[发明专利]传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定两个彼此同轴布置的轴的相对转动的传感器装置和一种用于确定两个彼此同轴布置的轴的相对转动的方法。

背景技术

对于用于轴的转矩传感器，目前经常使用磁性测量原理。对于这种转矩传感器，在第一轴上布置磁极环。此外，在与第一轴同轴布置的第二轴上布置两个软磁体环，在所述软磁体环之间布置霍尔传感器。当两个轴相对彼此扭转或者旋转时，磁极环的变化的磁场在两个软磁体环之间加强并且由霍尔传感器测得。霍尔传感器的信号进一步换算成转矩信号。

文献DE 10 2007 028 481 A1描述了包括至少一个传感器元件的这种传感器装置，所述传感器元件测得磁场信息作为表示转矩和/或角差的程度，所述磁场信息基于至少一个磁通环相对于磁极转子的旋转。这里使用的传感器元件此外具有集成的电路。

发明内容

以此为背景提出具有独立权利要求所述特征的传感器装置和方法。由从属权利要求和说明书给出本发明的其他设计方案。

以用于两个轴的传感器装置能够确定彼此同轴布置的两个轴的相对转动。为此在每个轴上布置至少一个磁性元件。在此能够分别在一个轴上设置多个磁性元件，所述磁性元件并排相邻地布置在所述轴上。在此，相邻的磁性元件的磁场的场力线能够在径向上围绕轴的转轴沿着圆周以相同的方向指向。在磁极之间、也就是在一个磁性元件的北极和南极之间和在两个相邻的磁性元件的北极和南极之间在接触面上提供磁极过渡。通常能够在每个轴上布置多个磁性元件，其中每个轴具有相同数量的磁性元件。

在此，每个磁性元件构造为永磁铁，所述永磁铁具有带有磁场的预先确定的固定指向的场力线的磁场。此外，所述磁性元件固定在所述轴上。能够如此实施磁性元件的固定，即根据定义磁性元件的磁力线在所述轴上沿轴的轴向方向以北-南方向或者以南-北方向指向。通过至少一个磁场敏感的测量元件能够测得叠加的磁场，所述磁场由固定在第一轴上的至少一个磁性元件的磁场和固定在第二轴上的至少一个磁性元件的磁场产生。当两个轴相对彼此转动时，所述产生的叠加的磁场改变，从而由叠加的磁场的磁场强度和/或叠加的磁场的场力线的方向或者指向能够推导出表示所述轴相对彼此的转动的程度。

在一个轴上由多个能够构造为环部段的磁性元件组成的装置此外也称作磁极环，其中根据定义规定，这种磁极环具有至少一个磁性元件。在圆周上围绕所述轴的转轴直接并排地布置多个磁性元件。如果磁极环包括多个磁性元件，则沿着所述圆周在两个相邻的磁性元件之间存在空隙，从而相邻的磁性元件不接触。在这种情况下存在所谓的敞开的磁极环。相邻的磁性元件也能够接触，其中沿着所述圆周能够完全连续地布置磁性元件并且每个磁性元件具有直接的邻居。在这种情况下存在所谓的闭合的磁极环。

在设计方案中设有的传感器装置包括两个同样的并且进而相同构造的包括磁性元件的磁极环，其中每个磁极环布置在一个轴上。在此，一个磁极环能够构造为连续的多极磁环。两个磁极环彼此对置地布置在两个轴上。

在设计方案中，布置在两个轴其中之一上和/或在两个轴其中之一旁的、通常包括至少一个磁性元件的磁极环能够总是例如构造为塑料粘结的磁铁，通过压铸工序制造所述磁铁，其中多个磁性元件彼此相连接。磁极环能够布置在塑料支架上，所述塑料支架又布置在能够压入到相应的轴上的金属套筒上。由此在保持在磁性元件之间的径向和轴向间距下两个磁极环的磁性元件彼此沿径向和轴向方向达到精确的位置。关于磁性元件的磁极过渡数量和磁化相同地构造两个磁极环。这能够由此实现，方法是以相同的设计，即在完全相同的条件下同时并行地磁化两个磁极环。

如此实现磁性元件和进而磁极环相互的布置，即通常在两个轴相对彼此的基本位置中，总是关于场力线的指向相互对置磁性元件的相同的磁极，也就是北极对北极并且南极对南极，对于基本位置，两个轴彼此转动0°角并且进而不扭转。由此得出，所述通过磁性元件产生的磁场在基本位置中在两个磁性元件之间的中间相互补偿并且进而抵消。

在设计方案中，在两个轴的磁性元件之间刚好正中地布置至少一个磁场敏感的测量元件、例如霍尔传感器和/或至少一个AMR传感器用于测量各向异性的磁阻效应。典型地，将磁场敏感的测量元件布置在具有另一种布线和插头的印刷电路板上用于接通。所述印刷电路板空间固定并且进而与可转动的轴相比较固定地布置。所述磁性元件能够相对于印刷电路板并且进而相对于磁场敏感的测量元件转动。这允许对所述轴彼此多于360°的相对转动的测量。