[发明专利]利用平行于印刷电路板的3-D传感器和旋转轴线捕获旋转角度

说明书

在一种用于确定磁体(6)围绕旋转轴线(12)的旋转角度(WE)的传感器装置(8)中，传感器(18)用于捕获磁体(6)的测量场(16)的径向分量(KR)和切向分量(KT)，并且用于基于atan函数确定旋转角度(WE)，传感器(18)在距旋转轴线(12)的径向距离(AR)处安装在印刷电路板(20)上，平行于旋转轴线(12)并且相对于磁体(6)偏移轴向距离(AA)。在一种用于传感器装置(8)的设计方法中，选择初始轴向距离(AA)和径向距离(RA)，确定曲线(26)，并且迭代优化轴向距离(AA)和/或径向距离(RA)。在一种用于车辆的选档杆装置(2)中，选档杆(4)在运动方面与传感器装置(8)的磁体(6)联接。在一种用于选档杆装置(2)的生产方法中，优化传感器装置(8)，将其与选档杆装置(2)一起安装，并且作为生产线终端调节的一部分对补偿装置(28)进行调节。

本发明涉及一种传感器装置、一种用于传感器装置的设计方法、一种选档杆装置以及一种用于选档杆装置的制造方法。

比如图4中以举例方式展示的传统磁旋转角度传感器系统使用安装在轴10上的直径方向磁化的磁体6来检测围绕旋转轴线12的所确定的旋转角度WE形式的实际旋转角度WT。传感器18形式的SMD传感器元件定位在磁体6下方、在印刷电路板20上，并且使用反正切(atan)函数以及平行于印刷电路板的平面20延伸的(磁体的场的)平面场分量Bx和By来计算旋转编码器磁体(磁体6)的(所确定的)旋转角度WE。在这种布置中，磁体6的旋转轴线12垂直定位在印刷电路板的平面上或印刷电路板20上或其表面22上。

本发明的目的是提供关于旋转角度捕获的改进。

该目的通过如专利权利要求1所述的传感器装置来实现。从进一步的权利要求、以下描述以及附图中，本发明的优选或有利的实施例以及其他发明类别变得显而易见。

传感器装置用于确定磁体围绕旋转轴线的旋转角度。旋转角度是磁体相对于基部载体围绕旋转轴线的旋转角度。传感器装置包含基部载体和磁体。磁体可以相对于基部载体围绕旋转轴线旋转。特别是相对于旋转轴线，磁体具有直径方向或径向或弓形或正弦磁化方向。磁体的几何形状尤其是圆形或圆柱形的，但是磁体也可以形成为任何其他形状。磁体用于产生磁测量场，或者磁体至少在传感器装置操作时产生测量场。磁体尤其是永磁体。

传感器装置包含传感器。传感器尤其是霍尔(Hall)传感器。传感器相对于基部载体以位置固定的方式布置。传感器用于捕获测量场的径向分量和切向分量。相应的径向方向和切向方向应相对于旋转轴线来理解。切向分量是旋转方向上的分量。传感器用于根据传感器在传感器的位置处捕获的径向分量确定旋转角度，并确定传感器在传感器的位置处捕获的切向分量。借助于传感器基于分量进行确定是基于反正切函数(atan函数)进行的。

传感器在旋转轴线附近、距旋转轴线的径向距离处安装在印刷电路板上并且与所述印刷电路板或其导体迹线等电接触连接。印刷电路板是传感器装置的一部分。印刷电路板相对于基部载体以位置固定的方式安装。印刷电路板的表面至少在传感器上或在传感器的位置处或在传感器的区域中相对于旋转轴线平行且切向地延伸。磁体具有相对于旋转轴线横向或垂直地布置的中心平面，尤其是对称平面。中心平面也可以延伸穿过所述磁体的重心。传感器布置成相对于磁体的中心平面在旋转轴线的轴向方向上偏移轴向距离。轴向距离不为零。本发明基于这样的认识，即，即使是根据图4的经典旋转角度捕获，在磁体正下方仍然存在非常大范围的高信号线性度。然而，在平行轴线布置的情况下，线性信号范围非常小并且不在磁体的正下方。此线性范围取决于磁体的材料，取决于磁体的大小和磁体的形状，取决于磁化的类型，并且取决于传感器与磁体(磁体的中心)的距离(径向/轴向)。必须确定此范围，以便能够使用具有线性传感器输出信号的平行轴线布置。

因此，磁体或传感器以轴向偏移的方式彼此相对定位，或者具有轴向偏移。因此，磁体和传感器这两个部件并非对称定位或安装。