DE102019108522A1 - Rotor position sensor for a motor vehicle steering system with magnetic shielding - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotorlagesensor (12) zum Erfassen einer Drehlage einer Motorwelle eines Elektromotors (8) einer Kraftfahrzeuglenkung (1) aufweisend einen Gebermagneten (14), der mit der Motorwelle (13) verbunden ist, einen ortsfesten Sensor (17), der dem Gebermagneten (14) zugeordnet ist und eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, anhand der Signale des Sensors (17) die Drehlage zu bestimmen, wobei der Rotorlagesensor (12) eine Abschirmvorrichtung (21,22,23) umfasst, die dazu eingerichtet ist, den Sensor (17) vor externen magnetischen Störfeldern abzuschirmen.The invention relates to a rotor position sensor (12) for detecting a rotational position of a motor shaft of an electric motor (8) of a motor vehicle steering system (1) having a transmitter magnet (14) which is connected to the motor shaft (13), a stationary sensor (17) which the Sensor magnet (14) is assigned and an evaluation unit which is set up to determine the rotational position based on the signals from the sensor (17), the rotor position sensor (12) comprising a shielding device (21, 22, 23) which is set up to shield the sensor (17) from external magnetic interference fields.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotorlagesensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a rotor position sensor having the features of the preamble of claim 1.
Elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkungen weisen Servoeinheiten auf, die als Hilfskraftunterstützungseinrichtung an einem Ritzel oder einer Zahnstange des Lenkgetriebes angeordnet sein können. Ein Elektromotor der Servoeinheit weist einen Rotorlagesensor (RPS) auf, der den Drehwinkel der Motorwelle misst. Das RPS Signal wird zur Steuerung des Elektromotors verwendet. Derzeit verwendete RPS umfassen magnetische Sensoren, deren Messung sehr leicht durch externe Magnetfelder gestört werden kann.Electromechanical motor vehicle power steering systems have servo units that can be arranged as an auxiliary power support device on a pinion or a rack of the steering gear. An electric motor of the servo unit has a rotor position sensor (RPS) that measures the angle of rotation of the motor shaft. The RPS signal is used to control the electric motor. Currently used RPS include magnetic sensors, the measurement of which can very easily be disturbed by external magnetic fields.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Rotorlagesensor anzugeben, der einen verringerten Einfluss eines vorhandenen magnetischen Störfeldes auf die Ermittlung der Rotorlage aufweist.The object of the present invention is to specify a rotor position sensor which has a reduced influence of an existing magnetic interference field on the determination of the rotor position.
Diese Aufgabe wird von einem Rotorlagesensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a rotor position sensor with the features of claim 1. Advantageous developments result from the subclaims.
Demnach ist ein Rotorlagesensor zum Erfassen einer Drehlage einer Motorwelle eines Elektromotors einer Kraftfahrzeuglenkung aufweisend einen Gebermagneten, der mit der Motorwelle verbunden ist, einen ortsfesten Sensor, der dem Gebermagneten zugeordnet ist und eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, anhand der Signale des Sensors die Drehlage zu bestimmen, vorgesehen, wobei der Rotorlagesensor eine Abschirmvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, den Sensor vor externen magnetischen Störfeldern abzuschirmen. Die Abschirmung des Sensors erfolgt dabei gezielt nach außen hin, wodurch die Genauigkeit der Bestimmung der Drehlage der Motorwelle deutlich verbessert wird.Accordingly, a rotor position sensor for detecting a rotational position of a motor shaft of an electric motor of a motor vehicle steering system has an encoder magnet that is connected to the motor shaft, a stationary sensor that is assigned to the encoder magnet and an evaluation unit that is set up to use the signals from the sensor to determine the rotational position to determine, provided, wherein the rotor position sensor comprises a shielding device which is set up to shield the sensor from external magnetic interference fields. The sensor is specifically shielded from the outside, which significantly improves the accuracy of determining the rotational position of the motor shaft.
Vorzugsweise ist der Sensor auf einer Leiterplatte angeordnet, die mit der Abschirmvorrichtung verbunden ist.The sensor is preferably arranged on a circuit board which is connected to the shielding device.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Abschirmvorrichtung ein weichmagnetisches Material auf. Sie ist dabei zumindest teilweise aus diesem Material gebildet. Das Material ist insbesondere ferritischer Stahl. Vorzugsweise ist die Abschirmvorrichtung einstückig aus dem Material gefertigt.In an advantageous embodiment, the shielding device has a soft magnetic material. It is at least partially made of this material. The material is in particular ferritic steel. The shielding device is preferably made in one piece from the material.
Es ist vorteilhaft, wenn die Abschirmvorrichtung rotationssymmetrisch ist und symmetrisch zum Sensor angeordnet ist. Die Abschirmvorrichtung kann beispielsweise hutförmig oder halbkugelförmig sein, wobei sie bevorzugt hohl und dünnwandig ist. In diesem Fall schließt die Abschirmvorrichtung mit der Leiterplatte vorzugsweise einen begrenzten Raum ab, der sich auf der dem Sensor gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte befindet.It is advantageous if the shielding device is rotationally symmetrical and is arranged symmetrically to the sensor. The shielding device can be hat-shaped or hemispherical, for example, it being preferably hollow and thin-walled. In this case, the shielding device with the circuit board preferably closes a limited space which is located on the side of the circuit board opposite the sensor.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Abschirmvorrichtung hohlzylindrisch ist und den Sensor umfangsseitig, konzentrisch zur Längsachse der Motorwelle umgibt. Dabei ist sie bevorzugt mit der Leiterplatte auf ihrer sensornahen Seite befestigt und zum Gebermagneten hin offen ausgebildet, so dass die Funktionalität des Sensors nicht eingeschränkt ist.However, it can also be provided that the shielding device is hollow-cylindrical and surrounds the sensor on the circumferential side, concentrically to the longitudinal axis of the motor shaft. It is preferably attached to the printed circuit board on its side close to the sensor and is designed to be open towards the encoder magnet, so that the functionality of the sensor is not restricted.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gebermagnet ein permanenter Zweipol-Magnet. Der Sensor weist vorzugsweise wenigstens einen xMR- oder Hall-Sensor auf. xMR-Sensoren funktionieren basierend auf magnetoresistiven Effekten. Die Klasse der xMR-Sensoren umfasst beispielsweise AMR- und GMR-Sensoren.In a preferred embodiment, the transmitter magnet is a permanent two-pole magnet. The sensor preferably has at least one xMR or Hall sensor. xMR sensors work based on magnetoresistive effects. The class of xMR sensors includes, for example, AMR and GMR sensors.
Der Gebermagnet ist allgemein bevorzugt auf einem Trägerstift befestigt ist, der mit einem Ende der Motorwelle verbunden ist.The transducer magnet is generally preferably mounted on a support pin which is connected to one end of the motor shaft.
Weiterhin ist eine elektromechanische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die einen Elektromotor aufweisend einen zuvor beschriebenen Rotorlagesensor umfasst.Furthermore, an electromechanical power steering for a motor vehicle is provided, which comprises an electric motor having a rotor position sensor described above.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind dabei in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Hi lfskraftlenkung, -
2 : eine schematische Darstellung eines Rotorlagesensors in einem magnetischen Störfeld, -
3 : eine Darstellung der Abhängigkeit der Genauigkeit der RPS Messung von dem Drehwinkel, -
4 : zwei räumliche Ansichten einer magnetischen Abschirmvorrichtung, -
5 : eine räumliche Darstellung einer magnetischen Abschirmvorrichtung, -
6 : zwei räumliche Ansichten einer weiteren magnetischen Abschirmvorrichtung, sowie -
7 : einen Längsschnitt durch einen Rotorlagesensor mit der in6 gezeigten magnetischen Abschirmvorrichtung.
-
1 : a schematic representation of an electromechanical auxiliary power steering, -
2 : a schematic representation of a rotor position sensor in a magnetic interference field, -
3 : a representation of the dependence of the accuracy of the RPS measurement on the angle of rotation, -
4th : two spatial views of a magnetic shielding device, -
5 : a spatial representation of a magnetic shielding device, -
6th : two spatial views of another magnetic shielding device, and -
7th : a longitudinal section through a rotor position sensor with the in6th magnetic shielding device shown.
In der
Das Ritzel
Die
In
Claims (13)
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