EP4370874A1 - Vorrichtung zur berührungslosen erfassung von bewegungen - Google Patents

Vorrichtung zur berührungslosen erfassung von bewegungen

Info

Publication number
EP4370874A1
EP4370874A1 EP22729437.8A EP22729437A EP4370874A1 EP 4370874 A1 EP4370874 A1 EP 4370874A1 EP 22729437 A EP22729437 A EP 22729437A EP 4370874 A1 EP4370874 A1 EP 4370874A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spatial direction
sections
transmitter device
spatial
transmitter
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.)
Pending
Application number
EP22729437.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Mock
Radoslav RÁBIK
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4370874A1 publication Critical patent/EP4370874A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • G01D5/244—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451—Incremental encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • 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
    • G01D5/142—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 using Hall-effect devices
    • G01D5/145—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 using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/50—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring linear speed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/091—Constructional adaptation of the sensor to specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • H01F13/003—Methods and devices for magnetising permanent magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7869—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted with a cylindrical portion to the inner surface of the outer race and having a radial portion extending inward
    • F16C33/7879—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted with a cylindrical portion to the inner surface of the outer race and having a radial portion extending inward with a further sealing ring
    • F16C33/7883—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted with a cylindrical portion to the inner surface of the outer race and having a radial portion extending inward with a further sealing ring mounted to the inner race and of generally L-shape, the two sealing rings defining a sealing with box-shaped cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7889—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to an inner race and extending toward the outer race

Definitions

  • the invention relates to a device for contactless detection of rotational or linear movements with a stationary magnetoresistive sensor and a transmitter device, the transmitter device having oppositely magnetized sections alternately along a trajectory extending in a first spatial direction, the magnetic poles of which are in a direction in the first spatial direction orthogonal second spatial direction, the sensor being spaced apart from the transmitter device by a gap in the second spatial direction, and the sections of the transmitter device extending in a third spatial direction orthogonal to the first and second spatial directions.
  • Such devices are known from the prior art and are used in example for detecting rotational movements of roller bearings or vehicle wheels. This creates a magnetic field between the alternately magnetized sections, which has field components in all spatial directions.
  • the sensor sees sinusoidal amplitudes of all three field components.
  • the movement is determined based on the magnetic field components detected by the sensor in the first spatial direction.
  • the dimensions of the transmitter device can be predetermined by the fact that it fulfills other functions in addition to its function as a transmitter device.
  • elastomers are used for sealing in roller bearings, which are also determined by magnetization to be transmitter devices.
  • the particular geometric requirements for these components result from the further function on the one hand and from the property as a transmitter device on the other hand.
  • the positioning of the sensor cannot be freely selected due to the limited installation space.
  • the positioning of the sensor relative to the extension of the transmitter device in the third spatial direction is important insofar as there are magnetic field components in the third spatial direction, particularly in the edge area of this extension - the so-called transverse field - which make it easier to detect the magnetic field components. components can interfere in the first spatial direction. Insofar as the aforementioned geo metric requirements lead to an unfavorable positioning of the sensor relative to the extension of the transmitter device due to the further function and this therefore sees a strong transverse field, reliable detection of the rotational movement is disadvantageously not given.
  • a device as described above is known from DE 102007023385 A1, in which the sensor can be arranged perpendicularly or parallel to a plane in the first and the third spatial direction or in any angular position in between.
  • the object of the present invention consists in proposing a device for the contactless detection of rotational or linear movements, in which the movement can be reliably detected.
  • the object is solved by the subject matter of patent claim 1.
  • the object is solved by the subject matter of patent claim 9 and by a method according to patent claim 10. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.
  • a device is characterized in that the sections of the transmitter device are magnetized over a length in the third spatial direction that is shorter than their extension in the third spatial direction.
  • the geometry of the transmitter device can be determined by other geometric requirements, such as a sealing function, while the magnetized length can be adapted to the sensor position in order to position the sensor as favorably as possible in the resulting magnetic field.
  • the magnetized length can be selected as desired and can thus be adapted to any installation situation of the transmitter device and the sensor.
  • the first spatial direction is preferably a circumferential direction
  • the second spatial direction is an axial direction
  • the third spatial direction is a radial direction of a cylindrical coordinate system.
  • Such a device is suitable for detecting rotational movements.
  • the first spatial direction is an x-direction
  • the second spatial direction is a z-direction
  • the third spatial direction is a y-direction of a Cartesian coordinate system.
  • Such a device is suitable for detecting linear movement.
  • the transmitter device is a component of a roller bearing.
  • the transmitter device is particularly preferably such a component that in the roller bearing already fulfills another function and to which the function of a transmitter device is assigned in addition to the other function by magnetization.
  • the transmitter device is a seal of the roller bearing. Such a seal is largely determined by its sealing function in terms of its geometry, so that a particular advantage of the invention consists in decoupling the magnetized geometry from the external geometry of the tanning device, as described above.
  • the transmitter device is arranged on a surface of the roller bearing whose surface normal points in an axial direction.
  • the first spatial direction is then preferably a circumferential direction
  • the second spatial direction is an axial direction
  • the third spatial direction is a radial direction of a cylindrical coordinate system.
  • the sensor can advantageously be arranged next to the roller bearing in the axial direction.
  • the transmitter device can be arranged on a surface of the roller bearing whose surface normal points in a radial direction.
  • the first spatial direction is then preferably a circumferential direction
  • the second spatial direction is a radial direction
  • the third spatial direction is an axial direction of a cylindrical coordinate system.
  • the sensor can then be arranged radially on the outside of the roller bearing.
  • the transmitter device is particularly preferably formed from an elastomer.
  • the transmitter device is a seal of a roller bearing and is made of an elastomer.
  • elastomers can be used for complex geometries and magnetized in a simple manner. They are also suitable for forming seals.
  • the magnetoresistive area of the sensor is arranged centrally in the third spatial direction or directly adjacent to the center of the magnetized length of the sections of the transmitter device.
  • the magnetoresistive area of the sensor is the area in the third spatial direction in which the magnetic field components are detected by the sensor. In the sense of the invention, the arrangement is to be understood as central if there are slight deviations from a precise central position.
  • the position is also considered centered if it is 5%, 10%, or 15% of the magnetized length from the exact center.
  • a minimum of the amplitude of the magnetic field components in the third spatial direction is usually to be expected, particularly in the case of a uniform design of the transmitter device in the third spatial direction.
  • this minimum is to be expected to be directly adjacent to the center.
  • the sensor can be positioned in the middle or immediately adjacent to the middle by selecting the magnetized length and positioning it.
  • the transmitter device can be magnetized in the third spatial direction, optionally from one of its edges to a point along its extension.
  • the magnetized length can also be spaced from the edges of the extension on both sides.
  • Another aspect of the invention relates to a roller bearing with a device as described above.
  • Such a device also has the advantages mentioned with regard to the device described above.
  • a further aspect of the invention relates to a method for producing such a device.
  • Such a method is characterized in that a tool provided for magnetizing the encoder device extends over the length to be magnetized, which is shorter than the extension of the sections of the encoder device. direction in the third spatial direction. In this way, the length to be magnetized is determined and can be reliably generated.
  • a fundamental advantage of the invention in terms of production is that a large number of sensor positions can be realized with one and the same geometry of the transmitter device. It is therefore not necessary to adapt the tool for producing the transmitter device.
  • Figure 1 shows a device according to the invention in a first embodiment in a plan view
  • Figure 2 shows a device according to the invention in a second embodiment in a perspective view
  • FIG. 3a shows an exemplary diagram representation of the maximum amplitude of the magnetic field component in the first spatial direction
  • FIG. 3b shows an exemplary diagram representation of the maximum amplitude of the magnetic field component in the second spatial direction
  • FIG. 3c shows an exemplary diagram representation of the maximum amplitude of the magnetic field component in the third spatial direction
  • FIG. 4a shows a sectional illustration of a section of the transmitter device in an embodiment according to the prior art
  • FIG. 4b shows a sectional illustration of a section of the transmitter device in a first embodiment according to the invention
  • FIG. 4c shows a sectional view of a section of the transmitter device in a second embodiment according to the invention
  • FIG. 4d shows a sectional illustration of a section of the transmitter device in a third embodiment according to the invention
  • FIG. 5 shows an exemplary diagram representation of the maximum amplitude of the magnetic field component in the third spatial direction in various embodiments according to the prior art and according to the invention
  • FIG. 6a a component of a rolling bearing according to the prior art in a perspective view
  • FIG. 6b shows a component of a roller bearing according to the invention in a first embodiment in a perspective view
  • FIG. 6c shows a component of a roller bearing according to the invention in a second embodiment in a perspective view.
  • Figure 1 shows a device 100 according to the invention with a transmitter device 2, which along a trajectory in a first spatial direction 3.1, which is a circumferential direction here, alternately oppositely magnetized sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4,
  • Sections 2.1, 2.3, 2.5 are shown hatched, which indicates a first polarity.
  • sections 2.1, 2.3, 2.5 with the first polarity there is a north pole in the second spatial direction 3.2, which is an axial direction here and runs into the plane of the drawing, on the side facing the viewer and a south pole on the side facing away.
  • the sections 2.2, 2.4 lying in between have a north pole on the side facing away from the viewer and a south pole on the side facing them.
  • a radial direction is provided as the third spatial direction 3.3.
  • the transmitter device 2 or its sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 have an extension F1 in this third spatial direction 3.3.
  • the 1 also shows a sensor 4 which has connection contacts 4.1, 4.2 arranged thereon.
  • the sensor 4 is arranged in the second spatial direction 3.2 above the transmitter device 2 and is spaced from it by an air gap.
  • the sensor 4 is designed to detect the magnetic field components between the sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in the first spatial direction 3.1.
  • Figure 2 shows another embodiment of the device 200 according to the invention with a transmitter device 2 with sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 and with a sensor 4.
  • the sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 are in the first spatial direction 3.1, the here is an axial direction, arranged in series.
  • the second rough direction 3.2 and the third spatial direction 3.3 are perpendicular to the first spatial direction 3.1.
  • FIG. 2 shows amplitudes of magnetic field components in the first spatial direction 3.1 and the second spatial direction 3.2 at the sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 along an axial center line 5, which in turn result from the alternating opposite magnetization.
  • FIGS. 3a, 3b, 3c show the profile of the amplitudes of magnetic field components when scanned in the first spatial direction 3.1 over the extension H of the sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in the third spatial direction 3.3 in a known from the prior art Magnetization over the entire extent H.
  • FIG. 3a shows the amplitude of the magnetic field component in the first spatial direction 3.1. This is largely constant at a sufficient distance from the edges of the extension H and falls towards the edges.
  • the amplitude of the magnetic field component runs approximately the same in the second spatial direction 3.2, which is shown in FIG. 3b.
  • the amplitude of the magnetic field component in the third spatial direction 3.3 which is shown in FIG. 3c, behaves in the opposite way. It is particularly pronounced in areas near the edges of the extension H and has a minimum approximately in the middle.
  • the magnetic field component in the third spatial direction 3.3 can interfere with the desired detection of the magnetic field component in the first spatial direction 3.1.
  • a sensor 4 should preferably detect the magnetic field components in an area with a high amplitude in the first spatial direction 3.1 and lower Capture amplitude in the third spatial direction 3.3 to ensure reliable detection.
  • FIGS. 3a, 3b, 3c A projection of a magnetoresistive region S of the sensor 4 is also shown in FIGS. 3a, 3b, 3c. This corresponds to the reading range of the sensor 4 when the sensor 4 is in a predetermined position. As can be seen from FIG is exposed in the third spatial direction 3.3.
  • Figures 4a, 4b, 4c, 4d show one of the sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in a sectional view, with the first spatial direction 3.1 being perpendicular to the plane of the drawing.
  • the magnetized length M.1, M.2, M.3, M.4 of the sections 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in the third spatial direction 3.3 is represented by hatching.
  • section 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 is magnetized over its entire extent H.
  • the magnetized length M.2, M.3 is, according to the invention, shorter than the extension H, specifically it ends on one side before the end of the extension H.
  • the magnetized length M .4 according to the invention shorter than the extension H, but ends on both sides before the respective end of the extension H.
  • FIG. 5 compares the statements of FIGS. 4a, 4b, 4c in a diagram according to FIG. 3c, which shows the amplitude of the magnetic field component in the third spatial direction 3.3 over the extension H.
  • a first graph 7.1 corresponds to the magnetic field component in the third spatial direction 3.3 with a magnetized length M.1 according to FIG. 4a
  • a second graph 7.2 corresponds to the magnetic field component in the third spatial direction 3.3 with a magnetized length M.2 according to FIG. 4b
  • FIGS. 4a, 4b, 4c are shown superimposed with different hatchings below the diagram.
  • FIG. 5 again shows a projection of the magnetoresistive area S of the sensor.
  • the respective maximum amplitude of the magnetic field component in the third spatial direction 3.3 is lowest in an embodiment according to FIG. 4c (item 6.3).
  • the embodiment according to FIG. 4b there is already a lower maximum amplitude than in the embodiment according to the prior art (item 6.1).
  • FIGS. 6a, 6b, 6c each show a transmitter device 2 according to the invention with sections 2.1, 2.2, 2.3, the transmitter device 2 here being a seal on a component 8 of a roller bearing.
  • the seal is in particular formed from a magnetizable elastomer.
  • the transmitter device 2 is magnetized over its entire extent F1, corresponding to FIG. 4a and thus according to the prior art.
  • the encoder device 2 is magnetized over a length M.2, corresponding to FIG. 4b, and over a length M.3 in FIG. 6c, corresponding to FIG. 4c.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100, 200) zur berührungslosen Erfassung von Rotations- oder Linearbewegungen mit einem ortsfesten magnetoresistiven Sensor (4) und einer Gebereinrichtung (2), wobei die Gebereinrichtung (2) entlang einer sich in einer ersten Raumrichtung (3.1) erstreckenden Trajektorie abwechselnd gegensätzlich magnetisierte Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) aufweist, deren magnetische Pole sich in einer auf der ersten Raumrichtung (3.1) orthogonal stehenden zweiten Raumrichtung (3.2) gegenüberliegen, wobei der Sensor (4) in der zweiten Raumrichtung (3.2) von der Gebereinrichtung (2) um einen Spalt beabstandet ist, und wobei die Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) der Gebereinrichtung (2) eine Erstreckung (H) in einer auf der ersten und zweiten Raumrichtung (3.1, 3.2) orthogonal stehenden dritten Raumrichtung (3.3) aufweisen. Um bei einer solchen Vorrichtung (100, 200) die Bewegung sicher zu erfassen, wird vorgeschlagen, dass die Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) der Gebereinrichtung (2) über eine Länge (M.2, M.3, M.4) in der dritten Raumrichtung (3.3) magnetisiert sind, die kürzer ist als deren Erstreckung (H) in der dritten Raumrichtung (3.3).

Description

Vorrichtung zur berührunqslosen Erfassung von Bewegungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Rotations oder Linearbewegungen mit einem ortsfesten magnetoresistiven Sensor und einer Gebereinrichtung, wobei die Gebereinrichtung entlang einer sich in einer ersten Raumrichtung erstreckenden Trajektorie abwechselnd gegensätzlich magnetisierte Abschnitte aufweist, deren magnetische Pole sich in einer auf der ersten Raumrich tung orthogonal stehenden zweiten Raumrichtung gegenüberliegen, wobei der Sensor in der zweiten Raumrichtung von der Gebereinrichtung um einen Spalt beabstandet ist, und wobei die Abschnitte der Gebereinrichtung eine Erstreckung in einer auf der ersten und zweiten Raumrichtung orthogonal stehenden dritten Raumrichtung aufwei sen.
Solche Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden bei spielsweise zur Erfassung von Rotationsbewegungen an Wälzlagern oder Fahrzeug rädern verwendet. Dabei entsteht zwischen den abwechselnd magnetisierten Ab schnitten ein Magnetfeld, das Feldkomponenten in allen Raumrichtungen aufweist.
Bei der Bewegung der abwechselnd magnetisierten Abschnitte entlang des Sensors sieht der Sensor sinusförmig verlaufende Amplituden aller drei Feldkomponenten. Die Bewegung wird anhand der durch den Sensor erfassten magnetischen Feldkompo nenten in der ersten Raumrichtung bestimmt. Es besteht nun der Konflikt, dass die Abmessungen der Gebereinrichtung insbesondere in der dritten Raumrichtung dadurch vorgegeben sein kann, dass diese neben Ihrer Funktion als Gebereinrichtung noch weitere Funktionen erfüllt. So werden bei Wälzlagern beispielsweise Elastomere zur Abdichtung verwendet, die durch Magnetisierung auch zu Gebereinrichtungen be stimmt werden. Die insbesondere geometrischen Anforderungen an diese Bauteile ergeben sich also aus der weiteren Funktion einerseits und aus der Eigenschaft als Gebereinrichtung andererseits. Auch die Positionierung des Sensors ist je nach An wendung durch eine begrenzte Bauraumsituation nicht frei wählbar.
Die Positionierung des Sensors relativ zur Erstreckung der Gebereinrichtung in der dritten Raumrichtung ist insofern von Bedeutung, als dass insbesondere im Randbe reich dieser Erstreckung magnetische Feldkomponenten in der dritten Raumrichtung - das sogenannte Querfeld - vorliegen, die die Erfassung der magnetischen Feldkom- ponenten in der ersten Raumrichtung stören können. Insoweit die vorgenannten geo metrische Anforderungen durch die weitere Funktion zu einer ungünstigen Positionie rung des Sensors relativ zur Erstreckung der Gebereinrichtung führen und dieser da her ein starkes Querfeld sieht, ist eine sichere Erfassung der Rotationsbewegung nachteilig nicht gegeben.
Aus DE 102007023385 A1 ist eine vorbeschriebene Vorrichtung bekannt, bei der der Sensor senkrecht oder parallel zu einer Ebene in der ersten und der dritten Raum richtung oder in einer beliebigen Winkellage dazwischen angeordnet sein kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zur be rührungslosen Erfassung von Rotations- oder Linearbewegungen vorzuschlagen, bei der die Bewegung sicher erfasst werden kann. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch den Ge genstand von Patentanspruch 9 und durch ein Verfahren nach Patentanspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, die Abschnitte der Gebereinrichtung über eine Länge in der dritten Raumrichtung magnetisiert sind, die kürzer ist als deren Erstreckung in der dritten Raumrichtung. Auf diese Weise ist die Geometrie der Gebereinrichtung durch anderweitige geometrische Anforderungen, etwa einer Dichtfunktion, bestimmbar, während die magnetisierte Länge auf die Sen sorposition angepasst werden kann, um den Sensor möglichst günstig in dem entste henden Magnetfeld zu positionieren. Günstig ist hier so zu verstehen, dass der Sensor möglichst geringe Amplituden von magnetischen Feldkomponenten in der dritten Raumrichtung sieht. Es findet also eine Entkopplung der einzelnen geometrischen An forderungen an die Gebereinrichtung statt. Die magnetisierte Länge kann beliebig ge wählt werden und ist so auf jede Einbausituation der Gebereinrichtung und des Sen sors anpassbar.
Vorzugsweise ist die erste Raumrichtung eine Umfangsrichtung, die zweite Raumrich tung eine axiale Richtung und die dritte Raumrichtung eine radiale Richtung eines zy lindrischen Koordinatensystems. Eine solche Vorrichtung ist zum Erfassen von Rotati onsbewegungen geeignet. Alternativ ist die erste Raumrichtung eine x-Richtung, die zweite Raumrichtung eine z- Richtung und die dritte Raumrichtung eine y-Richtung eines kartesischen Koordina tensystems. Eine solche Vorrichtung ist zur Erfassung einer linearen Bewegung ge eignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gebereinrichtung ein Bauteil eines Wälzlagers. Besonders bevorzugt ist die Gebereinrichtung ein solches Bauteil, dass in dem Wälzlager bereits eine andere Funktion erfüllt und dem durch Magnetisierung zu sätzlich zu der anderen Funktion die Funktion einer Gebereinrichtung zugeordnet wird. In einer Ausgestaltung einer solchen Ausführungsform ist die Gebereinrichtung eine Dichtung des Wälzlagers. Eine solche Dichtung ist durch ihre Dichtfunktion in ih rer Geometrie weitestgehend bestimmt, so dass ein besonderer Vorteil der Erfindung darin besteht, die magnetisierte Geometrie von der Außengeometrie der Gerberein richtung wie vorbeschrieben zu entkoppeln.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der vorgenannten Ausführungsform ist die Gebereinrichtung an einer Fläche des Wälzlagers angeordnet, deren Flächennor male in eine axiale Richtung zeigt. Es ist dann bevorzugt die erste Raumrichtung eine Umfangsrichtung, die zweite Raumrichtung eine axiale Richtung und die dritte Raum richtung eine radiale Richtung eines zylindrischen Koordinatensystems. Vorteilhaft kann dabei der Sensor günstig in axialer Richtung neben dem Wälzlager angeordnet werden. Alternativ kann die Gebereinrichtung an einer Fläche des Wälzlagers ange ordnet, deren Flächennormale in eine radiale Richtung zeigt. Es ist dann bevorzugt die erste Raumrichtung eine Umfangsrichtung, die zweite Raumrichtung eine radiale Richtung und die dritte Raumrichtung eine axiale Richtung eines zylindrischen Koordi natensystems. Der Sensor kann dann radial außen an dem Wälzlager angeordnet werden.
Besonders bevorzugt ist die Gebereinrichtung aus einem Elastomer gebildet. Bei spielsweise ist die Gebereinrichtung eine Dichtung eines Wälzlagers und aus einem Elastomer gebildet. Vorteilhaft lassen sich Elastomere für komplexe Geometrien ver wenden und auf einfache Weise magnetisieren. Sie eignen sich ferner zum Ausbilden von Dichtungen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der magnetoresistive Bereich des Sensors in der dritten Raumrichtung mittig oder unmittelbar benachbart zu Mitte der magneti sierten Länge der Abschnitte der Gebereinrichtung angeordnet. Der magnetoresistive Bereich des Sensors ist der Bereich in der dritten Raumrichtung, in dem die magneti schen Feldkomponenten durch den Sensor erfasst werden. Die Anordnung ist im Sin ne der Erfindung als mittig zu verstehen, wenn leichte Abweichungen von einer ge nauen Mittelposition vorliegen. Beispielsweise ist die Position auch dann als mittig zu verstehen, wenn sie 5%, 10% oder 15% der magnetisierten Länge von der genauen Mitte entfernt liegt. In der geometrischen Mitte oder unmittelbar benachbart dazu ist üblicherweise und insbesondere bei in der dritten Raumrichtung gleichmäßiger Ge staltung der Gebereinrichtung ein Minimum der Amplitude der magnetischen Feld komponenten in der dritten Raumrichtung zu erwarten. Insbesondere ist bei Vorrich tungen, bei denen die erste Raumrichtung eine Umfangsrichtung eines zylindrischen Koordinatensystems ist, dieses Minimum unmittelbar benachbart zur Mitte zu erwar ten. Es liegt dann eine minimale Störung der Erfassung der magnetischen Feldkom ponenten in der ersten Raumrichtung durch den Sensor vor. Eine mittige oder unmit telbar benachbart zur Mitte angeordnete Positionierung des Sensors kann bei vorge gebener Geometrie der Gebereinrichtung in der dritten Raumrichtung und vorgegebe ne Position des Sensors durch die Wahl der magnetisierten Länge und deren Positio nierung erreicht werden.
Die Gebereinrichtung kann in der dritten Raumrichtung wahlweise von einer Ihrer Kan ten bis zu einem Punkt entlang ihrer Erstreckung magnetisiert werden. Die magneti sierte Länge kann auch beidseitig von den Kanten der Erstreckung beabstandet sein.
Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft ein Wälzlager mit einer vorbeschriebenen Vor richtung. Ein solches weist die bezüglich der vorbeschriebenen Vorrichtung genannten Vorteile ebenfalls auf.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung. Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Magneti sierung der Gebereinrichtung vorgesehenes Werkzeug sich über die zu magnetisie rende Länge erstreckt, die kürzer ist als die Erstreckung der Abschnitte der Geberein- richtung in der dritten Raumrichtung. Auf diese Weise ist die zu magnetisierende Län ge bestimmt und kann sicher erzeugt werden.
Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Fertigung ferner darin, dass mit ein und derselben Geometrie der Gebereinrichtung eine Vielzahl von Sensorposi tionen realisiert werden können. Es ist somit keine Anpassung des Werkzeugs zur Herstellung der Gebereinrichtung nötig.
Weitere Details der Erfindung werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher darge stellt. Dabei zeigt
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform in einer Draufsicht,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 3a eine beispielhafte Diagrammdarstellung der maximalen Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der ersten Raumrichtung,
Figur 3b eine beispielhafte Diagrammdarstellung der maximalen Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der zweiten Raumrichtung,
Figur 3c eine beispielhafte Diagrammdarstellung der maximalen Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung,
Figur 4a eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Gebereinrichtung in einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik,
Figur 4b eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Gebereinrichtung in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, Figur 4c eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Gebereinrichtung in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Figur 4d eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Gebereinrichtung in einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Figur 5 eine beispielhafte Diagrammdarstellung der maximalen Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung bei ver schiedenen Ausführungsformen nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung,
Figur 6a eine Komponente eines Wälzlagers nach dem Stand der Technik in per spektivischer Ansicht,
Figur 6b eine Komponente eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht, und
Figur 6c eine Komponente eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einer Gebereinrichtung 2, die entlang einer Trajektorie in einer ersten Raumrichtung 3.1 , die hier eine Umfangs richtung ist, abwechselnd gegensätzlich magnetisierte Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3, 2.4,
2.5 aufweist. Die Abschnitte 2.1, 2.3, 2.5 sind dabei schraffiert dargestellt, wodurch eine erste Polung angedeutet wird. Bei Abschnitten 2.1 , 2.3, 2.5 mit der ersten Polung liegt ein Nordpol in der zweiten Raumrichtung 3.2, die hier eine axiale Richtung ist und in die Zeichenebene hinein verläuft, auf der dem Betrachter zugewandten Seite und ein Südpol auf der abgewandten Seite. Die dazwischen liegenden Abschnitte 2.2, 2.4 weisen gemäß einer zweiten Polung einen Nordpol an der dem Betrachter abgewand ten Seite und einen Südpol an der zugewandten Seite auf. Als dritte Raumrichtung 3.3 ist eine radiale Richtung vorgesehen. Die Gebereinrichtung 2 bzw. deren Abschnit te 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 weisen eine Erstreckung Fl in dieser dritten Raumrichtung 3.3 auf. In Figur 1 ist weiterhin ein Sensor 4 gezeigt, der daran angeordnete Anschlusskontak te 4.1 , 4.2 aufweist. Der Sensor 4 ist in der zweiten Raumrichtung 3.2 oberhalb der Gebereinrichtung 2 angeordnet und um einen Luftspalt von dieser beabstandet. Der Sensor 4 ist dazu ausgelegt, die magnetischen Feldkomponenten zwischen den Ab schnitten 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in der ersten Raumrichtung 3.1 zu erfassen.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 mit einer Gebereinrichtung 2 mit Abschnitten 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 und mit einem Sensor 4. Die Abschnitte 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 sind in der ersten Raumrichtung 3.1 , die hier eine axiale Richtung ist, hintereinander angeordnet. Die zweite Raurich tung 3.2 und die dritte Raumrichtung 3.3 stehen auf der ersten Raumrichtung 3.1 senkrecht. Weiterhin sind in Figur 2 Amplituden magnetischer Feldkomponenten in der ersten Raumrichtung 3.1 und der zweiten Raumrichtung 3.2 an den Abschnitten 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 entlang einer axialen Mittellinie 5 dargestellt, die sich wiederum aus der abwechselnd gegensätzlichen Magnetisierung ergeben.
Eine erfindungsgemäße Magnetisierung bei den Vorrichtungen 100 und 200 ergibt sich aus den folgenden Figuren 3a bis 6c. Die Figuren 3a, 3b, 3c zeigen den Verlauf der Amplituden magnetischen Feldkomponenten bei Abtastung in der ersten Raum richtung 3.1 über die Erstreckung H der Abschnitte 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in der dritten Raumrichtung 3.3 bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Magnetisierung über die gesamte Erstreckung H. In Figur 3a ist die Amplitude der magnetischen Feld komponente in der ersten Raumrichtung 3.1 dargestellt. Diese ist in ausreichendem Abstand zu den Kanten der Erstreckung H weitestgehend konstant und fällt zu den Kanten hin ab. In etwa ebenso verläuft die Amplitude der magnetischen Feldkompo nente in der zweiten Raumrichtung 3.2, die in Figur 3b dargestellt ist. Die Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3, die in Figur 3c dargestellt ist, verhält sich dem entgegengesetzt. Sie ist in Bereichen nahe der Kanten der Erstreckung H besonders ausgeprägt und weist in etwa mittig ein Minimum auf.
Die magnetische Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3 kann die ge wünschte Erfassung der magnetischen Feldkomponente in der ersten Raumrichtung 3.1 stören. Bevorzugt sollte ein Sensor 4 die magnetischen Feldkomponenten in ei nem Bereich mit hoher Amplitude in der ersten Raumrichtung 3.1 und niedriger Amplitude in der dritten Raumrichtung 3.3 erfassen, um eine sichere Erfassung zu gewährleisten.
In den Figuren 3a, 3b, 3c ist weiterhin eine Projektion eines magnetoresistiven Be reichs S des Sensors 4 eingezeichnet. Diese entspricht dem Lesebereich des Sensors 4 bei einer vorbestimmten Positionierung des Sensors 4. Wie aus Figur 3c zu erken nen ist, liegt der magnetoresistiven Bereichs S derart zu der Erstreckung H, dass er zumindest an dem Punkt 6.1 einer vergleichsweise hohen Amplitude der magneti schen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3 ausgesetzt ist.
Die Figuren 4a, 4b, 4c, 4d zeigen einen der Abschnitte 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in einer Schnittdarstellung, wobei hier die erste Raumrichtung 3.1 senkrecht auf der Zeichen ebene steht. Durch eine Schraffur ist jeweils die magnetisierte Länge M.1, M.2, M.3, M.4 der Abschnitte 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 in der dritten Raumrichtung 3.3 dargestellt. In Figur 4a, die dem Stand der Technik entspricht, ist der Abschnitt 2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 über seine gesamte Erstreckung H magnetisiert. In den Figuren 4b, 4c ist die magne tisierte Länge M.2, M.3 erfindungsgemäß kürzer als die Erstreckung H, und zwar en det sie an einer Seite vor dem Ende der Erstreckung H. Auch in Figur 4d ist die mag netisierte Länge M.4 erfindungsgemäß kürzer als die Erstreckung H, endet jedoch beidseitig vor dem jeweiligen Ende der Erstreckung H.
Figur 5 stellt die Ausführungen der Figuren 4a, 4b, 4c in einem Diagramm gemäß Fi gur 3c, dass die Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raum richtung 3.3 über die Erstreckung H zeigt, gegenüber. Dabei entspricht ein erster Graph 7.1 der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3 bei ei ner magnetisierten Länge M.1 gemäß Figur 4a, ein zweiter Graph 7.2 der magneti schen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3 bei einer magnetisierten Län ge M.2 gemäß Figur 4b und ein dritter Graph 7.3 der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3 bei einer magnetisierten Länge M.3 gemäß Figur 4c. Die Figuren 4a, 4b, 4c sind mit unterschiedlichen Schraffuren überlagert unterhalb des Diagramms dargestellt.
In Figur 5 ist wiederum eine Projektion des magnetoresistiven Bereichs S des Sensors eingezeichnet. Wie im Vergleich von Punkten 6.1 , 6.2 und 6.3 erkannt werden kann, ist die jeweilige maximale Amplitude der magnetischen Feldkomponente in der dritten Raumrichtung 3.3 bei einer Ausführung gemäß Figur 4c (Punkt 6.3) am geringsten. Auch bei der Ausführung gemäß Figur 4b (Punkt 6.2) liegt bereits eine geringere ma ximale Amplitude vor als in der Ausführung gemäß dem Stand der Technik (Punkt 6.1).
Die Figuren 6a, 6b, 6c zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Gebereinrichtung 2 mit Abschnitten 2.1, 2.2, 2.3, wobei die Gebereinrichtung 2 hier eine Dichtung an einem Bauteil 8 eines Wälzlagers ist. Die Dichtung ist insbesondere aus einem magnetisier- baren Elastomer gebildet. Die Gebereinrichtung 2 ist in Figur 6a entsprechend Fi gur 4a und damit nach dem Stand der Technik, über ihre gesamte Erstreckung Fl magnetisiert. In Figur 6b ist die Gebereinrichtung 2 entsprechend Figur 4b über eine Länge M.2, in Figur 6c entsprechend Figur 4c über eine Länge M.3 magnetisiert.
Bezuqszeichenliste
2 Gebereinrichtung
2.1 erster Abschnitt der Gebereinrichtung
2.2 zweiter Abschnitt der Gebereinrichtung
2.3 dritter Abschnitt der Gebereinrichtung
2.4 vierter Abschnitt der Gebereinrichtung
2.5 fünfter Abschnitt der Gebereinrichtung
3.1 erste Raumrichtung
3.2 zweite Raumrichtung
3.3 dritte Raumrichtung
4 Sensor
4.1 erster Anschlusskontakt
4.2 zweiter Anschlusskontakt
5 axiale Mittellinie
6.1 erster Punkt
6.2 zweiter Punkt
6.3 dritter Punkt
7.1 erster Graph
7.2 zweiter Graph
7.3 dritter Graph
8 Bauteil eines Wälzlagers
100 Vorrichtung
200 Vorrichtung
H Erstreckung eines Abschnitts der Gebereinrichtung in der dritten Raum richtung
M.1 erste magnetisierte Länge
M.2 zweite magnetisierte Länge
M.3 dritte magnetisierte Länge
M.4 vierte magnetisierte Länge
S magnetoresistiver Bereich des Sensors

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100, 200) zur berührungslosen Erfassung von Rotations- oder Li nearbewegungen mit einem ortsfesten magnetoresistiven Sensor (4) und einer Ge bereinrichtung (2), wobei die Gebereinrichtung (2) entlang einer sich in einer ersten Raumrichtung (3.1) erstreckenden Trajektorie abwechselnd gegensätzlich magneti sierte Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) aufweist, deren magnetische Pole sich in ei ner auf der ersten Raumrichtung (3.1) orthogonal stehenden zweiten Raumrichtung (3.2) gegenüberliegen, wobei der Sensor (4) in der zweiten Raumrichtung (3.2) von der Gebereinrichtung (2) um einen Spalt beabstandet ist, und wobei die Abschnitte (2.1 , 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) der Gebereinrichtung (2) eine Erstreckung (H) in einer auf der ersten und zweiten Raumrichtung (3.1, 3.2) orthogonal stehenden dritten Raumrich tung (3.3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) der Geberein richtung (2) über eine Länge (M.2, M.3, M.4) in der dritten Raumrichtung (3.3) magne tisiert sind, die kürzer ist als deren Erstreckung (H) in der dritten Raumrichtung (3.3).
2. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Raumrichtung (3.1) eine Umfangsrichtung, die zweite Raumrichtung (3.2) eine axiale Richtung und die dritte Raumrichtung (3.3) eine radiale Richtung eines zylindrischen Koordinatensystems ist.
3. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Raumrichtung (3.1) eine x-Richtung, die zweite Raumrichtung (3.2) eine z-Richtung und die dritte Raumrichtung (3.3) eine y- Richtung eines kartesischen Koordinatensystems ist.
4. Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung (2) ein Bauteil (8) eines Wälz lagers ist.
5. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung (2) eine Dichtung ist.
6. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung (2) an einer Fläche des Wälz lagers angeordnet ist, deren Flächennormale in eine axiale Richtung zeigt.
7. Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung (2) aus einem Elastomer gebil det ist.
8. Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetoresistive Bereich (S) des Sensors (4) in der dritten Raumrichtung (3.3) mittig oder unmittelbar benachbart zur Mitte der mag netisierten Länge (M.2, M3, M.4) der Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) der Geberein richtung (2) angeordnet ist.
9. Wälzlager mit einer Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Magnetisierung der Gebereinrichtung (2) vorgesehenes Werkzeug sich über die zu magnetisierende Länge (M.2, M.3, M.4) er streckt, die kürzer ist als die Erstreckung (H) der Abschnitte (2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) der Gebereinrichtung (2) in der dritten Raumrichtung (3.3).
EP22729437.8A 2021-07-14 2022-06-01 Vorrichtung zur berührungslosen erfassung von bewegungen Pending EP4370874A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021118230.1A DE102021118230A1 (de) 2021-07-14 2021-07-14 Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Bewegungen
PCT/DE2022/100409 WO2023284907A1 (de) 2021-07-14 2022-06-01 Vorrichtung zur berührungslosen erfassung von bewegungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4370874A1 true EP4370874A1 (de) 2024-05-22

Family

ID=82020074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22729437.8A Pending EP4370874A1 (de) 2021-07-14 2022-06-01 Vorrichtung zur berührungslosen erfassung von bewegungen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240310402A1 (de)
EP (1) EP4370874A1 (de)
CN (1) CN117642603A (de)
DE (1) DE102021118230A1 (de)
WO (1) WO2023284907A1 (de)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5617071A (en) * 1992-11-16 1997-04-01 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate alloy layer having magnetic concentrator and shielding permeable masses
JP3397026B2 (ja) * 1995-12-06 2003-04-14 トヨタ自動車株式会社 磁気式回転検出装置
DE102006045827A1 (de) 2006-09-22 2008-04-10 Dichtungstechnik G. Bruss Gmbh & Co. Kg Axialverschiebbares Bauteil insbesondere in einem Kraftfahrzeugmotor oder -getriebe
DE102007023385A1 (de) 2007-05-18 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Linear- oder Rotationsbewegungen
DE102007025322B4 (de) * 2007-05-31 2015-08-06 Infineon Technologies Ag Sensorvorrichtung
JP5036045B2 (ja) * 2007-07-18 2012-09-26 内山工業株式会社 磁気エンコーダ
DE102007050256B4 (de) 2007-10-20 2019-05-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lagerbestandteil mit einem Encoderelement zur Anzeige einer Stellung oder Bewegung des Lagerbestandteils
DE102007063006A1 (de) 2007-12-21 2009-06-25 Baumer Holding Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Maßverkörperung für Positionsmesssysteme sowie Maßverkörperung
DE102008055680A1 (de) 2008-10-28 2010-04-29 Balluff Gmbh Positons-/Wegmesssystem mit kodiertem Maßkörper
DE102013219018A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Continental Teves Ag & Co. Ohg Winkelsensors
DE102015004992A1 (de) * 2015-04-18 2016-10-20 Man Truck & Bus Ag Anordnung zur Ermittlung einer Drehzahl und Drehrichtung eines rotierenden Bauteils
DE102018106438A1 (de) 2017-12-13 2019-06-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensoranordnung mit einem Multipolencoder sowie Rotationslager mit einer solchen Sensoranordnung

Also Published As

Publication number Publication date
CN117642603A (zh) 2024-03-01
US20240310402A1 (en) 2024-09-19
WO2023284907A1 (de) 2023-01-19
DE102021118230A1 (de) 2023-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4413341C2 (de) Meßeinrichtung mit einem Magnetfeldsensor zum berührungslosen Erfassen des lichten Abstandes zwischen zwei Bauteilen und deren Verwendung
EP2210018B1 (de) Sensor für die schaltstellung einer schaltwelle und entsprechendes ermittlungsverfahren
DE102012203225A1 (de) Verfahren zum berührungslosen messen einer relativen position mittels eines 3d-hallsensors mit messsignalspeicher
DE102008020153A1 (de) Winkelerfassungsvorrichtung
DE19836599A1 (de) Verfahren zur berührungslosen magnetischen Erfassung linearer Relativbewegungen zwischen Dauermagneten und elektronischen Sensoren
DE102013226516A1 (de) Messanordnung
DE102013206518A1 (de) Magnetfeldsensorvorrichtung, Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition
DE102013205901B4 (de) Schaltvorrichtung eines Fahrzeuggangräderwechselgetriebes
WO2018206318A1 (de) Winkelmessanordnung
EP2869031B1 (de) Positionsmesseinrichtung
DE102009028093A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Sensorelements
WO2013149949A1 (de) Verfahren und anordnung sowie sensor zur positionsbestimmung eines bauteils
DE102016208644A1 (de) Kipptoleranter Linearwegsensor
EP4370874A1 (de) Vorrichtung zur berührungslosen erfassung von bewegungen
DE102018106438A1 (de) Sensoranordnung mit einem Multipolencoder sowie Rotationslager mit einer solchen Sensoranordnung
DE102011079174A1 (de) Positionserfassungsvorrichtung
EP1867956B1 (de) Vergrösserung des Wirkabstandes bei magnetischen Sensoren mittels eines Stützfeldes
DE102021121052A1 (de) Sekundärspulenanordnung für ein induktives Encodersystem sowie induktives Encodersystem
DE102007025322B4 (de) Sensorvorrichtung
DE102020126396B4 (de) Schaltelement und Schaltvorrichtung mit einem Schaltelement
DE102019135494B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bewegungs- und/oder Positionserfassung eines Objekts
DE102013215947A1 (de) Sensor und Verfahren zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen
EP3931576B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer geschwindigkeit oder beschleunigung eines elektrisch leitfähigen objekts, sowie system
DE102019120790A1 (de) Sensoranordnung mit Multipolencoder sowie Rotationslager
DE102017202365A1 (de) Sensoreinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

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

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

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

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

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240214

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20250911