatively precise manner via a guide of the magnetic field sensor element through the sensor element recess.
  • the magnetic encoder or encoder ring has expediently have at least two encoder tracks.
  • the sensor arrangement accordingly has at least two magnetic field sensor elements, at least one first encoder track being assigned the stator with two stator elements and associated therewith at least one first magnetic field sensor element.
  • the at least second encoder track is assigned to at least one second magnetic field sensor element for measuring a relative angle of rotation between the two shaft sections. This is used in particular for detecting a steering angle.
  • the sensor arrangement preferably has a housing, on which the carrier elements are fastened and which, in particular for electromagnetic shielding, is formed at least partially from magnetically conductive material.
  • the housing has a cover of magnetically conductive steel.
  • At least one or two magnetic field sensor elements, wherein a first is in particular a Hall element for detecting the torque and the other is a magnetoresistive magnetic field element for detecting a relative angle of rotation between the two shaft sections are very particularly preferably arranged from the inside of the housing cover.
  • an evaluation circuit is arranged there in particular or the two magnetic field sensor elements and the electronic circuit are arranged on a common board or designed as an integrated circuit.
  • the magnetic encoder or encoder ring is integrally formed.
  • the magnetic encoder ring is formed so that it has at least two mutually offset by substantially 90 ° encoder tracks, more preferably at least one encoder track which is substantially parallel to the lateral surface of the shaft and at least one further encoder track is substantially perpendicular thereto.
  • the sensor arrangement is preferably designed as a pre-tested prefabricated module and thus allows the relatively simple connection to a steering gear.
  • the sensor arrangement preferably has a sensor module, which comprises one or more flux concentrators and / or all flux concentrators and at least one magnetic field sensor element and / or all magnetic field sensor elements, which is arranged at least partially in an air gap between the at least parts of the flux concentrators.
  • the sensor module is particularly preferably designed as a cover of a housing of the sensor arrangement and the sensor module has its own housing, wherein the sensor module comprises a plug for electrical contacting of the sensor arrangement and a circuit board, which is connected in particular by means of press-fitting with a plurality of connector pins and on the at least one magnetic field sensor element and an electronic signal processing circuit are ordered.
  • the flux concentrators very particularly preferably have collecting sheets, which face one another in the axial direction with their surfaces, in particular in pairs, feeding the substantial magnetic field sensor element to the substantial part of the magnetic field.
  • the collecting sheets are bent substantially at 70 ° to 100 ° relative to the ring segments, wherein the sensor module comprises two flux concentrators, each with two collecting plates and two magnetic field sensor elements which are arranged in each case an air gap between two collecting sheets.
  • the sensor module is expediently designed as a pre-tested component, which can be installed in an existing sensor arrangement.
  • the components arranged in the interior of the sensor module are preferably completely encapsulated, the housing of the sensor module particularly preferably consisting essentially of solid plastic.
  • the sensor arrangement and / or the sensor module has two or more measurement channels for increasing the measurement accuracy and / or for plausibility and / or to increase the reliability.
  • the invention additionally relates to the use of a sensor arrangement according to the invention as a torque and / or angle sensor in the steering of a motor vehicle.
  • par- dere is an integration of this sensor arrangement provided in a steering gear.
  • the sensor arrangement according to the invention is intended for use in automation technology as well as in machines and generators, thus also in motor vehicles for measuring a torque and optionally a rotation angle of a shaft. It is expediently provided for use in motor vehicles, in particular in steering systems.
  • the sensor arrangement according to the invention is intended for use in systems which have at least one shaft whose torque is to be detected.
  • an arrangement of the sensor arrangement is provided on a torsion element, which connects two shaft segments together.
  • Motor vehicles and systems of automation technology are particularly preferred as the field of application of the sensor arrangement.
  • the use is provided in the steering system of a motor vehicle.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a stator comprising a stator carrier element
  • FIG. 11 shows the exemplary interaction of a sensor module with a stator and a magnetic encoder.
  • FIG. 1 illustrates an exemplary sensor arrangement in the form of an exploded drawing.
  • This has a first shaft section 1, which functions as the input shaft of the sensor arrangement, and a second shaft section 2, which is used as the output shaft of the sensor arrangement.
  • the two shaft sections 1, 2 are connected to each other by a torsion bar 27.
  • On the first shaft section 1 is an integrally formed magnetic encoder 3, comprising two encoder tracks 31 and 33, arranged, wherein frontally arranged encoder track 33 is associated with a magnetic field sensor element 34 for determining a steering angle and encoder track 31 is a magnetic field sensor element 32 for determining the torque acting on the steering shaft.
  • the shaft sections 1 and 2 are each connected by means of a bearing 29 and 30 with housing 21 of the sensor arrangement.
  • Stator 4 or a stator assembly is arranged on the second shaft section 2, comprising two stator elements which are connected to a common stator carrier element 16 by injection molding.
  • the exemplary sensor arrangement has two flux concentrators, sprayed together and connected by Flußkonzentratoexrelement 17 with a stop for positioning 18.
  • the stator each comprise a ring 11, 12, which in each case a ring 13 and a non-visible or hidden ring of a flux concentrator is assigned , wherein the respectively associated rings are magnetically coupled to one another via an air gap.
  • Housing 21 has a cover 35, which comprises on its inside a non-visible or hidden board on which magnetic field sensor elements 32 and 34 are arranged. On its outside, cover 35 has a plug 23 for electrical contacting of the sensor arrangement.
  • Lid 35 is fastened to housing 21 by means of screw connections. Lid 35 has, for example, an unillustrated magnetic shield.
  • FIG. 2 this exemplary sensor arrangement is shown in a cutaway side view, illustrating board 24 which is of flexible design according to the example.
  • 3 shows by way of example a stator 4 comprising two stator elements 5, 6, each having a ring 11, 12 and axially extending and substantially trapezoidal fingers 15 arranged thereon.
  • These rings 11, 12 are each provided with a ring segment or ring cutout 13 , 14 of the flux concentrators 7, 8 coupled without contact via an air gap.
  • the ring segments 13, 14, for example, overtopped the rings 11, 12 of the stator elements on both sides in the axial direction.
  • Flux concentrators 7, 8 each have a collecting plate 28, which supply the magnetic field to be detected to a magnetic field sensor element, not shown.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary stator 4 whose stator elements 5, 6, each comprising a ring 11, 12, are connected by means of a common stator support element 16, wherein the two stator elements 5, 6 are partially encapsulated by the stator support element 16.
  • FIG. 5 illustrates two flux concentrators 7, 8, comprising rings 13, 14, and collecting plates 28.
  • flux concentrators 7, 8 are partially encapsulated by common flux concentration carrier element 17. This has a stop for positioning 18, in which the collecting sheets 28 are embedded or encapsulated by this.
  • the air gap formed by collecting plates 28 is partially exposed by SensorelementausEnglishung 19 so that an unillustrated magnetic field sensor element in this air gap or this SensorelementausNFung 19 can be introduced and can detect the magnetic field.
  • FIG. 6 shows an exemplary cover 35 of the sensor arrangement. This has on its outer side plug 23 and on its inside board 24. On board 24 are magnetic field sensor elements 32 and 34, for measuring a torque 32 and a steering angle 34, fixed. Magnetic field sensor element 32 is suitable for introducing or immersing in a Sensorelementausappelung not shown.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a sensor module 20, which is configured, for example, for detecting a torque, and comprises a separate housing 22.
  • Sensor module 20 is designed according to the example as a pre-tested unit and can optionally be retrofitted in addition to a sensor arrangement without flux concentrators, which is already installed in a steering.
  • Sensor module 20 is attached, for example, to a housing, not shown, a sensor arrangement or a housing of a steering gear, not shown, in which such a sensor arrangement is integrated, screwed example, according to.
  • Sensor module 20 has two integrated flux concentrators 7, 8 with ring cutouts 13, 14 on its underside.
  • Flux concentrators 7, 8 each have two collector plates 28, which are formed bent substantially 90 ° upwards and form an air gap, in each of which a magnetic field sensor element 32, 36, for example, a Hall element, is arranged.
  • sensor module 20 On its upper side, sensor module 20 has a plug 23, which is integrally connected to housing 22 and whose plug pins 25 contact a circuit board 24 by means of press-fit technology, on which the magnetic field sensor Sorimplantation 32 and 36 and an electronic signal processing circuit, not shown, are arranged.
  • Fig. 8 also shows an embodiment of a sensor module 20 in front view Fig. 8 a), side view Fig. 8 b) and bottom view or bottom view 8 c).
  • This exemplary sensor module 20 has two measurement channels to increase the measurement accuracy and / or reliability and / or plausibility, comprising the magnetic field sensor elements 32 and 36 and this pairwise associated collecting sheets 28, which with the embedded in the bottom of the housing 22 flux concentrator ring cutouts 13th and 14 are integrally connected.
  • the magnetic field sensor elements 32 and 36 are electrically connected to board 24 via pins and fixed thereto. Plug pins 25 of the connector 23 integrally connected to the housing 23 are pressed into the circuit board 24.
  • FIG. 9 shows an exemplary sensor module 20 with its own housing 22, plug 23 and the ring segments 13, 14 of the flux concentrators formed and arranged on its underside.
  • FIG. 10 illustrates the top side of an exemplary sensor module 20 with its own housing 22 and plug 23, plug pins 25 being visible.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of an integrated sensor module 20 with its own housing 22 in cooperation with stator 4, comprising two stator elements which are not individually identifiable, which are connected by means of a common stator carrier element 16, and magnetic encoder 3 in an exploded view.
  • Sensor module 20 is provided as a cover and for attachment to the housing, not shown, of the sensor arrangement.

Abstract

Sensoranordnung zur Messung eines an eine Welle angreifenden Drehmoments, wobei die Welle einen ersten (1) und einen zweiten (2) Wellenabschnitt aufweist und diese beiden Wellenabschnitte (1, 2) gegeneinander verdrehbar sind, mit wenigstens einem auf dem ersten Wellenabschnitt angeordneten magnetischen Encoder (3) und einem auf dem zweiten Wellenabschnitt angeordneten Stator (4), wobei der Stator zwei Statorelemente (5, 6) mit jeweils abragenden Fingern (15) aufweist und den Statorelementen jeweils oder gemeinsam ein Flusskonzentrator (7, 8) zugeordnet ist, welcher das zu erfassende, durch den magnetischen Encoder (3) erzeugte, magnetische Feld mindestens einem Magnetfeldsensorelement (32, 36) direkt oder indirekt zuführt, wobei der mindestens eine Flusskonzentrator (7, 8) einen Ring oder Ringausschnitt (13, 14) umfasst und im Wesentlichen im radialen Außenbereich zu wenigstens einem Statorelement (5, 6) angeordnet und über einen Luftspalt mit diesem magnetisch gekoppelt ist.

Description

Drehmomentsensoranordnung
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Messung eines an eine Welle angreifenden Drehmoments gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung der Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeug.
Druckschrift WO 02/071019 Al schlägt einen Stellungsfühler zur Messung des Drehmoments einer Lenkwelle vor, welcher aus einem magnetischen Multipol-Encoderring und einem magnetischen Stator mit zwei ferromagnetischen Rädern, umfassend eine Mehrzahl von ineinandergreifenden Zähnen, besteht. Dabei sind die beiden ferromagnetischen Räder mit zusätzlichen Fluss-Konzentratoren bzw. Kollektoren über einen Luftspalt- gekoppelt, welche das magnetische Feld einem Magnetfeldsensorelement zuführen. Die relative Positionierung der ferro- magnetischen Räder, welche als Statorelemente des Stellungsfühlers fungieren, zu den Fluss-Konzentratoren in axialer Richtung bezüglich der Lenkwelle hat sich dabei als relativ schwierig hinsichtlich der Erfüllung relativ hoher Genauigkeitsanforderungen an die Drehmomentmessung erwiesen. Das präzise Einstellen eines Luftspalts zwischen Statorelement und Fluss-Konzentrator in axialer Richtung wird durch Bauteil- und Fertigungstoleranzen erschwert.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Sensoranordnung zur Messung eines an eine Welle angreifenden Drehmoments mit erhöhter Messpräzision vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Sensoranordnung gemäß Anspruch 1.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die Messpräzision der Sensoranordnung dadurch zu erhöhen, dass der mindestens eine Fluss-Konzentrator im Wesentlichen in radialer Richtung, bezüglich der Welle bzw. der Wellenabschnitte, mit dem mindestens einen Statorelement gekoppelt ist, also radial im äußeren Bereich des Statorelements angeordnet ist. Hierdurch spielen in axialer Richtung Toleranzen und Ungenauigkeiten bezüglich der Bauteilfertigung, der Montage der Sensoranordnung sowie mögliche Relativverschiebungen zwischen dem jeweiligem Statorelement und dem zugeordneten Flusskonzentra- tor keine oder eine relativ geringe Rolle.
Der magnetische Encoder sowie der Stator sind jeweils direkt oder indirekt auf den beiden Wellenabschnitten abgeordnet.
Der Ring der Statorelemente ist jeweils alternativ vorzugsweise ein Ringausschnitt.
Unter einem Flusskonzentrator wird bevorzugt ein Kollektor bzw. ein Kollektorblech verstanden.
Der erste und der zweite Wellenabschnitt sind bevorzugt mittels eines Torsionsstabes miteinander verbunden bzw. direkt oder indirekt miteinander und gegeneinander verdrehbar gekoppelt . Vorzugsweise sind die beiden Wellenabschnitte jeweils in Form von auf der Welle oder auf dem Torsionselement befestigten Hülsen ausgebildet.
Die Statorelemente und der zumindest eine Flusskonzentrator sind zweckmäßigerweise zumindest teilweise aus weichmagnetischem Material ausgebildet. Dabei werden die Statorelemente besonders bevorzugt zumindest teilweise durch das vom magnetischen Encoder erzeugte Magnetfeld durchdrungen.
Vorzugsweise sind ein oder beide Wellenabschnitte direkt o- der indirekt drehbar gelagert und das an die Welle angreifende Drehmoment bewirkt eine relative Verdrehung der beiden Wellenabschnitte zueinander, wobei die beiden mittels der Sensoranordnung gekoppelten Teilwellen mit den beiden Wellenabschnitten durch Schweißen und/oder Kleben und/oder Ver- stiften und/oder eine Keilwellen-Passung und/oder eine andere Verbindungsart verbunden sind.
Unter einem Magnetfeldsensorelement wird ein magnetoelektrisches Wandlerelement, vorzugsweise ein Hallelement oder ein magnetoresistives Sensorelement, verstanden. Solch ein Magnetfeldsensorelement weist insbesondere eine integrierte, elektronische Signalverarbeitungsschaltung auf.
Der magnetische Encoder ist zweckmäßigerweise ein Encoderring und insbesondere einstückig und so ausgebildet, dass diesem beide Statorelemente zugeordnet sind. Alternativ vorzugsweise weist die Sensoranordnung zwei oder mehr auf dem ersten Wellenabschnitt nebeneinander angeordnete, magneti- sche Encoder bzw. Encoderringe auf. Der magnetische Encoder ist besonders bevorzugt alternierend magnetisiert bzw. ist ein Multipol-Encoder .
Es ist zweckmäßig, dass die Sensoranordnung zwei Fluss- Konzentratoren oder einen den Statorelementen gemeinsam zugeordneten Fluss-Konzentrator aufweist. Der eine oder die beiden Fluss-Konzentratoren sind dabei insbesondere an jeweils einem oder einem gemeinsamen Trägerelement befestigt.
Das wenigstens eine Statorelement umfasst bevorzugt zumindest einen Ring oder Ringausschnitt, insbesondere einen Ringausschnitt von weniger als 90°, wobei die Krümmung nicht unbedingt kreisbogenförmig ausgebildet sein muss, wobei der mindestens eine Ring oder Ringausschnitt des zumindest einen Flusskonzentrators in axialer Richtung, bezogen auf die Welle, breiter ausgebildet ist als der Ring des zugeordneten Statorelements. Hierdurch spielen Ungenauigkeiten hinsichtlich einer relativen Positionierung von jeweiligem Statorelement zu Flusskonzentrator eine noch weiter verminderte Rolle. Alternativ vorzugsweise sind die einander zugeordneten Ringe oder Ringausschnitte von Statorelement und Flusskonzentrator so ausgebildet und angeordnet, dass sie sich im Betrieb der Sensoranordnung in axialer Richtung stets überlappen bzw. ständig einen gegenüberliegenden Bereich in radialer Richtung aufweisen. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Ring oder Ringausschnitt des zumindest einen Flusskonzentrators soviel breiter als der Ring des zugeordneten Statorelements ausgebildet, dass durch eine relative Maximalverschiebung in axialer Richtung zwischen den beiden einander zugeordneten Ringen durch maximal zulässige Fertigungs- und Einbautoleranzen und Auslenkungen im Betrieb der Sensoranordnung der Ring des Statorelements nicht aus dem Bereich des im zugeordneten Rings des Flusskonzentrators in axialer Richtung verschoben werden kann bzw. aus diesem Bereich herausragen kann.
Die magnetische Kopplung zwischen Stator und dem wenigstens einen Flusskonzentrator erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen in radialer Richtung bezüglich der Welle.
Es ist bevorzugt, dass die Statorelemente mittels eines gemeinsamen Verbindungselements, insbesondere aus gespritztem Kunststoff, miteinander verbunden sind. Hierdurch ist die relative Ausrichtung der beiden Statorelemente zueinander relativ präzise und fest eingestellt. Besonders bevorzugt weist jedes der Statorelemente einen Ring oder Ringausschnitt mit einer axialen Ausdehnung zur magnetischen Kopplung mit dem mindestens einen Flusskonzentrator auf, wobei die Statorelemente miteinander magnetisch nichtleitend verbunden sind, insbesondere mittels eines gemeinsamen, magnetisch nichtleitenden Statorträgerelements. Die relative Positionierung der Statorelemente zueinander kann hierdurch definiert eingestellt werden, was sich positiv auf die Messpräzision auswirkt.
Die Flusskonzentratoren sind miteinander zweckmäßigerweise magnetisch nichtleitend durch ein gemeinsames Flusskon- zentratorträgerelement verbunden, insbesondere sind die Flusskonzentratoren zumindest teilweise gemeinsam mit Kunst- Stoff umspritzt, wodurch die relative Positionierung der Flusskonzentratoren zueinander definiert eingestellt werden kann .
Der Ring und die Finger eines Statorelements sind jeweils vorzugsweise zumindest teilweise aus weichmagnetischem Material ausgebildet, wobei die Finger am Ring befestigt sind und bezüglich der Welle axial von Ring abragend ausgerichtet und besonders bevorzugt im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind. Diese Ausbildung hat sich als besonders geeignet für eine relativ präzise Leitung des magnetischen Felds erwiesen .
Es ist zweckmäßig, dass das Flusskonzentratorträgerelement auf seiner Außenfläche einen Anschlag zur Positionierung in einem Gehäuse aufweist, wobei dieser Anschlag insbesondere eine Sensorelementausnehmung aufweist, die einen Luftspalt zwischen den Flusskonzentratoren bildet und in die wenigstens ein Magnetfeldsensorelement zur Erfassung des Magnetfelds in diesem Luftspalt zumindest teilweise eingeführt angeordnet ist. Die Sensorelementausnehmung und/oder das in diese eingeführte Magnetfeldsensorelement weisen dabei besonders bevorzugt einen magnetisch nichtleitenden Außenbereich auf, so dass über eine Führung des Magnetfeldsensorelements durch die Sensorelementausnehmung der Luftspalt zwischen den Flusskonzentratoren und dem Magnetfeldsensorelement in relativ präziser Weise definiert eingestellt werden kann.
Der magnetische Encoder bzw. Encoderring weist zweckmäßiger- weise mindestens zwei Encoderspuren auf. Die Sensoranordnung weist dabei entsprechend mindestens zwei Magnetfeldsensorelemente auf, wobei wenigstens einer ersten Encoderspur der Stator mit beiden Statorelementen zugeordnet und diesem mindestens ein erstes Magnetfeldsensorelement zugeordnet ist. Die mindestens zweite Encoderspur ist dabei zumindest einem zweiten Magnetfeldsensorelement zur Messung eines relativen Verdrehwinkels zwischen den beiden Wellenabschnitten zugeordnet. Dieser dient insbesondere zur Erfassung eines Lenkwinkels .
Die Sensoranordnung weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, an welchem die Trägerelemente befestigt sind und welches insbesondere zur elektromagnetischen Abschirmung zumindest teilweise aus magnetisch leitfähigem Material ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist das Gehäuse einen Deckel aus magnetisch leitfähigem Stahl auf. Wenigstens eines oder zwei Magnetfeldsensorelemente, wobei ein erstes insbesondere ein Hallelement zur Erfassung des Drehmoments ist und das andere ein magnetoresistives Magnetfeldelement zur Erfassung eines relativen Verdrehwinkels zwischen den beiden Wellenabschnitten ist, sind ganz besonders bevorzugt aus der Innenseite des Gehäusedeckels angeordnet. Zusätzlich ist dort insbesondere eine Auswerteschaltung angeordnet bzw. die beiden Magnetfeldsensorelemente sowie die elektronische Schaltung auf einer gemeinsamen Platine angeordnet oder als integrierte Schaltung ausgebildet.
Es ist zweckmäßig, dass der magnetische Encoder bzw. Encoderring einstückig ausgebildet ist. Insbesondere ist der magnetische Encoderring so ausgebildet, dass er mindestens zwei zueinander um im Wesentlichen 90° versetzte Encoderspuren aufweist, besonders bevorzugt mindestens eine Encoderspur welche im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche der Welle verläuft und mindestens eine weitere Encoderspur im Wesentlichen senkrecht dazu verläuft.
Es ist bevorzugt, oben aufgeführte Ausführungsformen mit einander zu kombinierten und insbesondere zu einem in sich abgeschlossenen System zu ergänzen. Die Sensoranordnung ist dabei zweckmäßigerweise modular aufgebaut.
Die Sensoranordnung ist bevorzugt als vorgeprüfte Fertigbaugruppe ausgebildet und ermöglicht so den relativ einfachen Anschluss an ein Lenkgetriebe.
Die Sensoranordnung weist vorzugsweise ein Sensormodul auf, welches einen oder mehrere Flusskonzentratoren und/oder sämtliche Flusskonzentratoren und zumindest ein Magnetfeldsensorelement und/oder sämtliche Magnetfeldsensorelemente umfasst, welches zumindest teilweise in einem Luftspalt zwischen den zumindest Teilen der Flusskonzentratoren angeordnet ist. Das Sensormodul ist besonders bevorzugt als Deckel eines Gehäuses der Sensoranordnung ausgebildet und das Sensormodul weist dabei ein eigenes Gehäuse auf, wobei das Sensormodul einen Stecker zur elektrischen Kontaktierung der Sensoranordnung und eine Platine umfasst, welche insbesondere mittels Einpresstechnik mit mehreren Steckerpins verbunden ist und auf der das zumindest eine Magnetfeldsensorelement und eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung an- geordnet sind. Die Flusskonzentratoren weisen dabei ganz besonders bevorzugt Sammelbleche auf, welche sich mit ihren, den Wesentlichen Teil des Magnetfelds dem zugeordneten Magnetfeldsensorelement zuführenden Flächen, insbesondere paarweise, in axialer Richtung gegenüberliegen. Insbesondere ganz besonders bevorzugt sind die Sammelbleche im Wesentlichen um 70° bis 100° gegenüber den Ringsegmenten gebogen, wobei das Sensormodul zwei Flusskonzentratoren, mit jeweils zwei Sammelblechen und zwei Magnetfeldsensorelementen, die in jeweils einem Luftspalt zwischen zwei Sammelblechen angeordnet sind, aufweist.
Das Sensormodul ist dabei zweckmäßigerweise als vorgeprüftes Bauteil ausgebildet, welches in eine bereits vorhandene Sensoranordnung eingebaut werden kann.
Die im Inneren des Sensormoduls angeordneten Bauteile, wie beispielsweise das mindestens eine Magnetfeldsensorelement, sind bevorzugt komplett umspritzt, wobei besonders bevorzugt das eigene Gehäuse des Sensormoduls im Wesentlichen aus massivem, Kunststoff besteht.
Die Sensoranordnung und/oder das Sensormodul weist zwei oder mehr Messkanäle zur Erhöhung der Messgenauigkeit und/oder zur Plausibilisierung und/oder zur Erhöhung der Ausfallsicherheit auf.
Die Erfindung betrifft zusätzlich die Verwendung einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung als Drehmoment- und/oder Winkelsensor in der Lenkung eines Kraftfahrzeuges. Insbeson- dere ist dabei eine Integration dieser Sensoranordnung in ein Lenkgetriebe vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist zur Verwendung in der Automatisierungstechnik sowie in Maschinen und Generatoren, also auch in Kraftfahrzeugen zur Messung eines Drehmoment und optional eines Drehwinkels einer Welle vorgesehen. Dabei ist zweckmäßigerweise eine Verwendung in Kraftfahrzeugen vorgesehen, insbesondere in Lenkungssystemen. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist zur Verwendung in Systemen vorgesehen, welche mindestens eine Welle aufweisen, deren Drehmoment erfasst werden soll. Dabei ist insbesondere eine Anordnung der Sensoranordnung auf einem Torsionselement vorgesehen, welches zwei Wellensegmente miteinander verbindet. Als Einsatzbereich der Sensoranordnung werden besonders bevorzugt Kraftfahrzeuge und Systeme der Automatisierungstechnik vorgeschlagen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung in dem Lenkungssystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen in schematischer, beispielgemäßer Darstellung
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung als ExplosionsZeichnung,
Fig. 2 diese beispielhafte Sensoranordnung im seitlichen Schnitt, Fig. 3 einen beispielhaften Stator,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Stators umfassend ein Statorträgerelement,
Fig. 5 zwei beispielhafte Flusskonzentratoren mit einem gemeinsamen Flusskonzentratorträgerelement,
Fig. 6 einen beispielhaften Deckel der Sensoranordnung,
Fig. 7, 8 Ausführungsbeispiele eines Sensormoduls,
Fig. 9 ein beispielhaftes Sensormodul von unten,
Fig. 10 ein beispielhaftes Sensormodul von oben, und
Fig. 11 das beispielhafte Zusammenwirken eines Sensormoduls mit einem Stator und einem magnetischen Encoder .
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Sensoranordnung in Form einer Explosionszeichnung veranschaulicht. Diese weist einen ersten Wellenabschnitt 1, welcher als Eingangswelle der Sensoranordnung fungiert und einen zweiten Wellenabschnitt 2, der als Ausgangswelle der Sensoranordnung genutzt wird, auf. Die beiden Wellenabschnitte 1, 2 sind dabei durch einen Torsionsstab 27 miteinander verbunden. Auf dem ersten Wellenabschnitt 1 ist ein einstückig ausgebildeter magnetischer Encoder 3, umfassend zwei Encoderspuren 31 und 33, angeordnet, wobei stirnseitig angeordnete Encoderspur 33 einem Magnetfeldsensorelement 34 zur Bestimmung eines Lenkwinkels zugeordnet ist und Encoderspur 31 einem Magnetfeldsensorelement 32 zur Bestimmung des an die Lenkwelle angreifenden Drehmoments. Die Wellenabschnitte 1 und 2 sind jeweils mittels eines Lagers 29 und 30 mit Gehäuse 21 der Sensoranordnung verbunden. Auf dem zweiten Wellenabschnitt 2 ist Stator 4 bzw. eine Statorbaugruppe angeordnet, umfassend zwei Statorelemente, welche mit einem gemeinsamen Statorträgerelement 16 durch Spritzguss verbunden sind. Die beispielgemäße Sensoranordnung weist zwei Flusskonzentratoren auf, gemeinsam verspritzt und verbunden durch Flusskonzentratorträgerelement 17 mit einem Anschlag zur Positionierung 18. Die Statorelemente umfassen dabei jeweils einen Ring 11, 12, welchen jeweils ein Ring 13 und ein nicht sichtbarer bzw. verdeckter Ring eines Flusskonzentrators zugeordnet ist, wobei die jeweils einander zugeordneten Ringe über einen Luftspalt magnetisch miteinander gekoppelt sind. Gehäuse 21 weist einen Deckel 35 auf, welcher auf seiner Innenseite eine nicht sichtbare bzw. verdeckte Platine umfasst, auf welcher Magnetfeldsensorelemente 32 und 34 angeordnet sind. Auf seiner Außenseite weist Deckel 35 einer Stecker 23 zur elektrischen Kontaktierung der Sensoranordnung auf. Deckel 35 ist mittels Schraubverbindungen an Gehäuse 21 befestigt. Deckel 35 weist beispielgemäß eine nicht dargestellte magnetische Abschirmung auf. In Fig. 2 ist diese beispielhafte Sensoranordnung in einer aufgeschnittenen Seitenansicht dargestellt, wobei auf beispielgemäß flexibel ausgebildete Platine 24 dargestellt ist. Fig. 3 zeigt beispielhaft einen Stator 4 umfassend zwei Statorelemente 5, 6 mit jeweils einem Ring 11, 12 und an diesen angeordnete, axial abragende und im Wesentlichen trapezförmig ausgebildete Finger 15. Diese Ringe 11, 12 sind mit jeweils einem Ringsegment bzw. Ringausschnitt 13, 14 der Flusskonzentratoren 7, 8 berührungslos über einen Luftspalt gekoppelt. Die Ringsegmente 13, 14 überrangen beispielgemäß die Ringe 11, 12 der Statorelemente beidseitig in axialer Richtung. Flusskonzentratoren 7, 8 weisen jeweils ein Sammelblech 28 auf, welche das zu erfassende Magnetfeld einem nicht dargestellten Magnetfeldsensorelement zuführen.
In Fig. 4 ist ein beispielhafter Stator 4 abgebildet, dessen Statorelemente 5, 6, umfassend jeweils einen Ring 11, 12 mittels eines gemeinsamen Statorträgerelements 16 verbunden sind, wobei die beiden Statorelemente 5, 6 durch Statorträgerelement 16 teilweise umspritzt sind.
Fig. 5 veranschaulicht beispielhaft zwei Flusskonzentratoren 7, 8, umfassend Ringe 13, 14, und Sammelbleche 28. Dabei sind Flusskonzentratoren 7, 8 teilweise von gemeinsamem Flusskonzentrationsträgerelement 17 umspritzt. Dieses weist einen Anschlag zur Positionierung 18 auf, in welchem die Sammelbleche 28 eingelassen bzw. von diesem umspritzt sind. Der durch Sammelbleche 28 gebildete Luftspalt ist teilweise durch Sensorelementausnehmung 19 freigelegt, so dass ein nicht dargestelltes Magnetfeldsensorelement in diesen Luftspalt bzw. diese Sensorelementausnehmung 19 eingebracht werden kann und das magnetische Feld erfassen kann. In Fig. 6 wird ein beispielhafter Deckel 35 der Sensoranordnung dargestellt. Dieser weist an seiner Außenseite Stecker 23 und an seiner Innenseite Platine 24 auf. Auf Platine 24 sind Magnetfeldsensorelemente 32 und 34, zur Messung eines Drehmoments 32 und eines Lenkwinkels 34, befestigt. Magnetfeldsensorelement 32 ist dabei zum Einbringen bzw. Eintauchen in eine nicht dargestellte Sensorelementausnehmung geeignet .
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls 20, welches beispielgemäß zur Erfassung eines Drehmoments ausgelegt ist, und ein eigenes Gehäuse 22 umfasst. Sensormodul 20 ist beispielgemäß als vorgeprüfte Baueinheit ausgebildet und kann optional zusätzlich zu einer Sensoranordnung ohne Flusskonzentratoren, welche in einer Lenkung bereits verbaut ist, nachträglich eingebaut werden. Sensormodul 20 wird dabei beispielgemäß an einem nicht dargestellten Gehäuse einer Sensoranordnung oder einem nicht dargestellten Gehäuse eines Lenkgetriebes, in welche eine solche Sensoranordnung integriert ist, befestigt, beispielgemäß verschraubt. Sensormodul 20 weist zwei integrierte Flusskonzentratoren 7, 8 mit Ringausschnitten 13, 14 an seiner Unterseite auf. Flusskonzentratoren 7, 8 weisen jeweils zwei Sammelbleche 28 auf, die im Wesentlichen um 90° nach oben gebogen ausgebildet sind und einen Luftspalt ausbilden, in welchem jeweils ein Magnetfeldsensorelement 32, 36, beispielgemäß ein Hallelement, angeordnet ist. An seiner Oberseite weist Sensormodul 20 einen Stecker 23 auf, der mit Gehäuse 22 einstückig verbunden ist und dessen Steckerpins 25 mittels Einpresstechnik eine Platine 24 kontaktieren, auf welcher die Magnetfeldsen- sorelemente 32 und 36 sowie eine nicht dargestellte elektronische Signalverarbeitungsschaltung angeordnet sind.
Fig. 8 zeigt ebenfalls ein Ausführungsbeispiel eines Sensormoduls 20 in Vorderansicht Fig. 8 a) , Seitenansicht Fig. 8 b) und Unteransicht bzw. Ansicht von unten 8 c) . Dieses beispielhafte Sensormodul 20 weist zwei Messkanäle zur Erhöhung der Messgenauigkeit und/oder der Ausfallsicherheit und/oder zur Plausibilisierung auf, umfassend die Magnetfeldsensorelemente 32 und 36 und die diesen paarweise zugeordneten Sammelbleche 28, welche mit den im Boden des Gehäuses 22 eingelassenen Flusskonzentrator-Ringausschnitten 13 und 14 einstückig verbunden sind. Die Magnetfeldsensorelemente 32 und 36 sind mit Platine 24 über Pins elektrisch leitend verbunden und an dieser befestigt. Steckerpins 25 des einstückig mit Gehäuse 22 verbundenen Steckers 23 sind in Platine 24 eingepresst. Gehäuse 22, welches beispielgemäß aus Spritzguss besteht und insbesondere bzw. optional den freien Innenraum des Sensormoduls 20 ausfüllt, weist beispielgemäß eine umlaufende Einpasskante 37 zur Verwendung und Einpassung des Sensormoduls 20 als Deckel in einer Sensoranordnung auf .
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Sensormoduls weist dieses zusätzlich ein integriertes, insbesondere um 90° gegenüber den anderen versetzt angeordnetes Magnetfeldsensorelement zur Erfassung eines Lenkwinkels auf bzw. zur Erfassung des Magnetfelds einer Encoderspur zur Lenkwinkelerfassung . Fig. 9 stellt ein beispielhaftes Sensormodul 20 mit eigenem Gehäuse 22, Stecker 23 und den an dessen Unterseite ausgebildeten und angeordneten Ringsegmenten 13, 14 der Flusskon- zentratoren .
In Fig. 10 wird die Oberseite eines beispielhaften Sensormoduls 20 mit eigenem Gehäuse 22 und Stecker 23 veranschaulicht, wobei Steckerpins 25 sichtbar sind.
Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines integrierten Sensormoduls 20 mit eigenem Gehäuse 22 im Zusammenwirken mit Stator 4, umfassend zwei nicht einzeln erkennbare Statorelemente, welche mittels eines gemeinsamen Statorträgerelements 16 verbunden sind, und magnetischem Encoder 3 in einer Explosionszeichnung. Sensormodul 20 ist dabei als Deckel und zur Befestigung am nicht dargestellten Gehäuse der Sensoranordnung vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Sensoranordnung zur Messung eines an eine Welle angreifenden Drehmoments, wobei die Welle einen ersten (1) und einen zweiten (2) Wellenabschnitt aufweist und diese beiden Wellenabschnitte (1, 2) gegeneinander verdrehbar sind, mit wenigstens einem auf dem ersten Wellenabschnitt angeordneten magnetischen Encoder (3) und einem auf dem zweiten Wellenabschnitt angeordneten Stator (4), wobei der Stator zwei Statorelemente (5, 6) mit jeweils abragenden Fingern (15) aufweist und den Statorelementen jeweils oder gemeinsam ein Flusskonzentrator (7, 8) zugeordnet ist, welcher das zu erfassende, durch den magnetischen Encoder (3) erzeugte, magnetische Feld mindestens einem Magnetfeldsensorelement (32, 36) direkt oder indirekt zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Flusskonzentrator (7, 8) einen Ring oder Ringausschnitt (13, 14) umfasst und im Wesentlichen im radialen Außenbereich zu wenigstens einem Statorelement (5, 6) angeordnet und über einen Luftspalt mit diesem magnetisch gekoppelt ist.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Statorelement (5, 6) zumindest einen Ring (11, 12) oder Ringausschnitt umfasst und der mindestens eine Ring oder Ringausschnitt (13, 14) des zumindest einen Flusskonzentrators (7, 8) in axialer Richtung breiter ausgebildet ist der Ring (11, 12) des zugeordneten Statorelements.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ring oder Ringausschnitt (13, 14) des zumindest einen Flusskonzentrators (7, 8) soviel breiter als der Ring (11, 12) des zugeordneten Statorelements (5, 6) ausgebildet ist, dass durch eine relative Maximalverschiebung in axialer Richtung zwischen den beiden einander zugeordneten Ringen durch maximal zulässige Fertigungs- und Einbautoleranzen und Auslenkungen im Betrieb der Sensoranordnung der Ring (11, 12) des Statorelements nicht aus dem Bereich des ihm zugeordneten Rings oder Ringausschnitts (13, 14) des Flusskonzentrators in axialer Richtung verschoben werden kann.
4. Sensoranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Statorelemente (5, 6) einen Ring (11, 12) aufweist und die Statorelemente miteinander magnetisch nichtleitend verbunden sind, insbesondere mittels eines gemeinsamen, magnetisch nichtleitenden Statorträgerelements (16).
5. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flusskonzentra- toren (7, 8) miteinander magnetisch nichtleitend durch ein gemeinsames Flusskonzentratorträgerelement (17) verbunden sind, insbesondere sind die Flusskonzentratoren
(7, 8) dabei zumindest teilweise gemeinsam mit Kunststoff umspritzt.
6. Sensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flusskonzentratorträgerelement (17) auf seiner Außenfläche einen Anschlag (18) zur Positionierung in einem Gehäuse (21) aufweist, wobei dieser Anschlag (18) insbesondere eine Sensorelementausnehmung (19) aufweist, die einen Luftspalt zwischen den Flusskonzentratoren (7, 8) bildet und in die wenigstens ein Magnetfeldsensorelement (32) zur Erfassung des Magnetfelds in diesem Luftspalt zumindest teilweise eingeführt angeordnet ist.
7. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (11, 12) und die Finger (15) eines Statorelements (5, 6) jeweils zumindest teilweise aus weichmagnetischem Material ausgebildet sind und die Finger (15) an dem Ring (11, 12) befestigt sind und bezüglich der Welle axial vom Ring abragend ausgerichtet und insbesondere im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind.
8. Sensoranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Sensormodul (20) aufweist, welches einen oder mehrere Flusskonzentratoren (7, 8) und zumindest ein Magnetfeldsensorelement (32, 36) umfasst, welches in einem Luftspalt zwischen zumindest Teilen (28) der Flusskonzentratoren (7, 8) angeordnet ist.
9. Sensoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (20) als Deckel (35) eines Gehäuses
(21) der Sensoranordnung ausgebildet ist und das Sensormodul dabei ein eigenes Gehäuse (22) aufweist, wobei das Sensormodul (20) einen Stecker (23) zur elektrischen Kontaktierung der Sensoranordnung und eine Platine (24) umfasst, welche insbesondere mittels Einpresstechnik mit mehreren Steckerpins (25) verbunden ist und auf der das zumindest eine Magnetfeldsensorelement (32, 34, 36) und eine elektronische Signalverarbeitungsschaltung angeordnet sind.
10. Verwendung der Sensoranordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in dessen Lenkung.
EP07847997A 2006-12-07 2007-12-07 Drehmomentsensoranordnung Withdrawn EP2102618A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006058060 2006-12-07
DE102007059361A DE102007059361A1 (de) 2006-12-07 2007-12-07 Drehmomentsensoranordnung
PCT/EP2007/063550 WO2008068339A1 (de) 2006-12-07 2007-12-07 Drehmomentsensoranordnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2102618A1 true EP2102618A1 (de) 2009-09-23

Family

ID=39646185

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07847997A Withdrawn EP2102618A1 (de) 2006-12-07 2007-12-07 Drehmomentsensoranordnung
EP07857299A Withdrawn EP2100113A1 (de) 2006-12-07 2007-12-07 Sensoranordnung zur messung eines drehmoments

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07857299A Withdrawn EP2100113A1 (de) 2006-12-07 2007-12-07 Sensoranordnung zur messung eines drehmoments

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8087306B2 (de)
EP (2) EP2102618A1 (de)
DE (2) DE102007059364A1 (de)
WO (2) WO2008068334A1 (de)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8087305B2 (en) * 2009-05-15 2012-01-03 Infineon Technologies Ag System including a magnet and first and second concentrators
WO2011064245A1 (de) * 2009-11-24 2011-06-03 Continental Teves Ag & Co. Ohg Drehmomentsensor
DE102009047447A1 (de) 2009-12-03 2011-06-09 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensoranordnung mit Positioniereinrichtung
DE102010020119B4 (de) * 2010-05-10 2011-12-29 Borgwarner Beru Systems Gmbh Magnetfeldsensor
DE102010020599A1 (de) * 2010-05-14 2011-11-17 Trw Automotive Gmbh Sensorbaugruppe für Kraftfahrzeug-Lenksysteme
CN103038617A (zh) 2010-05-14 2013-04-10 Trw汽车美国有限责任公司 扭矩传感器组件及其制造方法
DE102010064145A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Continental Teves Ag & Co. Ohg Drehmomentsensoranordnung mit Indexmagnet
US8448528B2 (en) * 2010-09-27 2013-05-28 Bourns Incorporated Three-piece torque sensor assembly
KR101203875B1 (ko) 2010-12-06 2012-11-22 대성전기공업 주식회사 조향장치용 비접촉식 토크센서
EP2663848B1 (de) * 2011-01-12 2016-07-20 Continental Teves AG & Co. oHG Lageranordnung für drehmomentsensor mit abstützender führung des stators und drehmomentsensor
DE102012215081A1 (de) 2011-08-24 2013-02-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Kombinierter Lenkmoment-Lenkwinkelsensor
DE102011111846A1 (de) 2011-08-27 2013-02-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehmoments und eines Lenkwinkels
US8776619B2 (en) 2011-11-18 2014-07-15 Bourns, Inc. Small angle sensor for measuring steering shaft torque
KR101452559B1 (ko) 2011-12-06 2014-10-21 주식회사 만도 피니언 센서 어셈블리와 피니언 센서 커버 어셈블리 및 이를 구비한 전동식 동력 보조 조향장치
US8746082B2 (en) * 2012-05-08 2014-06-10 Ksr Ip Holdings Llc Torque sensor
DE102012014208A1 (de) * 2012-07-18 2014-05-15 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung mit einer Drehmomentsensoreinrichtung und optional einer Lenkwinkelsenoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Zusammenbauen einer solchen Vorrichtung aus mehreren Bauteilen
DE102012106908A1 (de) * 2012-07-30 2014-01-30 Zf Lenksysteme Gmbh Drehmomentsensoreinrichtung für ein lenksystem
JP5899090B2 (ja) * 2012-09-14 2016-04-06 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 トルクセンサ
DE102012021137A1 (de) * 2012-10-27 2014-04-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erstellen einer Sensoreinrichtung
DE102012024383A1 (de) * 2012-12-13 2014-06-18 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung mit einer Drehmomentsensoreinrichtung und einer Lenkwinkelsensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung
DE102012024382A1 (de) 2012-12-13 2014-06-18 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung mit einer Drehmomentsensoreinrichtung und optional einer Lenkwinkelsensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen einer Drehmomentsensoreinrichtung
WO2014095652A1 (de) 2012-12-21 2014-06-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum erfassen eines an einer welle anliegenden drehmoments
DE102013006567A1 (de) * 2013-04-05 2014-10-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Magneteinheit für eine Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs, Magneteinheit, Sensoreinrichtung und Kraftfahrzeug
JP6003816B2 (ja) * 2013-06-10 2016-10-05 日立金属株式会社 トルクセンサ
KR102120313B1 (ko) * 2013-09-27 2020-06-16 엘지이노텍 주식회사 토크 인덱스 센서
DE102014208429A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensorherstellung durch Halten des Zwischenspritzlings
JP6217609B2 (ja) 2014-11-27 2017-10-25 株式会社デンソー 磁気検出装置、および、これを用いたトルクセンサ
DE102015122179A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Drehmomentsensorvorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Drehmomentsensorvorrichtung
DE102016107916A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Trw Automotive Gmbh Kraftfahrzeuglenkungsbaugruppe
DE102016124370A1 (de) * 2016-12-14 2018-06-14 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sensorvorrichtung sowie Verfahren zum Zusammenbau einer Sensorvorrichtung
CN110121458B (zh) * 2016-12-28 2022-03-25 Lg伊诺特有限公司 扭矩传感器及包括其的转向装置
JP6691071B2 (ja) * 2017-03-31 2020-04-28 株式会社Ｓｏｋｅｎ トルクセンサ
DE102017116454A1 (de) * 2017-07-21 2019-01-24 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sensorvorrichtung
DE102017222999B4 (de) 2017-12-18 2021-10-21 Robert Bosch Gmbh Sensoreinrichtung für ein Lenksystem eines Fahrzeugs
DE102018202226B4 (de) 2018-02-14 2022-05-12 Robert Bosch Gmbh Lenkvorrichtung mit einer Lenksensoreinheit zur induktiven Erfassung wenigstens einer Lenkinformation
DE102018117564A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Statorelements, Statorelement, Statoranordnung und Drehmomentsensorvorrichtung
DE102018117565A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Statoranordnung für eine Drehmomentsensorvorrichtung und Drehmomentsensorvorrichtung
JP7127417B2 (ja) * 2018-08-09 2022-08-30 株式会社ジェイテクト センサ装置
DE102018119807A1 (de) * 2018-08-15 2020-02-20 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Drehmomentsensorvorrichtung, Verfahren zum Bestimmen eines Drehmoments, Stator und Statoranordnung
KR102114125B1 (ko) * 2018-11-23 2020-05-22 엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사 조향 장치용 토크 센서
DE102018131712A1 (de) * 2018-12-11 2020-06-18 Thyssenkrupp Ag Magnetische Abschirmung eines Drehmomentsensors für eine elektromechanische Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs
DE102019105234A1 (de) * 2019-03-01 2020-09-03 Thyssenkrupp Ag Drehmomentsensoreinheit mit einer magnetischen Abschirmung
DE102019112422A1 (de) * 2019-05-13 2020-11-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lenkmomentensensoranordnung
EP3875933A1 (de) 2020-03-06 2021-09-08 Bourns, Inc. Drehmomentsensoreinheit und drehmoment- und winkelsensor damit

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB239277A (en) 1924-06-04 1925-09-04 Ernest Slatter Rogers Improvements in or relating to electrical switches and the like
US4984474A (en) * 1988-09-30 1991-01-15 Copal Company Limited Torque sensor
DE19927978A1 (de) * 1999-06-18 2000-12-21 Basf Ag Ausgewählte Cyclohexan-1,3- und 1,4-dicarbonsäureester
FR2821668B1 (fr) * 2001-03-02 2003-05-02 Moving Magnet Tech Capteur de position, notamment destine a la detection de la torsion d'une colonne de direction
DE10222118B4 (de) * 2001-05-18 2006-10-05 Denso Corp., Kariya Drehmomentsensor und elektrisches Servolenkungssystem mit Drehmomentsensor
US6644134B2 (en) 2002-02-21 2003-11-11 Visteon Global Technologies, Inc. Flux brush torque sensor
JP2003329523A (ja) 2002-03-07 2003-11-19 Denso Corp トルクセンサ
JP2004020527A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Nippon Soken Inc トルクセンサ
JP3913657B2 (ja) * 2002-10-02 2007-05-09 株式会社日本自動車部品総合研究所 トルクセンサ
JP4190849B2 (ja) 2002-10-07 2008-12-03 株式会社日本自動車部品総合研究所 トルクセンサ
US6758105B2 (en) 2002-11-22 2004-07-06 Visteon Global Technologies, Inc. Magnetoelastic torque sensor assembly
DE10316124A1 (de) 2003-04-04 2004-10-28 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung zum Bestimmen eines auf eine Welle ausgeübten Drehmoments
US7021160B2 (en) 2003-06-10 2006-04-04 Delphi Technologies, Inc. Apparatus for sensing position and/or torque
JP4671605B2 (ja) * 2004-01-13 2011-04-20 株式会社ジェイテクト トルク検出装置
DE102004023801A1 (de) * 2004-01-20 2005-08-25 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung zum Bestimmen eines Lenkwinkels und eines an einer Lenkwelle ausgeübten Drehmoments
WO2005068962A1 (de) * 2004-01-20 2005-07-28 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung zum bestimmen eines lenkwinkels und eines an einer lenkwelle ausgeübten drehmoments
US7174795B2 (en) * 2004-02-06 2007-02-13 Delphi Technologies, Inc. Integrated non-contacting torque and absolute position sensor for steering applications
EP1584908B1 (de) 2004-04-08 2011-11-16 Jtekt Corporation Drehmomentsensor und Verfahren zu seiner Herstellung
US7568400B2 (en) 2004-05-11 2009-08-04 Jtekt Corporation Torque detecting apparatus
FR2872896B1 (fr) 2004-07-09 2008-01-11 Moving Magnet Tech Capteur de position, notamment destine a la mesure de la torsion d'une colonne de direction
EP1621447B1 (de) * 2004-07-29 2013-09-25 Jtekt Corporation Drehmomentsensor und elektrische Servolenkung
DE102004055124B4 (de) 2004-11-10 2017-06-01 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Drehmomentsensor
JP4812303B2 (ja) 2005-01-20 2011-11-09 株式会社ジェイテクト トルク検出装置
DE102005011196A1 (de) * 2005-03-09 2006-09-14 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur Erfassung eines Differenzwinkels
DE102005018286A1 (de) * 2005-04-13 2006-10-19 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung zum Bestimmen eines auf eine Welle ausgeübten Drehmoments
DE102005031086A1 (de) 2005-07-04 2007-01-18 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung zur Erfassung eines Differenzwinkels
DE102005038514A1 (de) * 2005-07-29 2007-02-01 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Drehmomentsensor und Verfahren zu dessen Herstellung
FR2896035B1 (fr) * 2006-01-06 2009-01-16 Moving Magnet Tech Capteur de position magnetique de faible course, en particulier destine a la mesure de torsion d'une colonne de direction
JP2007187527A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Jtekt Corp トルク検出装置
JP2007212198A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Jtekt Corp トルク検出装置及びこれの製造方法
JP2007240496A (ja) * 2006-03-13 2007-09-20 Kayaba Ind Co Ltd トルクセンサ
JP4871014B2 (ja) * 2006-04-24 2012-02-08 カヤバ工業株式会社 トルクセンサ
JP5183036B2 (ja) * 2006-06-23 2013-04-17 株式会社ジェイテクト トルク検出装置及びヨーク組立体の製造方法
US7639004B2 (en) * 2007-07-23 2009-12-29 Gm Global Technology Operations, Inc. Apparatus for sensing angular displacement between first and second rotating shafts including flux collectors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008068339A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2100113A1 (de) 2009-09-16
US8286507B2 (en) 2012-10-16
US20100139419A1 (en) 2010-06-10
DE102007059364A1 (de) 2008-08-28
DE102007059361A1 (de) 2008-09-18
WO2008068334A1 (de) 2008-06-12
WO2008068339A1 (de) 2008-06-12
US20100313681A1 (en) 2010-12-16
US8087306B2 (en) 2012-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2102618A1 (de) Drehmomentsensoranordnung
EP2265902B1 (de) Induktiver drehwinkelsensor und verfahren zum betrieb eines induktiven drehwinkelsensors
EP2932217B1 (de) Vorrichtung mit einer drehmomentsensoreinrichtung und einer lenkwinkelsensoreinrichtung für ein kraftfahrzeug, und kraftfahrzeug
EP2743662B1 (de) Vorrichtung mit einer Drehmomentsensoreinrichtung und optional einer Lenkwinkelsensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP2748053B1 (de) Kombinierter lenkmoment-lenkwinkelsensor
WO2008092814A1 (de) Drehmomentsensor mit verminderter störanfälligkeit
EP2601493B1 (de) Drehmomentsensoranordnung mit indexmagnet
DE102012105963A1 (de) Drehwinkelsensor
EP0920113B1 (de) Gleichstrommotor
EP2350594A2 (de) Sensoreinrichtung zur drehmomentmessung in lenksystemen
EP2601494A1 (de) Sensoranordnung mit magnetischem index-encoder in einer lagerdichtung
EP2631608A2 (de) Drehgeber
EP2347221A1 (de) Vorrichtung zur erfassung eines drehwinkels eines drehbaren teils
WO1998008061A1 (de) Magnetischer positionssensor
EP0998658B1 (de) Magnetischer positionssensor
EP1424544B1 (de) Vorrichtung zum Bestimmen eines auf eine Welle ausgeübten Drehmoments
DE19731555B4 (de) Magnetischer Positionssensor
WO2015082512A2 (de) Hydrodynamische maschine mit messsystem
DE102008015274A1 (de) Sensorbaugruppe für eine Drehmoment- und/oder Drehwinkelsensoranordnung
DE102010005854B4 (de) Aktuator
DE102015209385A1 (de) Winkelsensor zur Erfassung von Drehwinkeln eines rotierenden Bauteils
DE102019124088A1 (de) Elektrische Maschine
WO2012076408A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur messung eines torsionswinkels
DE102012106908A1 (de) Drehmomentsensoreinrichtung für ein lenksystem

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20090707

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20120809

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20130319