EP3047239A1 - Sensor zum ausgeben eines elektrischen signals basierend auf einem zu erfassenden weg - Google Patents

Sensor zum ausgeben eines elektrischen signals basierend auf einem zu erfassenden weg

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Publication number
EP3047239A1
EP3047239A1 EP14808824.8A EP14808824A EP3047239A1 EP 3047239 A1 EP3047239 A1 EP 3047239A1 EP 14808824 A EP14808824 A EP 14808824A EP 3047239 A1 EP3047239 A1 EP 3047239A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
field
sensor
shaft
rotation
angle
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.)
Ceased
Application number
EP14808824.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan BRÜGGEMANN
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 EP3047239A1 publication Critical patent/EP3047239A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage

Definitions

  • a sensor for outputting an electrical signal based on a path to be detected
  • the invention relates to a sensor for outputting an electrical signal based on a path to be detected, in particular an angle and a method for producing a sensor, in particular of the angle sensor.
  • WO 2006/029 946 A1 discloses a sensor with a field transmitter element in the form of a transmitter magnet and an evaluation circuit for detecting a magnetic field emitted by the transmitter magnet.
  • the transmitter magnet can be moved over a path to be detected, such as a rotation angle, wherein the evaluation circuit detects the rotation angle based on the magnetic field emitted by the encoder magnet and outputs in an output signal.
  • the sensor is therefore also called an angle sensor.
  • a sensor for outputting an output signal dependent on a rotation angle comprises a shaft rotatable about the rotation angle, a rim encoder element rotationally fixed to one axial end of the shaft for outputting a physical measurement field and an evaluation circuit arranged at an air gap at a distance from the field sensor element for generating the output signal based on the physical measuring field, wherein the rim encoder element is designed such that the air gap is variable in dependence on the rotation angle.
  • the specified sensor is based on the consideration that the field-sensor element could be formed in a circle around an axis of rotation of the shaft. In this way, in each rotation angle of the shaft, a part of the field-generating element and thus of the
  • CONFIRMATION COPY physical measuring field are directed to the evaluation circuit, so that the rotation angle of the shaft would be detectable in principle over a complete rotation of the shaft.
  • the physical measuring field of a single range is sufficient
  • Feldpols which is emitted by the field element, not so that the evaluation circuit can detect the rotation angle of the shaft based on the physical field of view, because the physical field of view would have to change depending on the angle of rotation.
  • a dipole such as a magnet could be used as a field sensor element, in which the physical measuring field is composed of a superposition of two sub-fields, which are delivered from one field pole.
  • a field pole with its subfield dominates the physical measuring field so strongly that the other subfield no longer has any influence on the physical measuring field.
  • the physical measuring field can therefore continue to change in these rotation angle ranges depending on the angle of rotation, so that no clear detection of the rotation angle is possible.
  • a variable air gap between the field generator element and the evaluation circuit is used as a function of the angle of rotation within the scope of the specified sensor.
  • the evaluation circuit can generate an output signal which is dependent on the angle of rotation independently of whether or not the physical measuring field changes as a function of the angle of rotation.
  • variable air gap is defined as a function of the angle of rotation as the shortest distance between the field sensor element and the evaluation circuit.
  • the specified sensor includes the Field sensor element in the circumferential direction to the angle of rotation considered two, for example, the aforementioned field poles, wherein the variable air gap is the lowest, when one of the two field poles lies on a line through a rotation axis of the shaft and the evaluation circuit.
  • the largest signal jumps can be achieved in the evaluation signal depending on the rotation angle, so that the rotation angle can be detected with a maximum sensitivity.
  • variable air gap can be arbitrarily formed, for example, by an axially helical field transmitter element.
  • the variable air gap is formed by the use of at least one radially and / or axially protruding from the field sensor element projection.
  • the variable air gap should be realized by geometrical measures on the field-emitting element and / or on the evaluation circuit, which is technically feasible in terms of cost and time.
  • variable air gap is formed by at least two projections projecting radially and / or axially from the field generator element, which are arranged point-symmetrically with respect to each other. In this way, a symmetrical output signal can be output via the rotation angle, which is particularly easy to evaluate in terms of computation.
  • the projection in the direction of the angle of rotation is substantially equal to a detection range of the evaluation circuit in the direction of the angle of rotation. In this way, the occurrence of a constant output signal over a range of values of the rotation angle can be avoided even better.
  • the field-transmitting element is elliptical in the axial and / or radial direction as viewed from the shaft for the evaluation circuit.
  • the elliptical field generator element forms an output signal as a function of the angle of rotation, which approximates a sinusoidal shape and is largely free of harmonics. From such a sinusoidal signal, the rotation angle can be derived in a technically particularly simple manner.
  • the physical measuring field can be designed as desired.
  • the physical measuring field is a magnetic field.
  • the field-emitting element is therefore a magnet which can be used as a permanent magnet without electrical power supply in the sensor.
  • the field-emitting element is arranged axially spaced from the shaft and radially spaced from a rotational axis of the shaft, which can be represented on a particularly small space.
  • a method for producing a sensor configured for outputting an output signal dependent on a rotational angle comprises the steps of providing a shaft rotatable about the rotational angle injection molding of a device arranged to output a physical measuring field
  • Field encoder element to an axial end of the shaft, and arranging an evaluation circuit viewed from the shaft axially in front of the field generator element, which is adapted based on the physical measuring field to produce the output signal.
  • the specified method comprises the step of forming an anti-twist device at the axial end prior to injection of the field-transmitting element.
  • a material of the field sensor element sprayed onto the shaft comprises a filler in which magnetic particles are accommodated.
  • the senor is for output an output dependent on a rotation angle output signal one of the specified methods.
  • FIG. 1 is a schematic view of a vehicle with a chassis control system
  • FIG. 2 shows a sensor for detecting an acceleration between a wheel and a chassis in the vehicle of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of part of the sensor of FIG. 2;
  • FIG. Fig. 4 in a partial sectional view of a part of a shaft into which a field sensor element for the sensor of FIG. 2 is injectable, and
  • Fig. 5 in a partial sectional view of the part of the shaft of Fig. 4, to which the field-emitting element is molded for the sensor of Fig. 2, show.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a vehicle 2 with a chassis control system 4.
  • the suspension control system in a manner known for example from DE 10 2005 060 173 AI a control device 14, which receives in the present embodiment arranged on each wheel 8 angle sensors 16 rotation angle 18, which is a relative position of the corresponding wheel 8 against describe the chassis 6.
  • the angles of rotation 18 are transmitted in non-referenced output signals between the angle sensors 16 and the control device 14. Based on the differences of these angles of rotation 18, the control device 14 determines whether the chassis 6 moves in the vertical axis 10, that is, performs a lifting movement, or whether the chassis 6 wobbles or nods and controls.
  • control device 14 calculates one of these lifting, rolling and / or pitching counteracting counter-movement and controls with appropriate control signals 20 arranged on the wheels 8 active struts 22 to compensate with the chassis 6, this counter-movement.
  • active struts 22 for example, known from DE 101 22 542 B4 struts can be used.
  • a suitable nominal value 24 can be supplied to the control device.
  • FIG. 2 an example of an angle sensor 16 of FIG. 1 is shown.
  • the angle sensor 16 has a circuit housing 26 that can be connected in a stationary manner to the chassis 6 in the vertical axis 10.
  • a circuit housing 26 that can be connected in a stationary manner to the chassis 6 in the vertical axis 10.
  • not further visible mounting holes 27 are formed on the circuit housing 26 through which a not further shown fastening means, such as a screw can be performed.
  • an evaluation circuit 28 housed in the form of a to be described from a donor element in the form of a Magnet 30 receives a physical field in the form of a magnetic field 32. The magnet 30 is rejected by the evaluation circuit 28 with an air gap 31, which is dependent on the rotation angle 18 in the present embodiment. This will be discussed later.
  • the moving magnetic field 32 thus changes in dependence of the rotation angle 18 relative to the evaluation circuit 28 in its magnetic field strength, which detects the evaluation circuit 28 metrologically, for example via a known per se Hall element in the evaluation circuit 28 and at an output interface 46 in an angle of rotation 18 carrying not further shown output signal in the manner shown in Fig. 1 to the control device 14 can be transmitted.
  • the angle sensor 16 will be explained below with reference to FIG. 3 in more detail.
  • the magnet 30 in the present embodiment is elliptical.
  • the magnet 30 is constructed elliptical in the axis of rotation 37 of the encoder shaft 38 seen both in an axial cross section and in a radial cross section.
  • magnet 30 it would also be possible to magnet 30 but only in a radial or axial cross-section form elliptical.
  • the field poles which include a north pole 50 and a south pole 52 in the magnet 30, are separated in the present embodiment by the minor axes of the elliptical cross sections, so that the field poles 50, 52 in the present embodiment in the main vertex points 54 of the elliptically shaped magnet 30th lie.
  • the field poles could also be separated by the major axes of the elliptical cross sections.
  • the axis of rotation 37 of the encoder shaft 38 from the magnet 30 jump out. Accordingly, two projections 58 are formed by the elliptical formation of the magnet 30 in a radial cross section, which project in the axial direction of the axis of rotation 37 from the magnet 30 from. Due to the elliptical design of the magnet 30, the field poles 50, 52 are formed point-symmetrical to a point of symmetry 59 on the axis of rotation 37.
  • variable air gap 31 By the projections 56, 58 of the air gap 31 is formed variable in dependence of the rotation angle 18. This means that the shortest distance between the magnet 30 and the evaluation circuit 28 varies as a function of the angle of rotation 18.
  • the variable air gap 31 causes the magnetic field strength of the magnetic field 32 of the magnet 30 to be changed not only by the movement of the magnet 30 itself but also by this varying air gap 31 as a function of the angle of rotation 18.
  • the rotation angle 18 in the output signal output from the evaluation circuit 28 can be generated not only based on the movement of the magnet 30 itself but also based on the variation of the air gap 31.
  • the protruding projection 58 in the axial direction should fit in the circumferential direction of the rotation axis 37 and thus in the direction of the rotation angle 18 as accurately as possible in a detection range 60 of the evaluation circuit 28, in which the Magnetic field 32 of the magnet 30 is detected. In this way it is ensured that the variable air gap 31 changes in each position based on a change in the rotation angle 18 and leads to a change in the output signal from the evaluation circuit 28.
  • the magnet 30 may be molded onto the axial end 39 of the encoder shaft 38. 4, in which the encoder shaft 38 is shown in a state before the magnet 30 is molded onto the encoder shaft 38.
  • an elliptical and keptholtes retaining element 62 is formed in the present embodiment in which two walls 64 are added, which are to serve as rotation for the magnet 30.
  • a magnetic material is injected.
  • a magnetic material for example, as a filler, a plastic such as polyamide,
  • Polyphenylene sulfide or the like can be used.
  • a magnet powder for example based on hard ferrite or NdFeB-based, may be embedded in this plastic.
  • the magnetization of the injected material can be done directly during the injection or after the injection process is completed.
  • a magnet prepared beforehand for example, by sintering may be fastened, for example by gluing.
  • FIG. 5 an example of a molded magnet 30 is shown, in which the magnet 30 has an axially directed projection 58.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Es wird ein Sensor (16) zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel (18) abhängigen Ausgangssignals offenbart, umfassend eine um den Drehwinkel (18) drehbare Welle (34), ein drehfest an einem axialen Ende (39) der Welle (34) befestigtes Felgeberelement (30) zum Abgeben eines physikalischen Messfeldes (32) und eine mit einem Luftspalt (31) beabstandet zum Feldgeberelement (30) angeordnete Auswerteschaltung (28) zum Erzeugen des AusgabeSignals basierend auf dem physikalischen Messfeld (32), wobei das Felgeberelement (30) derart ausgebildet ist, dass der Luftspalt (31) in Abhängigkeit des Drehwinkels (18) veränderlich ist.

Description

Sensor zum Ausgeben eines elektrischen Signals basierend auf einem zu erfassenden Weg
Die Erfindung betrifft einen Sensor zum Ausgeben eines elektrischen Signals basierend auf einem zu erfassenden Weg, insbesondere eines Winkels und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors, insbesondere des Winkelsensors.
Aus der WO 2006 / 029 946 AI ist ein Sensor mit einem Feld- geberelement in Form eines Gebermagneten und einer Auswertschaltung zur Erfassung eines vom Gebermagneten abgegebenen Magnetfeldes bekannt. Der Gebermagnet kann über einen zu erfassenden Weg, wie beispielsweise einen Drehwinkel bewegt werden, wobei die Auswerteschaltung den Drehwinkel basierend auf dem vom Gebermagneten abgegebenen Magnetfeld erfasst und in einem Ausgabesignal ausgibt. Der Sensor wird daher auch Winkelsensor genannt .
Es ist Aufgabe der Erfindung, den bekannten Sensor zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche . Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Sensor zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen Ausgangssignals eine um den Drehwinkel drehbare Welle, ein drehfest an einem axialen Ende der Welle befestigtes Felgeberelement zum Abgeben eines physikalischen Messfeldes und eine mit einem Luftspalt beabstandet zum Feldgeberelement angeordnete Auswerteschaltung zum Erzeugen des Ausgäbesignals basierend auf dem physikalischen Messfeld, wobei das Felgeberelement derart ausgebildet ist, dass der Luftspalt in Abhängigkeit vom Drehwinkel veränderlich ist. Dem angegebenen Sensor liegt die Überlegung zugrunde, dass das Feldgeberelement kreisförmig um eine Drehachse der Welle umlaufend ausgebildet werden könnte. Auf diese Weise würde in jedem Drehwinkel der Welle ein Teil des Feldgeberelements und damit des
BESTÄTIGUNGSKOPIE physikalischen Messfeldes auf die Auswerteschaltung gerichtet werden, so dass der Drehwinkel der Welle prinzipiell über eine vollständige Drehung der Welle erfassbar wäre. Andererseits reicht jedoch das physikalische Messfeld eines einzigen
Feldpols, das vom Feldgeberelement abgegeben wird, nicht aus, damit die Auswerteschaltung den Drehwinkel der Welle basierend auf dem physikalischen Messfeld erkennen kann, denn das physikalische Messfeld müsste sich im Abhängigkeit des Drehwinkels verändern .
Dazu könnte zwar ein Dipol, wie beispielsweise ein Magnet, als Feldgeberelement eingesetzt werden, bei dem sich das physikalische Messfeld aus einer Überlagerung zweier Teilfelder zusammensetzt, die aus je einem Feldpol abgegeben werden. Bei bestimmten Drehwinkeln dominiert jedoch ein Feldpol mit seinem Teilfeld das physikalische Messfeld so stark, dass das andere Teilfeld keinen Einfluss mehr auf das physikalische Messfeld hat . Das physikalische Messfeld kann sich daher in diesen Drehwinkelbereichen weiterhin in Abhängigkeit des Drehwinkels nicht verändern, so dass keine eindeutige Erfassung des Drehwinkels möglich ist.
Um die eindeutige Erfassung dennoch zu ermöglichen, wird im Rahmen des angegebenen Sensors ein variabler Luftspalt zwischen dem Feldgeberelement und der Auswerteschaltung in Abhängigkeit des Drehwinkels verwendet. Auf diese Weise wird nicht nur das physikalische Messfeld selbst, sondern auch seine Wirkung, die es auf die Auswerteschaltung hat in Abhängigkeit des Drehwinkels variiert. Dadurch kann die Auswerteschaltung ein vom Drehwinkel abhängiges Ausgangssignal unabhängig davon erzeugen, ob sich das physikalische Messfeld in Abhängigkeit des Drehwinkels verändert, oder nicht.
Der veränderliche Luftspalt ist dabei in Abhängigkeit des Drehwinkels als kürzester Abstand zwischen dem Feldgeberelement und der Auswerteschaltung definiert.
In einer Weiterbildung des angegebenen Sensors umfasst das Feldgeberelement in Umfangsrichtung zum Drehwinkel betrachtet zwei, beispielsweise der zuvor genannten Feldpole, wobei der veränderliche Luftspalt am geringsten ist, wenn einer der beiden Feldpole auf einer Linie durch eine Drehachse der Welle und die Auswerteschaltung liegt. Auf diese Weise können im Auswertesignal abhängig vom Drehwinkel die größten Signalsprünge erreicht werden, so dass der Drehwinkel mit einer maximalen Sensitivität erfassbar ist.
Der veränderliche Luftspalt kann dabei beliebig, beispielsweise durch ein axial schraubenförmig verlaufendes Feldgeberelement ausgebildet werden. In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Sensors wird der veränderliche Luftspalt durch die Verwendung wenigstens eines radial und/oder axial vom Feldgeberelement abragenden Vorsprungs ausgebildet. Zweckmäßigerweise sollte der veränderliche Luftspalt durch geometrische Maßnahmen am Feldgeberelement und/oder an der Auswerteschaltung realisiert werden, was herstellungstechnisch kosten- und zeitneutral umsetzbar ist.
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Sensors ist der veränderliche Luftspalt durch wenigstens zwei radial und/oder axial vom Feldgeberelement abragende Vorsprünge ausgebildet, die zueinander punktsymmetrisch angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich ein symmetrisches Ausgangssignal über den Drehwinkel ausgeben, das rechentechnisch besonders einfach auswertbar ist.
In einer noch anderen Weiterbildung des angegebenen Sensors ist der Vorsprung in Richtung des Drehwinkels im Wesentlichen gleich einem Erfassungsbereich der Auswerteschaltung in Richtung des Drehwinkels . Auf diese Weise kann das Auftreten eines konstanten AusgangsSignals über einen Wertebereich des Drehwinkels noch besser vermieden werden. In einer alternativen Weiterbildung des angegebenen Sensors ist das Feldgeberelement von der Welle aus zur Auswerteschaltung betrachtet in axialer und/oder radialer Richtung elliptisch ausgebildet. Das elliptoide Feldgeberelement formt ein Aus- gangssignal in Abhängigkeit des Drehwinkels, das einer Sinusform angenähert und weitestgehend frei von Oberschwingungen ist. Aus einem derartigen sinusförmigen Signal lässt sich der Drehwinkel in technisch besonders einfacher Weise ableiten.
Das physikalische Messfeld kann beliebig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist das physikalische Messfeld ein magnetisches Feld. In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Sensors ist das Feldgeberelement ein daher Magnet, der als Dauermagnet ohne elektrische Energieversorgung in dem Sensor eingesetzt werden kann.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Sensors ist das Feldgeberelement axial beabstandet zur Welle und radial beabstandet zu einer Drehachse der Welle angeordnet, was sich auf einem besonders geringen Bauraum darstellen lässt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen AusgangsSignals eingerichteten Sensors , insbesondere eines der vorstehenden Sensoren, die Schritte Bereitstellen einer um den Drehwinkel drehbaren Welle Anspritzen eines zum Ausgeben eines physikalischen Messfeldes eingerichteten
Feldgeberelementes an ein axiales Ende der Welle, und Anordnen einer Auswerteschaltung von der Welle aus gesehen axial vor dem Feldgeberelement, die eingerichtet ist basierend auf dem physikalischen Messfeld das Ausgangssignal zu erzeugen.
In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Ausbilden einer Verdrehsicherung am axialen Ende vor dem Anspritzen des Feldgeberelementes .
In einer noch anderen Weiterbildung des angegeben Verfahrens umfasst ein an die Welle angespritzes Material des Feldge- berelementes einen Füllstoff, in dem magnetische Partikel aufgenommen sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist Sensor zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel abhängigen Ausgangssignals einem der angegebenen Verfahren hergestellt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei :
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein Fahrzeug mit einem Fahrwerksregelsystem,
Fig. 2 einen Sensor zum Erfassen einer Beschleunigung zwischen einem Rad und einem Fahrwerk in dem Fahrzeug der Fig. 1,
Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht einen Teil des Sensors aus der Fig. 2 ; Fig. 4 in einer teilweisen Schnittdarstellung einen Teil einer Welle, in die ein Feldgeberelement für den Sensor der Fig . 2 anspritzbar ist, und
Fig. 5 in einer teilweisen Schnittdarstellung den Teil der Welle aus Fig. 4, an die das Feldgeberelement für den Sensor der Fig. 2 angespritzt ist, zeigen.
In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die in einer schematischen Ansicht ein Fahrzeug 2 mit einem Fahrwerksregelsystem 4 zeigt.
Im Rahmen dieses Fahrwerksregelsystem 4 sollen Hub-, Nick und Wankbewegungen eines Chassis 6 gegenüber einer nicht weiter dargestellten Straße, auf der ortsfest Räder 8 des Fahrzeuges 2 in einer Hochachse 10 ortsfest rollen minimiert werden, um die Fahreigenschaften des Fahrzeuges 2 beim Fahren in einer Fahrtrichtung 12 zu verbessern.
Dazu weist das Fahrwerksregelsystem in einer beispielsweise aus der DE 10 2005 060 173 AI bekannten Weise eine Steuervor- richtung 14 auf, die in der vorliegenden Ausführung aus an jedem Rad 8 angeordneten Winkelsensoren 16 Drehwinkel 18 empfängt, die eine relative Lage des entsprechenden Rades 8 gegenüber dem Chassis 6 beschreiben. Die Drehwinkel 18 werden dabei in nicht weiter referenzierten Ausgangssignalen zwischen den Winkel- sensoren 16 und der Steuervorrichtung 14 übertragen. Basierend auf den Differenzen dieser Drehwinkel 18 bestimmt die Steuervorrichtung 14, ob das Chassis 6 sich in der Hochachse 10 bewegt, also eine Hubbewegung ausführt, oder ob das Chassis 6 wankt oder nickt und steuert. In diesem Fall berechnet die Steuervorrichtung 14 eine dieser Hub-, Wank- und/oder Nickbewegung entgegenwirkenden Gegenbewegung und steuert mit geeigneten Steuersignalen 20 an den Rädern 8 angeordnete aktive Federbeine 22 an, um mit dem Chassis 6 diese Gegenbewegung auszugleichen. Als aktive Federbeine 22 können beispielsweise die aus der DE 101 22 542 B4 bekannten Federbeine verwendet werden .
Um durch die Straßenlage bedingte Hub-, Wank- und/oder Nickbewegungen beispielsweise bei einer Kurvenfahrt zu berück- sichtigen, kann der Steuervorrichtung ein geeigneter Sollwert 24 zugeführt werden.
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Beispiel für einen Winkelsensor 16 aus Fig. 1 gezeigt ist.
Der Winkelsensor 16 weist in der vorliegenden Ausführung einen in der Hochachse 10 ortsfest mit dem Chassis 6 verbindbares Schaltungsgehäuses 26 auf . Dazu sind an dem Schaltungsgehäuse 26 nicht weiter sichtbare Befestigungsbohrungen 27 ausgebildet, durch das ein nicht weiter gezeigtes Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Schraube geführt werden kann. In dem Schaltungsgehäuse 26 ist eine Auswerteschaltung 28, eingehaust, die von einem noch zu beschreibenden Geberelement in Form eines Magneten 30 ein physikalisches Feld in Form eines Magnetfeldes 32 empfängt. Der Magnet 30 ist dabei von der Auswerteschaltung 28 mit einem Luftspalt 31 beanstandet, der in der vorliegenden Ausführung vom Drehwinkel 18 abhängig ist. Darauf wird an späterer Stelle näher eingegangen. Durch eine Durchgangsöffnung 34 des Schaltungsgehäuses 26 ist eine um eine Drehachse 37 drehbare Geberwelle 38 aufgenommen, an der der Magnet 30 an einem axialen Ende 39 gehalten ist. Vom dem dem Magneten 30 gegenüberliegenden axialen Ende 40 des Geberge- häuses 38 ragt rechtwinklig ein Hebel 41 ab, an dessem radialen Ende eine Befestigungsbohrung 42 ausgebildet ist, an der der Winkelsensor 16 in der Hochachse 10 ortsfest mit einem der Räder 6 verbindbar ist. Bewegt sich das entsprechende Rad 6 in der Hochachse 10 gegenüber dem Chassis 6, so bewegt das Rad 6 auch den Hebel 41 und verdreht damit die Geberwelle 38 gegenüber dem Schaltungsgehäuse 26 mit dem zu übertragenden Drehwinkel 16. Damit bewegt sich auch Magnetfeld 32 gegenüber der Auswerteschaltung 28 mit dem Drehwinkel 18. Das sich bewegende Magnetfeld 32 ändert sich damit in Abhängigkeit des Drehwinkels 18 gegenüber der Aus- werteschaltung 28 in seiner magnetischen Feldstärke, was von der Auswerteschaltung 28 messtechnisch beispielsweise über ein an sich bekanntes Hall-Element in der Auswerteschaltung 28 erfasst und an einer Ausgabeschnittstelle 46 in einem den Drehwinkel 18 tragenden nicht weiter dargestellten Ausgangssignal in der in Fig. 1 gezeigten Weise an die Steuervorrichtung 14 übertragen werden kann. Der Winkelsensor 16 soll nachstehend anhand der Fig. 3 näher erläutert werden.
Wie in Fig. 3 zu sehen, ist der Magnet 30 in der vorliegenden Ausführung elliptisch ausgeführt. Dabei ist der Magnet 30 in der Drehachse 37 der Geberwelle 38 gesehen sowohl in einem axialen Querschnitt als auch in einem radialen Querschnitt elliptisch aufgebaut. Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich, den Magneten 30 aber auch nur in einem radialen oder axialen Querschnitt elliptisch auszubilden.
Die Feldpole, die bei dem Magneten 30 einen Nordpol 50 und einen Südpol 52 umfassen, werden in der vorliegenden Ausführung durch die Nebenachsen der elliptischen Querschnitte getrennt, so dass die Feldpole 50, 52 in der vorliegenden Ausführung in den Hauptscheitelpunkten 54 des elliptisch geformten Magneten 30 liegen. Alternativ könnten die Feldpole jedoch auch durch die Hauptachsen der elliptischen Querschnitte getrennt sein.
Durch elliptische Ausbildung des Magneten 30 im axialen
Querschnitt des Magneten 30 werden an dem Magneten 30 zwei axiale Vorsprünge 56 ausgebildet, die in radialer Richtung der
Drehachse 37 der Geberwelle 38 vom Magneten 30 aus hervor- springen. Entsprechend wird durch die elliptische Ausbildung des Magneten 30 in einem radialen Querschnitt zwei Vorsprünge 58 ausgebildet, die in axialer Richtung der Drehachse 37 vom Magneten 30 aus hervorspringen. Durch die elliptische Ausbildung des Magneten 30 sind die Feldpole 50, 52 punktsymmetrisch zu einem Symmetriepunkt 59 auf der Drehachse 37 ausgebildet.
Durch die Vorsprünge 56, 58 wird der Luftspalt 31 in Abhängigkeit des Drehwinkels 18 variabel ausgebildet. Das heißt, dass der kürzeste Abstand zwischen dem Magneten 30 und der Auswerte- Schaltung 28 in Abhängigkeit des Drehwinkels 18 variiert. Der variable Luftspalt 31 bewirkt, dass die magnetische Feldstärke des Magnetfeldes 32 des Magneten 30 nicht nur durch die Bewegung des Magneten 30 selbst sondern auch durch diesen variierenden Luftspalt 31 in Abhängigkeit des Drehwinkels 18 verändert wird. Damit kann der Drehwinkel 18 in dem aus der Auswerteschaltung 28 ausgegebenen Ausgangssignal nicht nur basierend auf der Bewegung des Magneten 30 selbst sondern auch basierend auf der Variation des Luftspaltes 31 erzeugt werden. Insbesondere der in axialer Richtung hervorspringende Vorsprung 58 sollte in Umfangsrichtung der Drehachse 37 und damit in Richtung des Drehwinkels 18 möglichst genau in einen Erfassungsbereich 60 der Auswerteschaltung 28 passen, in dem das Magnetfeld 32 des Magneten 30 erfasst wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich der variable Luftspalt 31 in jeder Lage basierend auf einer Veränderung des Drehwinkels 18 verändert und zu einer Änderung im Ausgangssignal aus der Auswerteschaltung 28 führt .
Der Magnet 30 kann das axiale Ende 39 der Geberwelle 38 angespritzt sein. Dazu wird zunächst auf die Fig. 4 Bezug genommen, in der die Geberwelle 38 in einem Zustand gezeigt ist, bevor der Magnet 30 an die Geberwelle 38 angespritzt ist.
Am axialen Ende 39 der Geberwelle 38 ist in der vorliegenden Ausführung ein elliptisches und ausgeholtes Halteelement 62 ausgebildet in dem zwei Wände 64 aufgenommen sind, die als Verdrehsicherung für den Magneten 30 dienen sollen.
In dieses ausgehölte Halteelement 62 wird ein magnetischer Werkstoff eingespritzt. Als magnetischer Werkstoff kann beispielsweise als Füllstoff ein Kunststoff wie Polyamid,
Polyphenylensulfid oder ähnliches verwendet werden. In diesen Kunststoff kann ein Magnetpulver, beispielsweise auf Hart- ferritbasis oder auf NdFeB-Basis eingebettet sein. Die Magnetisierung des eingespritzten Materials kann dabei direkt bei der Einspritzung oder danach erfolgen, wenn der Einspritzvorgang bereits abgeschlossen ist.
Alternativ kann am axialen Ende 39 der Geberwelle 38 ein vorab beispielsweise durch Sintern hergestellter Magnet zum Beispiel durch Kleben befestigt werden.
In Fig. 5 ist ein Beispiel für einen angespritzten Magneten 30 gezeigt, in dem der Magnet 30 einen axial ausgerichteten Vorsprung 58 aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Sensor (16) zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel (18) abhängigen Ausgangssignals umfassend
eine um den Drehwinkel (18) drehbare Welle (34) ,
ein drehfest an einem axialen Ende (39) der Welle (34) befestigtes Feldgeberelement (30) zum Abgeben eines physikalischen, Messfeldes (32) und
eine mit einem Luftspalt (31) beabstandet zum Feldgeberelement (30) angeordnete Auswerteschaltung (28) zum Erzeugen des Ausgabesignals basierend auf dem physikalischen
Messfeld (32) ,
wobei das Feldgeberelement (30) derart ausgebildet ist, dass der Luftspalt (31) in Abhängigkeit des Drehwinkels (18) veränderlich ist.
2. Sensor (16) nach Anspruch 1, wobei der veränderliche
Luftspalt (31) in Abhängigkeit des Drehwinkels (18) als kür- zester Abstand zwischen dem Feldgeberelement (30) und der Auswerteschaltung (28) definiert ist.
3. Sensor (16) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Feldgeberelement (30) in Umfangsrichtung zum Drehwinkel (18) betrachtet zwei Feldpole (50, 52) umfasst und der veränderliche Luftspalt (31) am geringsten ist , wenn einer der beiden Feldpole (50, 52) parallel zu einer Linie durch eine Drehachse (37) der Welle (38) und die Auswerteschaltung 28 liegt.
4. Sensor (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der veränderliche Luftspalt (31) durch wenigstens einen radial und/oder axial vom Feldgeberelement (30) abragenden Vorsprung (56, 58) ausgebildet ist.
5. Sensor (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der veränderliche Luftspalt (31) durch wenigstens zwei radial und/oder axial vom Feldgeberelement abragende Vorsprünge (56, 58) ausgebildet ist, die zueinander punktsymmetrisch (59) angeordnet sind.
6. Sensor (16) nach einem Ansprüche 4 oder 5, wobei der Vorsprung (56, 58) im Wesentlichen gleich einem Erfassungsbe- reich (60) der Auswerteschaltung (28) in Richtung des Drehwinkels (18) ist.
7. Sensor (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Feldgeberelement (30) von der Welle (38) aus zur Auswerte- Schaltung (28) betrachtet in axialer und/oder radialer Richtung elliptisch ausgebildet ist.
8. Sensor (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Feldgeberelement (30) ein Magnet (30) ist.
9. Sensor (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Feldgeberelement (30) axial beabstandet zur Welle (38) und radial beabstandet zu einer Drehachse (37) der Welle (38) angeordnet ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines zur Ausgabe eines von einem Drehwinkel (18) abhängigen Ausgangssignals eingerichteten Sensors (16) , insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend
- Bereitstellen einer um den Drehwinkel (18) drehbaren Welle (38) ,
Anspritzen eines zum Ausgeben eines physikalischen
Messfeldes (32) eingerichteten Feldgeberelementes (30) an ein axiales Ende (39) der Welle (38) , so dass mit dem Feldgeber- element (32) basierend auf dem Drehwinkel (18) das physikalische Messfeld (32) abgebbar ist, und
Anordnen einer Auswerteschaltung (28) von der Welle (38) aus gesehen axial vor dem Feldgeberelement (30) , die eingerichtet ist basierend auf dem physikalischen Messfeld (32) das Ausgangssignal zu erzeugen.
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