WO2019185309A1 - Sensor device - Google Patents

Sensor device Download PDF

Info

Publication number
WO2019185309A1
WO2019185309A1 PCT/EP2019/055473 EP2019055473W WO2019185309A1 WO 2019185309 A1 WO2019185309 A1 WO 2019185309A1 EP 2019055473 W EP2019055473 W EP 2019055473W WO 2019185309 A1 WO2019185309 A1 WO 2019185309A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
sensor device
rotor
active
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/055473
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Walter Hirning
Vitali Haag
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2019185309A1 publication Critical patent/WO2019185309A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/142Mechanical 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
    • G01D5/145Mechanical 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/20Mechanical 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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204Mechanical 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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2053Mechanical 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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable non-ferromagnetic conductive element

Definitions

  • the invention relates to a sensor device according to the preamble of claim 1.
  • An addition to the invention relates to a steering system according to claim 15.
  • Steering systems with an example designed as Ser vomotor electric motor and with a sensor device for Erfas solution rotor position information of a rotor of the electric motor are known from the prior art, wherein the sensor device, for example, a single magnetically acting position sensor unit or a single inductive position sensor unit for He Constitution of Rotor position information may have.
  • the sensor device for example, a single magnetically acting position sensor unit or a single inductive position sensor unit for He Constitution of Rotor position information may have.
  • the problem with the United use of a single position sensor unit is that even a defect and / or failure of a sensor component of the position sensor unit used can lead to failure of the entire sensor device and especially in steering systems to be particularly safety-critical situations.
  • the object of the invention is, in particular, to provide a sensor device with improved properties with regard to operational reliability.
  • the object is achieved by an object having the features of claim 1.
  • An of claim 15, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention relates to a sensor device for, in particular redundant th, detection of at least one position information of a movably mounted rotor of an electric motor, in particular a steering system, with at least two operatively connected to the rotor position sensor units, in particular a first position sensor unit and one, in particular from the first position sensor unit separate and / or independent, second position sensor unit, for detecting the position information of the rotor, in particular during operation of the Elekt romotors.
  • the position sensor units have different measuring principles for detecting the position information.
  • this Ausgestal device can be provided in particular with respect to external and / or internal interference advantageous robust sensor device with a particularly high level of reliability, even in an error case in which one of the position sensor units fails, unrestricted operation of the electric motor is possible.
  • position sensor units which have different measurement principles for detecting the position information, also a particularly high fault tolerance can be achieved because several inde pendent of each other working channels for signal evaluation available ste hen.
  • the electric motor in the present case comprises in particular at least one stator and in particular the rotor mounted movably relative to the stator.
  • the electric motor is also designed as a servomotor, advantageously as a brushless motor and particularly advantageous as an asynchronous motor or as a permanent-magnet synchronous motor.
  • the electric motor as a linear motor, in particular with a linearly movable rotor, or preferably as a Rotati onsmotor, in particular with a rotatably mounted rotor, be formed.
  • the electric motor may in particular comprise at least one motor shaft, which is non-rotatably connected to the rotor formed in this case, in particular as a rotor.
  • the electric motor is particularly advantageous part of a steering system.
  • the electric motor for example, be part of an electric power steering system and be provided in particular for generating and / or providing electrical steering assistance or be part of an electrical superposition steering and in particular provided for generating and / or providing an additional steering angle and / or a variable transmission ratio be.
  • the electric motor may in particular also be part of a steering system designed as a steer-by-wire steering system.
  • the electric motor could be designed, for example, as Lenkaktuator and be provided in particular for changing a Radlenkwinkels the vehicle or be designed as Lenkeingabeaktuator and in particular be provided for generating a steering resistance and / or a restoring torque on a Lenkhandha be the steering system.
  • Lenkaktuator By "intended” is intended to be understood in particular specially designed and / or equipped.
  • the fact that an object is intended for a specific function is intended to mean, in particular, that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • a “position sensor unit” should be understood to mean, in particular, a physical and / or real assembly that is different from a soft sensor and / or virtual sensor and which is used for indirect or direct and advantageously contactless detection of at least one position information, such as an angular position Angular position, an angle change, a linear position and / or a linear path change, the rotor is provided.
  • the position sensor unit comprises at least one of a virtual Sensor different, in particular real, sensor element.
  • the position sensor units are assigned to the same rotor and are preferably each provided for contactless detection of the position information.
  • the position sensor units are advantageously structurally different from one another, in particular such that the position sensor units differ from one another by at least one component.
  • the position sensor unit itself is provided for the detection and / or measurement of the position information by the use of a "position sensor unit for direct detection of position information".
  • a position sensor unit for indirect detection of position information is intended, is to be understood in particular that the position sensor unit for detecting and / or measuring at least one correlated with the position information detection size is provided, the position information from the detection size determined is.
  • a “measuring principle of a position sensor unit is to be understood, in particular, as a measurement method used for detecting the position information, such as, for example, a magnetic, an inductive, an optical, a capacitive, a mechanical and / or a piezoelectric measuring method.
  • the sensor device can advantageously at least one Seau fer associated and advantageously movement fixed to the runner connected Läu ferbaue and at least one, in particular separately and / or separately formed by the rotor assembly and advantageously statically arranged, sensor assembly comprising the rotor assembly and the sensor assembly in each case at least one component of the position sensor units is assigned.
  • the Läu ferbauoire can in particular linearly movable relative to the sensor module formed and / or stored.
  • the rotor assembly is rotatably formed and / or supported relative to the sensor assembly.
  • At least one of the position sensor units could be provided, for example, for an optical, a capacitive, a mechanical and / or a piezoelectric detection of the position information.
  • the first position sensor unit for, in particular contactless, magnetic detection of the position information
  • the second position sensor unit for, in particular contactless, inductive detection of the position information is provided, which can be used advantageously already proven and / or robust measurement principles and / or measurement methods in the field of detection of position information of electric motors NEN.
  • the first position sensor unit in particular for detecting the position information, comprises at least one first active element immovably connected to the rotor and at least one first sensor element separate from the first active element and cooperating with the first active element.
  • the first active element is formed separately from the first sensor element and arranged spaced from the first Senso relement.
  • the first active element is advantageous part of the Läu Ferbautechnik, while the first sensor element is part of the sensor assembly.
  • the first active element is in particular linearly movable or preferably rotatable, in particular relative to the first sensor element mounted.
  • the first active element is preferably designed as a magnetic element, preferably as a permanent magnet, and the first sensor element as korres pondierendes magnetic sensor element, in particular as a Hall sensor element and / or magnetoresistive sensor element.
  • the first position sensor unit may also comprise a plurality of first active elements and / or a plurality of first sensor elements. In this way, in particular, an advantageously flexible first position sensor unit can be provided.
  • the second position sensor unit in particular for detecting the position information, comprises at least one second active element immovably connected to the rotor and at least one second sensor element separate from the second active element and cooperating with the second active element.
  • the second active element is preferably formed separately from the second sensor element and arranged at a distance from the second sensor element.
  • the second active element is advantageously part of the rotor assembly, while the second sensor element is part of the sensor assembly.
  • the second active element is in particular linearly movable or preferably rotatable, in particular relative to the second sensor element stored.
  • the second active element is preferably at least partially electrically conductive and / or magnetically permeable, particularly preferably as a wing conductor, and the second sensor element designed as a sensor coil element corresponding thereto.
  • the second position sensor unit may also comprise a plurality of second active elements and / or a plurality of second Sen sorium.
  • a "wing conductor" is to be understood as meaning in particular an object which comprises at least one, preferably at least partially electrically conductive and / or magnetically permeable, wing element which is advantageous for detecting the steering in parallel to the sensor assembly and in particular the second Sen sorelement is aligned.
  • the wing conductor comprises a plurality of wing elements, which are arranged distributed over the second active element and are preferably formed at least partially electrically conductive and / or magnetically permeable.
  • an advantageously flexible second position sensor unit can be provided.
  • the active elements are arranged coaxially to each other, in particular a structurally particularly simple structure and a particularly high Bauraumef efficiency, in particular the rotor assembly can be achieved.
  • the first active element is arranged centrally and completely surrounded by the second active element at least partially and advantageously.
  • integral should be understood as meaning, in particular, at least materially connected and / or formed with one another.
  • the material can be made, for example, by an adhesion process, an injection process, a welding process, a soldering process and / or another process.
  • adhesion process an injection process, a welding process, a soldering process and / or another process.
  • injection process a welding process
  • soldering process a soldering process
  • this is a piece of a single blank, a mass and / or a casting, such as in an extrusion process, in particular a single and / or multi-component extrusion process, and / or an injection molding process, in particular special one- and / or multi-component injection molding process, Herge provides.
  • an advantageously robust rotor assembly and / or sensor device can be provided.
  • the electric motor could be designed, for example, as a linear motor, wherein the active elements are arranged directly on the rotor, in particular fastened, are, in particular such that the active elements are mounted linearly movable.
  • the electric motor is designed as a rotary motor and at least one rotatably connected to the rotor motor shaft, on which the active elements are arranged and in particular indirectly or directly attached, in particular special such that the active elements rotatably mounted are.
  • the active elements are considered in the direction of the motor shaft concentric zueinan the arranged.
  • the active elements are advantageously arranged in a, in particular the stator facing away from, end portion of the motor shaft. In this way, in particular, an advantageously compact sensor device can be made available, which is advantageously suitable for use in steering systems.
  • the sensor device has a Halteele element for common mounting of the active elements.
  • the holding element comprises at least one holding section, which is provided for holding the active elements.
  • the holding element is also preferably integrally formed and surrounds the first active element and / or the second We kelement advantageous at least partially, and preferably at least a large part.
  • the holding element is preferably part of the rotor assembly, so that the active elements and the holding element form a common rotor construction group, in particular the previously mentioned rotor assembly. At least 55%, advantageously at least 60%, and particularly advantageously at least 65%, are to be understood by the term "for at least a large part". In this way, in particular a holder of the We kisse and / or attachment of the active elements to the rotor and / or the motor shaft can be simplified.
  • the holding element could for example consist of metal and / or a composite material.
  • the holding element is designed as a base body and at least one of the active elements is integrated into the plastic, for example by means of a multi-component injection molding process.
  • a manufacturing process can be further simplified and at the same time costs can be reduced.
  • the holding element has at least one attachment portion for, in particular immedi applicable or indirect, compound of the rotor assembly with the rotor on.
  • the mounting portion is provided for mounting the rotor assembly on the rotor and / or the motor shaft.
  • the fastening portion by means of a welded joint, a solder joint, an adhesive bond, a fusion bond and / or before given to a press connection to the rotor and / or the motor shaft connected.
  • the rotor assembly may in particular also have a, in particular additional, pin element for fastening the rotor assembly to the rotor and / or the motor shaft.
  • the Läufererbau group could alternatively or additionally be fastened in particular also on the first active element and / or the second active element on the rotor and / or the motor shaft fastened. In this way, in particular, an advantageously flexible and / or stable connection between the rotor and the rotor assembly can be achieved.
  • the sensor device has a carrier element, for example a printed circuit board, a printed circuit board and / or a printed circuit board, on which the sensor elements are arranged together.
  • the carrier element is part of the sensor assembly, so that the sensor elements and the carrier element form a common sensor assembly, in particular the sensor assembly already mentioned above. In this way, in particular a particularly simple mounting of the sensor elements can be achieved.
  • the carrier element is designed as a printed circuit board, wherein the first sensor element is arranged on a first outer layer of the carrier element and the second sensor element on one of the first outer layer against the opposite second outer layer of the carrier element.
  • the first position sensor unit comprises a plurality of first sensor elements and / or the second position sensor unit comprises a plurality of second sensor elements
  • the first sensor elements and / or the second sensor elements can also be arranged on different outer layers of the support element.
  • an advantageously high flexibility is achieved.
  • the carrier element is designed as a multilayer Lei terplatte and at least one of the sensor elements, in particular at least the second sensor element, is arranged on an inner layer of the Trä gerelements.
  • the first position sensor unit comprises a plurality of first sensor elements and / or the second position sensor unit comprises a plurality of second sensor elements
  • the first sensor elements and / or the second sensor elements can also on various which inner layers or outer layers and innenlie ing layers of Be arranged support element.
  • a special flexibility and / or space efficiency can be further increased.
  • the invention relates to a steering system with at least one electric motor, which comprises at least one movably mounted rotor, and with the above-mentioned sensor device.
  • the sensor device and the steering system should not be limited to the above-described application and embodiment.
  • the sensor device and the steering system may be used to accomplish one herein Functioning described have a number of a number of individual elements, components and units differing from a number mentioned herein.
  • FIG. 1 shows an exemplary steering system with an electric motor and with a sensor device in a simplified representation
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a rotor assembly of another sensor device in a perspective illustration
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a rotor assembly of another sensor device in a perspective illustration
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a sensor module of a further sensor device in a perspective illustration
  • Fig. 8 shows a further embodiment of an electric motor and a further sensor device comprising at least two position sensor units in a detailed view and
  • Fig. 9 is a rotor assembly of the sensor device of Figure 8 in egg ner perspective view. Description of the embodiments
  • FIG. 1 shows an exemplary steering system 16a in a perspective Dar position.
  • the steering system 16a is formed in the present case as an electrically assisted steering system and has an electric power assistance in the form of a power steering. Furthermore, the steering system 16a is for use in a vehicle (not shown), in particular a motor vehicle, vorgese hen.
  • the steering system 16a in an installed state, has an operative connection with vehicle wheels 48a of the vehicle and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle.
  • a steering system with an electrical superposition steering system.
  • a steering system could in principle also be designed as a steer-by-wire steering system.
  • the steering system 16a includes a, in the present case exemplified as a steering wheel, steering handle 50a for applying a manual Lenkmo ment, designed as a rack steering gear wheel steering angle adjuster 52a, which provided a steering input to the steering handle 50a implement in a steering movement of the vehicle wheels 48a , And a steering column 54a for, in particular mechanical, connection of the steering handle 50a with the Radlenkwinkelsteller 52a.
  • a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like.
  • a steering system could in principle be free of a steering handle, for example in a purely autonomously driving vehicle.
  • a steering column could also only temporarily connect a steering handle with a steering gear, such as in a vehicle with an autonomous Fumblerbe drive and / or a steer-by-wire steering system with mechanical remindfallebe ne. In the latter case, the steering system could also be completely free of a steering column.
  • the steering system 16a comprises at least one known per se and in the present case, in particular as a servomotor formed Elektromo tor 14a (see, in particular, Figure 2).
  • the electric motor 14a is designed as a rotary motor.
  • the electric motor 14a includes a stator 56a and a movably relative to the stator 56a mounted rotor 12a.
  • the electric motor 14a comprises a motor shaft 30a which is non-rotatably connected to the rotor 12a, which in this case is designed in particular as a rotor.
  • the electromobility gate 14a is also operatively connected to the Radlenkwinkelsteller 52a.
  • the electric motor 14a is part of the electric power steering system and in particular provided for generating the electric power steering assistance.
  • an electric motor could also be part of an electrical superposition steering and in particular special for generating and / or providing an additional steering angle and / or a variable transmission ratio can be provided.
  • an electric motor could also be part of a Steer-by-wire steering system.
  • an electric motor could in principle also be any other electric motor used in a vehicle, such as a fan motor and / or a traction motor of an electric vehicle.
  • an electric motor could also be designed as a linear motor.
  • the steering system 16a includes a sensor device 10a.
  • the sensor device may also be part of a fan system of the vehicle, a traction system of the vehicle or another driving tool system.
  • the sensor device 10a is for redundant detection of a position information, in the present case, for example, a rotor position, the Läu fers 12a of the electric motor 14a provided, in particular during operation of the Elekt romotors 14a.
  • the sensor device 10a comprises at least two position sensor units 18a, 20a, in particular a first position sensor unit 18a and a second position sensor unit 20a.
  • the position sensor units 18a, 20a are structurally different from one another.
  • the position sensor units 18a, 20a are formed independently of each other.
  • the position sensor units 18a, 20a are associated with the rotor 12a.
  • the position sensor units 18a, 20a are arranged such that the position sensor units 18a, 20a do not influence one another.
  • the position sensor units 18a, 20a are each easilybil det as physical sensor units and thus different in particular from a soft sensor and / or a virtual sensor.
  • the position sensor units 18a, 20a are each for non-contact detection of the position information, in particular the same position information, intended.
  • the position sensor units 18a, 20a have different measuring principles for detecting the position information.
  • the first position sensor unit 18a for, in particular contactless, magnetic detection of the position information
  • the second position sensor unit 20a for, in particular special contactless, inductive detection of the position information is provided.
  • a sensor device could also have at least three and / or at least four position sensor units which have different measuring principles for detecting position information, in particular the same position information.
  • the first position sensor unit 18a comprises a first active element 22a which is immovably connected to the rotor 12a for detection of the positional information and, in the present case, two first sensor elements 24a, 25a which are separate from the first active element 22a and cooperate with the first active element 22a.
  • the first active element 22a is spaced from the first sensor elements 24a, 25a.
  • the first active element 22a is arranged on the motor shaft 30a.
  • the first active element 22a is arranged in an end region of the motor shaft 30a facing away from the stator 56a. Consequently, the first active element 22a is rotatably mounted in the present case.
  • the first active element 22a is part of a rotor assembly 34a of the sensor device 10a.
  • the first active element 22a is designed as a magnetic element, in the present case as a pin magnet with a permanent magnet and a pin element.
  • the first sensor elements 24a, 25a are designed as corresponding magnetic sensor elements.
  • one of the first sensor elements 24a, 25a is designed, for example, as a Hall sensor element and another of the first sensor elements 24a, 25a as a magnetoresistive sensor element.
  • the first sensor elements 24a, 25a are part of a sensor assembly 40a of the sensor device 10a arranged statically in contrast to the rotor assembly 34a.
  • a first position sensor unit could also have exactly one first sensor element or at least three first sensor elements.
  • a first position sensor unit could in principle also comprise a plurality of first active elements.
  • a first active element could in principle also be mounted linearly movable relative to a first sensor element.
  • the second position sensor unit 20a comprises, for detecting the position information, a second active element 26a which is immovably connected to the rotor 12a and at least one second sensor element 28a which is separate from the second active element 26a and cooperates with the second active element 26a.
  • the second active element 26a is arranged at a distance from the second sensor element 28a.
  • the second active element 26a is arranged on the motor shaft 30a.
  • the second active element 26a is, in particular analogous to the first We kelement 22a, disposed in the stator 56a facing away from the end portion of the motor shaft 30a. Consequently, the second active element 26a is rotatably mounted in the present case.
  • the second active element 26a is part of the rotor assembly 34a.
  • the second active element 26a is arranged coaxially with the first active element 22a.
  • the second active element 26a is further arranged such that it completely surrounds the, in particular centrally arranged, first active element 22a in the circumferential direction Rich.
  • the second active element 26a is formed integrally with the first active element 22a.
  • the second active element 26a is further formed as a wing conductor and has in the present case, for example, four wing gelieri 58a, which in the present case at least partially made of a metal, in particular aluminum.
  • the second sensor element 28a is designed as a corresponding sensor coil element. In the present case, the second sensor element 28a is designed as a known exciter and / or servspule.
  • the second sensor element 28a is part of the sensor assembly 40a.
  • the second position sensor unit 20a comprises at least one excitation and / or evaluation circuit 60a, which in particular is electrically connected to the second sensor element 28a and is part of the sensor assembly 40a.
  • a second position sensor unit could also have a plurality of second active elements and / or second sensor elements.
  • a second active element could also have one of four different number of wing elements.
  • the number of wing elements is adapted to a pole pair number of a monitored electric motor.
  • a second active element could in principle also be mounted linearly movable relative to a second sensor element. In this case, it is conceivable, in particular, for the second sensor, designed as a field coil and / or receiver coil, to be provided. Relement with a structure deviating from a circular structure, in particular a linear structure form.
  • the sensor device 10a further has a retaining element 32a for the common retention of the active elements 22a, 26a.
  • the holding element 32a is part of the Läu Ferbauè 34a. In this case, the holding element 32a forms together with the We kiatan 22a, 26a, the rotor assembly 34a.
  • the holding element 32a is formed integrally with the second active element 26a in the present case.
  • the holding element 32a is arranged on one of the motor shaft 30a facing side of the second active element 26a.
  • the holding element 32a surrounds the first active element 22a to at least a large part.
  • the Hal teelement 32 a in the present case of metal.
  • a Halteele element could also be formed separately and / or separately from a second active element.
  • a holding element could also consist of a material deviating from metal, such as a plastic or the like.
  • the sensor device 10a comprises a carrier element 38a, on which the sensor elements 24a, 25a, 28a and the excitation and / or Auswer tesciens 60a are arranged.
  • the support member 38a is part of the sensor assembly 40a.
  • the carrier element 38a forms together with the sensor elements 24a, 25a, 28a and the excitation and / or evaluation circuit 60a the sensor module 40a.
  • the support member 38 a is also manufactured det as a printed circuit board.
  • the sensor elements 24a, 25a, 28a and the Erre ger- and / or evaluation circuit 60a disposed on a first outer layer 42a of the support member 38a.
  • sensor elements could also be arranged on different outer layers of a carrier element and / or on outer and inner layers of a Romaele management.
  • the combination of the position sensor units 18a, 20a according to the invention makes it possible to provide a sensor device 10a, which is advantageously robust with respect to external and / or internal interference, with a particularly high level of operational reliability, in which case one of the positions Sensor units 18a, 20a fails, unrestricted operation of the electromobility sector 14a is made possible.
  • FIGS. 5 to 9 show further exemplary embodiments of the invention.
  • the following description and drawings are limited to the differences between the embodiments We sentlichen, Be be equal to like components, in particular with respect to components with the same reference numerals, in principle, to the drawings and / or the description of the other embodiments, in particular Figures 1 to 4, can be referenced.
  • the letter a is the reference numerals of the embodiment in the figures 1 to 4 adjusted.
  • the letter a is replaced by the letters b to e.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the invention.
  • the execution example of Figure 5, the letter b is adjusted.
  • the further embodiment example of Figure 5 differs from the previous embodiment, at least substantially by an embodiment of a second Wirkele element 26 b of a second position sensor unit 20 b of a sensor device 10 b.
  • the second active element 26b is designed as a wing conductor in the form of egg nes wire model.
  • the second active element 26b comprises at play four at least partially conductive and / or magnetically permeable formed from wing elements 58b, each having at least one die gelausneh determination 62b, which advantageously reduces a weight and / or a material savings can be achieved.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the invention. From the exemplary embodiment of Figure 6, the letter c is adjusted.
  • the further exemplary embodiment of FIG. 6 differs from the previous embodiment examples at least essentially by an embodiment of a second active element 26c of a second position sensor unit 20c of a sensor device 10c and / or by an embodiment of a holding element 32c of the sensor device 10c.
  • the holding member 32c made of plastic, in particular a non-porous plastic.
  • the holding member 32 c is further formed as a base body and in particular to a shape of the second active element 26 c fits.
  • the holding member 32c is formed as a wing base body and has in the present case, for example, four to the wing elements 58c of the two th active element 26c corresponding further wing elements 59c.
  • the second active element 26c is integrated into the plastic of the holding element 32c, for example by means of a multi-component injection molding process, whereby in particular a manufacturing process can be simplified and at the same time costs can be reduced.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the invention.
  • the imple mentation of Figure 7, the letter d is adjusted.
  • the further exemplary embodiment of FIG. 7 differs from the previous embodiment examples, at least essentially by an embodiment of a support element 38 d of a sensor device 10 d.
  • the carrier element 38d is formed out of a multilayer printed circuit board and comprises a first outer layer 42d, a second outer layer 44d opposite the first outer layer 42d, and an inner layer 46d disposed between the outer layers 42d, 44d.
  • a first sensor element 24d of a first position sensor unit 18d on the first outer layer 42d of the Trä gerelements 38d arranged.
  • a further first sensor element 25d of the first position sensor unit 18d is arranged on the second outer layer 44d of the carrier element 38d.
  • a second sensor element 28d of a second position sensor unit 20d on the inner layer 46d of the Trä gerelements 38d arranged.
  • a first sensor element of a first position sensor unit could also be arranged on a first outer layer of a carrier element, while a second sensor element egg ner second position sensor unit on one of the first outer layer ge opposite second outer layer of the carrier element could be arranged.
  • Figures 8 and 9 show a further embodiment of the invention. The embodiment of Figures 8 and 9, the letter e is adjusted. The further embodiment of Figures 8 and 9 differs from the previous embodiments, at least substantially by an embodiment of a holding element 32e of a rotor assembly 34e a Sensorvor direction lOe.
  • the holding element 32e is integrally formed and comprises a Garab section 64e for holding the active elements 22e, 26e and a mounting portion 36e for connecting the rotor assembly 34e with a runner of a
  • the attachment portion 36e is provided for direct attachment of the rotor assembly 34e to a motor shaft 30e of the electromobility sector 14e.
  • the fixing portion 36e is connected to the motor shaft 30e by means of a press connection.

Abstract

The invention relates to a sensor device (10a-e) for capturing at least one piece of position information regarding a movably mounted rotor (12a) of an electric motor (14a; 14e), in particular of a steering system (16a), comprising at least two position sensor units (18a, 20a; 20b; 20c; 18d, 20d) for capturing the position information of the rotor (12a), which position sensor units are operatively connected to the rotor (12a). According to the invention, the position sensor units (18a, 20a; 20b; 20c; 18d, 20d) have different measurement principles for capturing the position information.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Sensorvorrichtung  sensor device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem gemäß Anspruch 15. The invention relates to a sensor device according to the preamble of claim 1. An addition to the invention relates to a steering system according to claim 15.
Aus dem Stand der Technik sind Lenksysteme mit einem beispielsweise als Ser vomotor ausgebildeten Elektromotor und mit einer Sensorvorrichtung zur Erfas sung einer Rotorlageinformation eines Läufers des Elektromotors bekannt, wobei die Sensorvorrichtung beispielsweise eine einzelne magnetisch wirkende Lage sensoreinheit oder eine einzelne induktiv wirkende Lagensensoreinheit zur Er fassung der Rotorlageinformation aufweisen kann. Problematisch bei der Ver wendung einer einzelnen Lagesensoreinheit ist, dass bereits ein Defekt und/oder eine Störung eines Sensorbauteils der verwendeten Lagesensoreinheit zu einem Ausfall der gesamten Sensorvorrichtung und gerade bei Lenksystemen zu be sonders sicherheitskritischen Situationen führen kann. Steering systems with an example designed as Ser vomotor electric motor and with a sensor device for Erfas solution rotor position information of a rotor of the electric motor are known from the prior art, wherein the sensor device, for example, a single magnetically acting position sensor unit or a single inductive position sensor unit for He Constitution of Rotor position information may have. The problem with the United use of a single position sensor unit is that even a defect and / or failure of a sensor component of the position sensor unit used can lead to failure of the entire sensor device and especially in steering systems to be particularly safety-critical situations.
Aus diesem Grund wird beispielsweise in der DE 10 2013 112 169 Al und/oder in der DE 10 2004 002 570 Al vorgeschlagen, eine Messung einer Rotorlage redundant auszuführen, um eine fehlertolerante Sensorvorrichtung bereitzustel len. Hierzu können entweder mehrere baugleiche und voneinander unabhängige Lagesensoreinheiten verwendet oder eine einzelne Lagensensoreinheit mit Mit teln zu einer sensorlosen Bestimmung der Rotorlage, welche auch als virtuelle Sensoren bezeichnet werden, kombiniert werden. Die Verwendung mehrerer gleichartiger Lagesensoreinheiten weist jedoch den Nachteil auf, dass sich exter ne und/oder interne Störungen gleichermaßen auf die Lagensensoreinheiten auswirken, während die Mitel zur sensorlosen Bestimmung der Rotorlage ledig lich zu einer groben Abschätzung der Rotorlage dienen, sodass ein Betrieb des Elektromotors in einem Fehlerfall, in welchem lediglich die Mitel zur sensorlosen Bestimmung der Rotorlage aktiv sind, nur eingeschränkt möglich ist. For this reason, it is proposed, for example in DE 10 2013 112 169 A1 and / or in DE 10 2004 002 570 A1, to carry out a redundant measurement of a rotor position in order to provide a fault-tolerant sensor device. For this purpose, either a plurality of structurally identical and independent position sensor units can be used or a single position sensor unit can be combined with means for a sensorless determination of the rotor position, which are also referred to as virtual sensors. The use of a plurality of similar position sensor units, however, has the disadvantage that exter ne and / or internal interference equally on the position sensor units affect while the Mitel for sensorless determination of the rotor position single Lich serve a rough estimate of the rotor position, so that operation of the electric motor in an error case in which only the Mitel for sensorless determination of the rotor position are active, only limited possible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Sensorvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Betriebssicherheit bereitzustel len. Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des An spruchs 1 bzw. des Anspruchs 15 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. The object of the invention is, in particular, to provide a sensor device with improved properties with regard to operational reliability. The object is achieved by an object having the features of claim 1. An of claim 15, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung zur, insbesondere redundan ten, Erfassung wenigstens einer Lageinformation eines beweglich gelagerten Läufers eines Elektromotors, insbesondere eines Lenksystems, mit wenigstens zwei mit dem Läufer wirkverbundenen Lagesensoreinheiten, insbesondere einer ersten Lagesensoreinheit und einer, insbesondere von der ersten Lage sensoreinheit separaten und/oder unabhängigen, zweiten Lagesensoreinheit, zur Erfassung der Lageinformation des Läufers, insbesondere im Betrieb des Elekt romotors. The invention relates to a sensor device for, in particular redundant th, detection of at least one position information of a movably mounted rotor of an electric motor, in particular a steering system, with at least two operatively connected to the rotor position sensor units, in particular a first position sensor unit and one, in particular from the first position sensor unit separate and / or independent, second position sensor unit, for detecting the position information of the rotor, in particular during operation of the Elekt romotors.
Es wird vorgeschlagen, dass die Lagesensoreinheiten unterschiedliche Mess prinzipien zur Erfassung der Lageinformation aufweisen. Durch diese Ausgestal tung kann insbesondere eine gegenüber externen und/oder internen Störungen vorteilhaft robuste Sensorvorrichtung mit einer besonders hohen Betriebssicher heit bereitgestellt werden, wobei auch in einem Fehlerfall, in welchem eine der Lagesensoreinheiten ausfällt, ein uneingeschränkter Betrieb des Elektromotors ermöglicht wird. Durch die Nutzung von Lagesensoreinheiten, welche unter schiedliche Messprinzipien zur Erfassung der Lageinformation aufweisen, kann zudem eine besonders hohe Fehlertoleranz erreicht werden, da mehrere unab hängig voneinander arbeitende Kanäle zur Signalauswertung zur Verfügung ste hen. Der Elektromotor umfasst im vorliegenden Fall insbesondere zumindest einen Stator und insbesondere den beweglich relativ zu dem Stator gelagerten Läufer. Bevorzugt ist der Elektromotor zudem als Servomotor, vorteilhaft als bürstenloser Motor und besonders vorteilhaft als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Ferner kann der Elektromotor als Linearmotor, ins besondere mit einem linear beweglichen Läufer, oder vorzugsweise als Rotati onsmotor, insbesondere mit einem drehbar gelagerten Läufer, ausgebildet sein.It is proposed that the position sensor units have different measuring principles for detecting the position information. By this Ausgestal device can be provided in particular with respect to external and / or internal interference advantageous robust sensor device with a particularly high level of reliability, even in an error case in which one of the position sensor units fails, unrestricted operation of the electric motor is possible. By the use of position sensor units, which have different measurement principles for detecting the position information, also a particularly high fault tolerance can be achieved because several inde pendent of each other working channels for signal evaluation available ste hen. The electric motor in the present case comprises in particular at least one stator and in particular the rotor mounted movably relative to the stator. Preferably, the electric motor is also designed as a servomotor, advantageously as a brushless motor and particularly advantageous as an asynchronous motor or as a permanent-magnet synchronous motor. Further, the electric motor as a linear motor, in particular with a linearly movable rotor, or preferably as a Rotati onsmotor, in particular with a rotatably mounted rotor, be formed.
In letzterem Fall kann der Elektromotor insbesondere wenigstens eine Motorwelle umfassen, welche drehfest mit dem, in diesem Fall insbesondere als Rotor aus gebildeten, Läufer verbunden ist. Darüber hinaus ist der Elektromotor besonders vorteilhaft Teil eines Lenksystems. In diesem Zusammenhang kann der Elektro motor beispielsweise Teil einer elektrischen Hilfskraftlenkung sein und insbeson dere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung einer elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen sein oder Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung sein und insbesondere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Zusatzlenkwinkels und/oder eines variablen Übersetzungsverhältnisses vorgesehen sein. Zudem kann der Elektromotor insbesondere auch Teil eines als Steer-by-Wire- Lenksystem ausgebildeten Lenksystems sein. In diesem Zusammenhang könnte der Elektromotor beispielsweise als Lenkaktuator ausgebildet sein und insbeson dere zur Änderung eines Radlenkwinkels des Fahrzeugrads vorgesehen sein oder als Lenkeingabeaktuator ausgebildet sein und insbesondere zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf eine Lenkhandha be des Lenksystems vorgesehen sein. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstan den werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem An- wendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. In the latter case, the electric motor may in particular comprise at least one motor shaft, which is non-rotatably connected to the rotor formed in this case, in particular as a rotor. In addition, the electric motor is particularly advantageous part of a steering system. In this context, the electric motor, for example, be part of an electric power steering system and be provided in particular for generating and / or providing electrical steering assistance or be part of an electrical superposition steering and in particular provided for generating and / or providing an additional steering angle and / or a variable transmission ratio be. In addition, the electric motor may in particular also be part of a steering system designed as a steer-by-wire steering system. In this context, the electric motor could be designed, for example, as Lenkaktuator and be provided in particular for changing a Radlenkwinkels the vehicle or be designed as Lenkeingabeaktuator and in particular be provided for generating a steering resistance and / or a restoring torque on a Lenkhandha be the steering system. By "intended" is intended to be understood in particular specially designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function is intended to mean, in particular, that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
Ferner soll unter einer„Lagesensoreinheit“ insbesondere eine, insbesondere von einem Softsensor und/oder virtuellen Sensor verschiedene, körperliche und/oder reale Baugruppe verstanden werden, welche zur indirekten oder direkten und vorteilhaft kontaktlosen Erfassung wenigstens einer Lageinformation, wie bei spielsweise einer Winkellage, einer Winkelposition, einer Winkeländerung, einer Linearposition und/oder einer linearen Wegänderung, des Läufers vorgesehen ist. Dazu umfasst die Lagesensoreinheit wenigstens ein von einem virtuellen Sensor verschiedenes, insbesondere reales, Sensorelement. Insbesondere sind die Lagesensoreinheiten demselben Läufer zugeordnet und bevorzugt jeweils zur kontaktlosen Erfassung der Lage Information vorgesehen. Darüber hinaus sind die Lagesensoreinheiten vorteilhaft baulich verschieden zueinander, insbesonde re derart, dass sich die Lagesensoreinheiten durch zumindest ein Bauteil vonei nander unterscheiden. Unter der Wendung, dass eine„Lagesensoreinheit zu einer direkten Erfassung einer Lageinformation“ vorgesehen ist, soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Lagesensoreinheit zur Detektion und/oder Messung der Lageinformation selbst vorgesehen ist. Un ter der Wendung, dass eine„Lagesensoreinheit zu einer indirekten Erfassung einer Lageinformation“ vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Lagesensoreinheit zur Detektion und/oder Messung wenigstens einer mit der Lageinformation korrelierten Erfassungsgröße vorgesehen ist, wobei die Lageinformation aus der Erfassungsgröße ermittelbar ist. Unter einem„Mess prinzip einer Lagesensoreinheif soll insbesondere ein zur Erfassung der Lagein formation verwendetes Messverfahren, wie beispielsweise ein magnetisches, ein induktives, ein optisches, ein kapazitives, ein mechanisches und/oder ein piezoe lektrisches Messverfahren, verstanden werden. In addition, a "position sensor unit" should be understood to mean, in particular, a physical and / or real assembly that is different from a soft sensor and / or virtual sensor and which is used for indirect or direct and advantageously contactless detection of at least one position information, such as an angular position Angular position, an angle change, a linear position and / or a linear path change, the rotor is provided. For this purpose, the position sensor unit comprises at least one of a virtual Sensor different, in particular real, sensor element. In particular, the position sensor units are assigned to the same rotor and are preferably each provided for contactless detection of the position information. In addition, the position sensor units are advantageously structurally different from one another, in particular such that the position sensor units differ from one another by at least one component. In this context, it should be understood in particular that the position sensor unit itself is provided for the detection and / or measurement of the position information by the use of a "position sensor unit for direct detection of position information". Un ter the phrase that a "position sensor unit for indirect detection of position information" is intended, is to be understood in particular that the position sensor unit for detecting and / or measuring at least one correlated with the position information detection size is provided, the position information from the detection size determined is. A "measuring principle of a position sensor unit is to be understood, in particular, as a measurement method used for detecting the position information, such as, for example, a magnetic, an inductive, an optical, a capacitive, a mechanical and / or a piezoelectric measuring method.
Darüber hinaus kann die Sensorvorrichtung vorteilhaft wenigstens eine dem Läu fer zugeordnete und vorteilhaft bewegungsfest mit dem Läufer verbundene Läu ferbaugruppe und wenigstens eine, insbesondere separat und/oder getrennt von der Läuferbaugruppe ausgebildete und vorteilhaft statisch angeordnete, Sensor baugruppe umfassen, wobei der Läuferbaugruppe und der Sensorbaugruppe jeweils zumindest ein Bauteil der Lagesensoreinheiten zugeordnet ist. Die Läu ferbaugruppe kann dabei insbesondere linear beweglich relativ zu der Sensor baugruppe ausgebildet und/oder gelagert sein. Bevorzugt ist die Läuferbaugrup pe jedoch drehbar relativ zu der Sensorbaugruppe ausgebildet und/oder gelagert. In addition, the sensor device can advantageously at least one Fäu fer associated and advantageously movement fixed to the runner connected Läu ferbaugruppe and at least one, in particular separately and / or separately formed by the rotor assembly and advantageously statically arranged, sensor assembly comprising the rotor assembly and the sensor assembly in each case at least one component of the position sensor units is assigned. The Läu ferbaugruppe can in particular linearly movable relative to the sensor module formed and / or stored. Preferably, however, the rotor assembly is rotatably formed and / or supported relative to the sensor assembly.
Wenigstens eine der Lagesensoreinheiten könnte beispielsweise zu einer opti schen, einer kapazitiven, einer mechanischen und/oder einer piezoelektrischen Erfassung der Lageinformation vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang könnten insbesondere beliebige Kombinationen der zuvor genannten Messprin zipien und/oder Messverfahren zur Erfassung der Lageinformation verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die erste Lagesensoreinheit zur, insbesondere kontaktlosen, magnetischen Erfassung der Lageinformation und die zweite Lagesensoreinheit zur, insbesondere kontaktlosen, induktiven Erfassung der Lageinformation vorgesehen ist, wodurch vorteilhaft bereits be währte und/oder robuste Messprinzipien und/oder Messverfahren im Bereich der Erfassung von Lageinformationen von Elektromotoren eingesetzt werden kön nen. At least one of the position sensor units could be provided, for example, for an optical, a capacitive, a mechanical and / or a piezoelectric detection of the position information. In this context, it would be possible in particular to use any desired combinations of the previously mentioned measurement principles and / or measurement methods for detecting the position information. Preferably, however, it is proposed that the first position sensor unit for, in particular contactless, magnetic detection of the position information and the second position sensor unit for, in particular contactless, inductive detection of the position information is provided, which can be used advantageously already proven and / or robust measurement principles and / or measurement methods in the field of detection of position information of electric motors NEN.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die erste Lagesensoreinheit, insbesondere zur Erfassung der Lageinformation, wenigstens ein bewegungsfest mit dem Läufer verbundenes erstes Wirkelement und wenigstens ein von dem ersten Wirkele ment getrenntes und mit dem ersten Wirkelement zusammenwirkendes erstes Sensorelement umfasst. Bevorzugt ist das erste Wirkelement dabei separat von dem ersten Sensorelement ausgebildet und beabstandet von dem ersten Senso relement angeordnet. Ferner ist das erste Wirkelement vorteilhaft Teil der Läu ferbaugruppe, während das erste Sensorelement Teil der Sensorbaugruppe ist. Das erste Wirkelement ist dabei insbesondere linear beweglich oder bevorzugt drehbar, insbesondere relativ zu dem ersten Sensorelement, gelagert. Im Fall, dass die erste Lagesensoreinheit zur magnetischen Erfassung der Lageinforma tion vorgesehen ist, ist das erste Wirkelement vorzugsweise als Magnetelement, bevorzugt als Permanentmagnet, und das erste Sensorelement als dazu korres pondierendes Magnetsensorelement, insbesondere als Hallsensorelement und/oder als magnetoresistives Sensorelement, ausgebildet. Insbesondere kann die erste Lagesensoreinheit auch mehrere erste Wirkelemente und/oder mehrere erste Sensorelemente umfassen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft flexible erste Lagesensoreinheit bereitgestellt werden. Furthermore, it is proposed that the first position sensor unit, in particular for detecting the position information, comprises at least one first active element immovably connected to the rotor and at least one first sensor element separate from the first active element and cooperating with the first active element. Preferably, the first active element is formed separately from the first sensor element and arranged spaced from the first Senso relement. Furthermore, the first active element is advantageous part of the Läu Ferbaugruppe, while the first sensor element is part of the sensor assembly. The first active element is in particular linearly movable or preferably rotatable, in particular relative to the first sensor element mounted. In the event that the first position sensor unit is provided for magnetic detection of Lageinforma tion, the first active element is preferably designed as a magnetic element, preferably as a permanent magnet, and the first sensor element as korres pondierendes magnetic sensor element, in particular as a Hall sensor element and / or magnetoresistive sensor element. In particular, the first position sensor unit may also comprise a plurality of first active elements and / or a plurality of first sensor elements. In this way, in particular, an advantageously flexible first position sensor unit can be provided.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zweite Lagesensoreinheit, insbeson dere zur Erfassung der Lageinformation, wenigstens ein bewegungsfest mit dem Läufer verbundenes zweites Wirkelement und wenigstens ein von dem zweiten Wirkelement getrenntes und mit dem zweiten Wirkelement zusammenwirkendes zweites Sensorelement umfasst. Bevorzugt ist das zweite Wirkelement dabei separat von dem zweiten Sensorelement ausgebildet und beabstandet von dem zweiten Sensorelement angeordnet. Ferner ist das zweite Wirkelement vorteilhaft Teil der Läuferbaugruppe, während das zweite Sensorelement Teil der Sensor baugruppe ist. Das zweite Wirkelement ist dabei insbesondere linear beweglich oder bevorzugt drehbar, insbesondere relativ zu dem zweiten Sensorelement, gelagert. Im Fall, dass die zweite Lagesensoreinheit zur induktiven Erfassung der Lageinformation vorgesehen ist, ist das zweite Wirkelement vorzugsweise we nigstens teilweise elektrisch leitfähig und/oder magnetisch permeabel, besonders bevorzugt als Flügelleiter, und das zweite Sensorelement als dazu korrespondie rendes Sensorspulenelement ausgebildet. Insbesondere kann die zweite Lage sensoreinheit auch mehrere zweite Wirkelemente und/oder mehrere zweite Sen sorelemente umfassen. Unter einem„Flügelleiter“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Objekt verstanden werden, welches zumindest ein, bevorzugt wenigstens teilweise elektrisch leitfähig und/oder magnetisch permeabel ausge bildetes, Flügelelement umfasst, welches vorteilhaft zur Erfassung der Lenkin formation parallel zu der Sensorbaugruppe und insbesondere dem zweiten Sen sorelement ausgerichtet ist. Bevorzugt umfasst der Flügelleiter eine Vielzahl von Flügelelementen, welche über das zweite Wirkelement verteilt angeordnet sind und bevorzugt wenigstens teilweise elektrisch leitfähig und/oder magnetisch permeabel ausgebildet sind. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft flexible zweite Lagesensoreinheit bereitgestellt werden. Furthermore, it is proposed that the second position sensor unit, in particular for detecting the position information, comprises at least one second active element immovably connected to the rotor and at least one second sensor element separate from the second active element and cooperating with the second active element. In this case, the second active element is preferably formed separately from the second sensor element and arranged at a distance from the second sensor element. Furthermore, the second active element is advantageously part of the rotor assembly, while the second sensor element is part of the sensor assembly. The second active element is in particular linearly movable or preferably rotatable, in particular relative to the second sensor element stored. In the event that the second position sensor unit is provided for inductive detection of the position information, the second active element is preferably at least partially electrically conductive and / or magnetically permeable, particularly preferably as a wing conductor, and the second sensor element designed as a sensor coil element corresponding thereto. In particular, the second position sensor unit may also comprise a plurality of second active elements and / or a plurality of second Sen sorelemente. In this context, a "wing conductor" is to be understood as meaning in particular an object which comprises at least one, preferably at least partially electrically conductive and / or magnetically permeable, wing element which is advantageous for detecting the steering in parallel to the sensor assembly and in particular the second Sen sorelement is aligned. Preferably, the wing conductor comprises a plurality of wing elements, which are arranged distributed over the second active element and are preferably formed at least partially electrically conductive and / or magnetically permeable. In this way, in particular, an advantageously flexible second position sensor unit can be provided.
Sind die Wirkelemente koaxial zueinander angeordnet, kann insbesondere ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau sowie eine besonders hohe Bauraumef fizienz, insbesondere der Läuferbaugruppe, erreicht werden. Vorteilhaft ist das erste Wirkelement dabei zentral angeordnet und von dem zweiten Wirkelement zumindest teilweise und vorteilhaft vollständig umgriffen. If the active elements are arranged coaxially to each other, in particular a structurally particularly simple structure and a particularly high Bauraumef efficiency, in particular the rotor assembly can be achieved. Advantageously, the first active element is arranged centrally and completely surrounded by the second active element at least partially and advantageously.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorge schlagen, dass die Wirkelemente einstückig miteinander verbunden sind. Unter „einstückig“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest stoffschlüs sig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoff schluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess her gestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Vorzugsweise wird dieses eine Stück aus einem einzelnen Rohling, einer Masse und/oder einem Guss, wie beispiels weise in einem Extrusionsverfahren, insbesondere einem Ein- und/oder Mehr- komponenten-Extrusionsverfahren, und/oder einem Spritzgussverfahren, insbe- sondere einem Ein- und/oder Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, herge stellt. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft robuste Läuferbaugruppe und/oder Sensorvorrichtung bereitgestellt werden. According to a further advantageous embodiment of the invention will suggest measures that the active elements are integrally connected. In this context, "integral" should be understood as meaning, in particular, at least materially connected and / or formed with one another. The material can be made, for example, by an adhesion process, an injection process, a welding process, a soldering process and / or another process. Advantageously, however, should be understood as being integrally formed in one piece and / or in one piece. Preferably, this is a piece of a single blank, a mass and / or a casting, such as in an extrusion process, in particular a single and / or multi-component extrusion process, and / or an injection molding process, in particular special one- and / or multi-component injection molding process, Herge provides. In this way, in particular, an advantageously robust rotor assembly and / or sensor device can be provided.
Der Elektromotor könnte beispielsweise als Linearmotor ausgebildet sein, wobei die Wirkelemente direkt an dem Läufer angeordnet, insbesondere befestigt, sind, insbesondere derart, dass die Wirkelemente linear beweglich gelagert sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass der Elektromotor als Rotationsmotor ausgebildet ist und wenigstens eine drehfest mit dem Läufer verbundene Motorwelle aufweist, an welcher die Wirkelemente angeordnet und insbesondere mittelbar oder unmittelbar befestigt sind, insbe sondere derart, dass die Wirkelemente drehbar gelagert sind. Vorteilhaft sind die Wirkelemente dabei in Richtung der Motorwelle betrachtet konzentrisch zueinan der angeordnet. Darüber hinaus sind die Wirkelemente vorteilhaft in einem, ins besondere dem Stator abgewandten, Endbereich der Motorwelle angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Sensorvorrichtung be reitgestellt werden, welche vorteilhaft zum Einsatz in Lenksystemen geeignet ist. The electric motor could be designed, for example, as a linear motor, wherein the active elements are arranged directly on the rotor, in particular fastened, are, in particular such that the active elements are mounted linearly movable. In a preferred embodiment of the invention, however, it is proposed that the electric motor is designed as a rotary motor and at least one rotatably connected to the rotor motor shaft, on which the active elements are arranged and in particular indirectly or directly attached, in particular special such that the active elements rotatably mounted are. Advantageously, the active elements are considered in the direction of the motor shaft concentric zueinan the arranged. In addition, the active elements are advantageously arranged in a, in particular the stator facing away from, end portion of the motor shaft. In this way, in particular, an advantageously compact sensor device can be made available, which is advantageously suitable for use in steering systems.
Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die Sensorvorrichtung ein Halteele ment zur gemeinsamen Halterung der Wirkelemente aufweist. Vorteilhaft umfasst das Halteelement dabei wenigstens einen Halteabschnitt, welcher zur Halterung der Wirkelemente vorgesehen ist. Das Halteelement ist zudem bevorzugt einstü ckig ausgebildet und umgibt das erste Wirkelement und/oder das zweite Wir kelement vorteilhaft zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil. Ferner ist das Halteelement vorzugsweise Teil der Läuferbaugruppe, sodass die Wirkelemente und das Halteelement eine gemeinsame Läuferbau gruppe, insbesondere die bereits zuvor genannte Läuferbaugruppe, ausbilden. Unter dem Ausdruck„zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 60 % und besonders vorteilhaft zumindest 65 %, verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere eine Halterung der Wir kelemente und/oder eine Befestigung der Wirkelemente an dem Läufer und/oder der Motorwelle vereinfacht werden. Preferably, it is also proposed that the sensor device has a Halteele element for common mounting of the active elements. Advantageously, the holding element comprises at least one holding section, which is provided for holding the active elements. The holding element is also preferably integrally formed and surrounds the first active element and / or the second We kelement advantageous at least partially, and preferably at least a large part. Furthermore, the holding element is preferably part of the rotor assembly, so that the active elements and the holding element form a common rotor construction group, in particular the previously mentioned rotor assembly. At least 55%, advantageously at least 60%, and particularly advantageously at least 65%, are to be understood by the term "for at least a large part". In this way, in particular a holder of the We kelemente and / or attachment of the active elements to the rotor and / or the motor shaft can be simplified.
Das Halteelement könnte beispielsweise aus Metall und/oder einem Verbund werkstoff bestehen. Eine besonders einfache Herstellung und/oder eine beson- ders hohe Flexibilität kann jedoch insbesondere erreicht werden, wenn das Hal teelement zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil aus Kunststoff, bevorzugt einem nicht-porösen Kunststoff, besteht. The holding element could for example consist of metal and / or a composite material. A particularly simple production and / or a special However, high flexibility can be achieved in particular if the Hal teelement at least partially, and preferably at least a major part of plastic, preferably a non-porous plastic exists.
In diesem Zusammenhang wird ferner vorgeschlagen, dass das Halteelement als Grundkörper ausgebildet ist und wenigstens eines der Wirkelemente in den Kunststoff integriert ist, beispielsweise mittels eines Mehrkomponenten- Spritzgussverfahrens. Hierdurch kann insbesondere ein Herstellungsprozess weiter vereinfacht und gleichzeitig Kosten gesenkt werden. In this context, it is further proposed that the holding element is designed as a base body and at least one of the active elements is integrated into the plastic, for example by means of a multi-component injection molding process. As a result, in particular, a manufacturing process can be further simplified and at the same time costs can be reduced.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird zudem vorgeschlagen, dass das Halteelement wenigstens einen Befestigungsabschnitt zur, insbesondere unmit telbaren oder mittelbaren, Verbindung der Läuferbaugruppe mit dem Läufer auf weist. Vorteilhaft ist der Befestigungsabschnitt dabei zur Befestigung der Läufer baugruppe an dem Läufer und/oder der Motorwelle vorgesehen. Besonders vor teilhaft ist der Befestigungsabschnitt mittels einer Schweißverbindung, einer Löt verbindung, einer Klebeverbindung, einer Schmelzverbindung und/oder bevor zugt einer Pressverbindung mit dem Läufer und/oder der Motorwelle verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann die Läuferbaugruppe insbesondere auch ein, ins besondere zusätzliches, Stiftelement zur Befestigung der Läuferbaugruppe an dem Läufer und/oder der Motorwelle aufweisen. Zudem könnte die Läuferbau gruppe alternativ oder zusätzlich insbesondere auch über das erste Wirkelement und/oder das zweite Wirkelement an dem Läufer und/oder der Motorwelle befes tigt sein. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft flexible und/oder stabile Verbindung zwischen dem Läufer und der Läuferbaugruppe erreicht werden. According to one embodiment of the invention is also proposed that the holding element has at least one attachment portion for, in particular immedi applicable or indirect, compound of the rotor assembly with the rotor on. Advantageously, the mounting portion is provided for mounting the rotor assembly on the rotor and / or the motor shaft. Especially before geous the fastening portion by means of a welded joint, a solder joint, an adhesive bond, a fusion bond and / or before given to a press connection to the rotor and / or the motor shaft connected. Alternatively or additionally, the rotor assembly may in particular also have a, in particular additional, pin element for fastening the rotor assembly to the rotor and / or the motor shaft. In addition, the Läufererbau group could alternatively or additionally be fastened in particular also on the first active element and / or the second active element on the rotor and / or the motor shaft fastened. In this way, in particular, an advantageously flexible and / or stable connection between the rotor and the rotor assembly can be achieved.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensorvorrichtung ein Trägerelement, bei spielsweise eine Platine, eine Leiterkarte und/oder eine Leiterplatte, aufweist, auf welchem die Sensorelemente gemeinsam angeordnet sind. Vorteilhaft ist das Trägerelement dabei Teil der Sensorbaugruppe, sodass die Sensorelemente und das Trägerelement eine gemeinsame Sensorbaugruppe, insbesondere die be reits zuvor genannte Sensorbaugruppe, ausbilden. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache Halterung der Sensorelemente erreicht werden. Vorteilhaft ist das Trägerelement als Leiterplatte ausgebildet, wobei das erste Sensorelement auf einer ersten außenliegenden Schicht des Trägerelements und das zweite Sensorelement auf einer der ersten außenliegenden Schicht gegen überliegenden zweiten außenliegenden Schicht des Trägerelements angeordnet ist. Insbesondere im Fall, dass die erste Lagesensoreinheit mehrere erste Senso relemente und/oder die zweite Lagesensoreinheit mehrere zweite Sensorelemen te umfasst/umfassen, können die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente auch auf verschiedenen außenliegenden Schichten des Trä gerelements angeordnet sein. Hierdurch wird insbesondere eine vorteilhaft hohe Flexibilität erreicht. It is also proposed that the sensor device has a carrier element, for example a printed circuit board, a printed circuit board and / or a printed circuit board, on which the sensor elements are arranged together. Advantageously, the carrier element is part of the sensor assembly, so that the sensor elements and the carrier element form a common sensor assembly, in particular the sensor assembly already mentioned above. In this way, in particular a particularly simple mounting of the sensor elements can be achieved. Advantageously, the carrier element is designed as a printed circuit board, wherein the first sensor element is arranged on a first outer layer of the carrier element and the second sensor element on one of the first outer layer against the opposite second outer layer of the carrier element. Particularly in the case where the first position sensor unit comprises a plurality of first sensor elements and / or the second position sensor unit comprises a plurality of second sensor elements, the first sensor elements and / or the second sensor elements can also be arranged on different outer layers of the support element. As a result, in particular an advantageously high flexibility is achieved.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass das Trägerelement als mehrschichtige Lei terplatte ausgebildet ist und wenigstens eines der Sensorelemente, insbesondere zumindest das zweite Sensorelement, auf einer innenliegenden Schicht des Trä gerelements angeordnet ist. Insbesondere im Fall, dass die erste Lage sensoreinheit mehrere erste Sensorelemente und/oder die zweite Lage sensoreinheit mehrere zweite Sensorelemente umfasst/umfassen, können die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente auch auf verschie denen innenliegenden Schichten oder außenliegenden Schichten und innenlie genden Schichten des Trägerelements angeordnet sein. Hierdurch kann insbe sondere eine Flexibilität und/oder eine Bauraumeffizienz weiter erhöht werden. Alternatively, it is proposed that the carrier element is designed as a multilayer Lei terplatte and at least one of the sensor elements, in particular at least the second sensor element, is arranged on an inner layer of the Trä gerelements. In particular, in the case that the first position sensor unit comprises a plurality of first sensor elements and / or the second position sensor unit comprises a plurality of second sensor elements, the first sensor elements and / or the second sensor elements can also on various which inner layers or outer layers and innenlie ing layers of Be arranged support element. As a result, in particular a special flexibility and / or space efficiency can be further increased.
Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit wenigstens einem Elektromotor, welcher wenigstens einen beweglich gelagerten Läufer umfasst, und mit der zu vor genannten Sensorvorrichtung. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann eine gegenüber externen und/oder internen Störungen vorteilhaft robuste Sensorvorrichtung mit einer besonders hohen Betriebssicherheit bereitgestellt werden, wobei auch in einem Fehlerfall, in welchem eine der Lagesensoreinheiten ausfällt, ein uneinge schränkter Betrieb des Elektromotors ermöglicht wird. In addition, the invention relates to a steering system with at least one electric motor, which comprises at least one movably mounted rotor, and with the above-mentioned sensor device. As a result, in particular the advantages already mentioned above can be achieved. In particular, it is possible to provide a sensor device with a particularly high level of operational reliability, which is advantageously robust with respect to external and / or internal interference, whereby even in the case of a fault in which one of the position sensor units fails, unrestricted operation of the electric motor is made possible.
Die Sensorvorrichtung und das Lenksystem sollen hierbei nicht auf die oben be schriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Sensorvorrichtung und das Lenksystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von ein zelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. The sensor device and the steering system should not be limited to the above-described application and embodiment. In particular, the sensor device and the steering system may be used to accomplish one herein Functioning described have a number of a number of individual elements, components and units differing from a number mentioned herein.
Zeichnungen drawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird die Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawings, the description and the claims contain numerous aspects of the invention. The person skilled in the art will also consider the aspects individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einem Elektromotor und mit einer Sensorvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung,1 shows an exemplary steering system with an electric motor and with a sensor device in a simplified representation,
Fig. 2 der Elektromotor und die Sensorvorrichtung umfassend zumin dest zwei Lagesensoreinheiten in einer Detailansicht, 2 shows the electric motor and the sensor device comprising at least two position sensor units in a detailed view,
Fig. 3a-b eine Läuferbaugruppe der Sensorvorrichtung in perspektivi schen Darstellungen,  3a-b a rotor assembly of the sensor device in perspektivi rule representations,
Fig. 4 eine Sensorbaugruppe der Sensorvorrichtung in einer perspek tivischen Darstellung,  4 shows a sensor module of the sensor device in a perspective view,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Läuferbaugruppe einer weiteren Sensorvorrichtung in einer perspektivischen Darstel lung,  5 shows a further embodiment of a rotor assembly of another sensor device in a perspective illustration,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Läuferbaugruppe einer weiteren Sensorvorrichtung in einer perspektivischen Darstel lung,  6 shows a further embodiment of a rotor assembly of another sensor device in a perspective illustration,
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sensorbaugruppe einer weiteren Sensorvorrichtung in einer perspektivischen Darstel lung,  7 shows a further embodiment of a sensor module of a further sensor device in a perspective illustration,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Elektromotor und einer weiteren Sensorvorrichtung umfassend zumindest zwei Lage sensoreinheiten in einer Detailansicht und  Fig. 8 shows a further embodiment of an electric motor and a further sensor device comprising at least two position sensor units in a detailed view and
Fig. 9 eine Läuferbaugruppe der Sensorvorrichtung aus Figur 8 in ei ner perspektivischen Darstellung. Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 9 is a rotor assembly of the sensor device of Figure 8 in egg ner perspective view. Description of the embodiments
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Lenksystem 16a in einer perspektivischen Dar stellung. Das Lenksystem 16a ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist eine elektrische Hilfskraftunterstützung in Form einer Servolenkung auf. Ferner ist das Lenksystem 16a zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgese hen. Das Lenksystem 16a weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbin dung mit Fahrzeugrädern 48a des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung aus zubilden. Zudem könnte ein Lenksystem prinzipiell auch als Steer-by-Wire- Lenksystem ausgebildet sein. Figure 1 shows an exemplary steering system 16a in a perspective Dar position. The steering system 16a is formed in the present case as an electrically assisted steering system and has an electric power assistance in the form of a power steering. Furthermore, the steering system 16a is for use in a vehicle (not shown), in particular a motor vehicle, vorgese hen. The steering system 16a, in an installed state, has an operative connection with vehicle wheels 48a of the vehicle and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle. Alternatively or additionally, however, it is also conceivable to design a steering system with an electrical superposition steering system. In addition, a steering system could in principle also be designed as a steer-by-wire steering system.
Das Lenksystem 16a umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 50a zum Aufbringen eines manuellen Lenkmo ments, einen beispielhaft als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildeten Radlenk winkelsteller 52a, welcher dazu vorgesehen, eine Lenkvorgabe an der Lenk handhabe 50a in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder 48a umzusetzen, und eine Lenksäule 54a zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Lenk handhabe 50a mit dem Radlenkwinkelsteller 52a. Alternativ könnte eine Lenk handhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. Auch könnte ein Lenksystem prinzipiell frei von einer Lenkhandhabe sein, beispielsweise bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug. Zudem könnte eine Lenksäule auch lediglich zeitweise eine Lenkhandhabe mit einem Lenkgetriebe verbinden, wie beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem autonomen Fährbe trieb und/oder einem Steer-by-Wire- Lenksystem mit mechanischer Rückfallebe ne. In letzterem Fall könnte das Lenksystem auch vollkommen frei von einer Lenksäule sein. The steering system 16a includes a, in the present case exemplified as a steering wheel, steering handle 50a for applying a manual Lenkmo ment, designed as a rack steering gear wheel steering angle adjuster 52a, which provided a steering input to the steering handle 50a implement in a steering movement of the vehicle wheels 48a , And a steering column 54a for, in particular mechanical, connection of the steering handle 50a with the Radlenkwinkelsteller 52a. Alternatively, a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like. Also, a steering system could in principle be free of a steering handle, for example in a purely autonomously driving vehicle. In addition, a steering column could also only temporarily connect a steering handle with a steering gear, such as in a vehicle with an autonomous Fährbe drive and / or a steer-by-wire steering system with mechanical Rückfallebe ne. In the latter case, the steering system could also be completely free of a steering column.
Des Weiteren umfasst das Lenksystem 16a wenigstens einen an sich bekannten und im vorliegenden Fall insbesondere als Servomotor ausgebildeten Elektromo tor 14a (vgl. insbesondere auch Figur 2). Der Elektromotor 14a ist als Rotations motor ausgebildet. Der Elektromotor 14a umfasst einen Stator 56a und einen beweglich relativ zu dem Stator 56a gelagerten Läufer 12a. Zudem umfasst der Elektromotor 14a eine Motorwelle 30a, welche drehfest mit dem, in diesem Fall insbesondere als Rotor ausgebildeten, Läufer 12a verbunden ist. Der Elektromo tor 14a steht ferner in Wirkverbindung mit dem Radlenkwinkelsteller 52a. Der Elektromotor 14a ist Teil der elektrischen Hilfskraftlenkung und insbesondere zur Erzeugung der elektrischen Lenkunterstützung vorgesehen. Alternativ könnte ein Elektromotor auch Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung sein und insbe sondere zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Zusatzlenkwinkels und/oder eines variablen Übersetzungsverhältnisses vorgesehen sein. Zudem könnte ein Elektromotor auch Teil eines als Steer-by-Wire- Lenksystem ausgebil deten Lenksystem sein. Darüber hinaus könnte ein Elektromotor prinzipiell auch ein beliebiger anderer in einem Fahrzeug verwendeter Elektromotor sein, wie beispielsweise ein Lüftermotor und/oder ein Traktionsmotor eines Elektrofahr zeugs. Des Weiteren könnte eine Elektromotor auch als Linearmotor ausgebildet sein. Furthermore, the steering system 16a comprises at least one known per se and in the present case, in particular as a servomotor formed Elektromo tor 14a (see, in particular, Figure 2). The electric motor 14a is designed as a rotary motor. The electric motor 14a includes a stator 56a and a movably relative to the stator 56a mounted rotor 12a. In addition, the electric motor 14a comprises a motor shaft 30a which is non-rotatably connected to the rotor 12a, which in this case is designed in particular as a rotor. The electromobility gate 14a is also operatively connected to the Radlenkwinkelsteller 52a. The electric motor 14a is part of the electric power steering system and in particular provided for generating the electric power steering assistance. Alternatively, an electric motor could also be part of an electrical superposition steering and in particular special for generating and / or providing an additional steering angle and / or a variable transmission ratio can be provided. In addition, an electric motor could also be part of a Steer-by-wire steering system ausgebil Deten steering system. In addition, an electric motor could in principle also be any other electric motor used in a vehicle, such as a fan motor and / or a traction motor of an electric vehicle. Furthermore, an electric motor could also be designed as a linear motor.
Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 16a eine Sensorvorrichtung 10a. Prin zipiell kann die Sensorvorrichtung jedoch auch Teil eines Lüftersystems des Fahrzeugs, eines Traktionssystems des Fahrzeugs oder eines weiteren Fahr zeugsystems sein. Die Sensorvorrichtung 10a ist zur redundanten Erfassung einer Lageinformation, im vorliegenden Fall beispielhaft einer Rotorlage, des Läu fers 12a des Elektromotors 14a vorgesehen, insbesondere im Betrieb des Elekt romotors 14a. In addition, the steering system 16a includes a sensor device 10a. In principle, however, the sensor device may also be part of a fan system of the vehicle, a traction system of the vehicle or another driving tool system. The sensor device 10a is for redundant detection of a position information, in the present case, for example, a rotor position, the Läu fers 12a of the electric motor 14a provided, in particular during operation of the Elekt romotors 14a.
Dazu umfasst die Sensorvorrichtung 10a wenigstens zwei Lagesensoreinheiten 18a, 20a, insbesondere eine erste Lagesensoreinheit 18a und eine zweite Lage sensoreinheit 20a. Die Lagesensoreinheiten 18a, 20a sind baulich verschieden voneinander. Die Lagesensoreinheiten 18a, 20a sind unabhängig voneinander ausgebildet. Die Lagesensoreinheiten 18a, 20a sind dem Läufer 12a zugeordnet. Die Lagesensoreinheiten 18a, 20a sind dabei derart angeordnet, dass sich die Lagesensoreinheiten 18a, 20a nicht gegenseitig beeinflussen. Ferner sind die Lagesensoreinheiten 18a, 20a jeweils als körperliche Sensoreinheiten ausgebil det und somit insbesondere von einem Softsensor und/oder einem virtuellen Sensor verschieden. Die Lagesensoreinheiten 18a, 20a sind jeweils zur kontakt losen Erfassung der Lageinformation, insbesondere derselben Lageinformation, vorgesehen. Die Lagesensoreinheiten 18a, 20a weisen dabei unterschiedliche Messprinzipien zur Erfassung der Lage Information auf. Im vorliegenden Fall ist die erste Lagesensoreinheit 18a zur, insbesondere kontaktlosen, magnetischen Erfassung der Lageinformation und die zweite Lagesensoreinheit 20a zur, insbe sondere kontaktlosen, induktiven Erfassung der Lageinformation vorgesehen. Prinzipiell könnte eine Sensorvorrichtung jedoch auch zumindest drei und/oder zumindest vier Lagesensoreinheiten aufweisen, welche unterschiedliche Mess prinzipien zur Erfassung einer Lageinformation, insbesondere derselben Lagein formation, aufweisen. For this purpose, the sensor device 10a comprises at least two position sensor units 18a, 20a, in particular a first position sensor unit 18a and a second position sensor unit 20a. The position sensor units 18a, 20a are structurally different from one another. The position sensor units 18a, 20a are formed independently of each other. The position sensor units 18a, 20a are associated with the rotor 12a. The position sensor units 18a, 20a are arranged such that the position sensor units 18a, 20a do not influence one another. Furthermore, the position sensor units 18a, 20a are each ausgebil det as physical sensor units and thus different in particular from a soft sensor and / or a virtual sensor. The position sensor units 18a, 20a are each for non-contact detection of the position information, in particular the same position information, intended. The position sensor units 18a, 20a have different measuring principles for detecting the position information. In the present case, the first position sensor unit 18a for, in particular contactless, magnetic detection of the position information and the second position sensor unit 20a for, in particular special contactless, inductive detection of the position information is provided. In principle, however, a sensor device could also have at least three and / or at least four position sensor units which have different measuring principles for detecting position information, in particular the same position information.
Ein Aufbau der Lagesensoreinheiten 18a, 20a wird im Folgenden mit Verweis auf die Figuren 3a bis 4 beschrieben. A construction of the position sensor units 18a, 20a will be described below with reference to FIGS. 3a to 4.
Die erste Lagesensoreinheit 18a umfasst zur Erfassung der Lageinformation ein bewegungsfest mit dem Läufer 12a verbundenes erstes Wirkelement 22a und im vorliegenden Fall beispielhaft zwei von dem ersten Wirkelement 22a getrennte und mit dem ersten Wirkelement 22a zusammenwirkende erste Sensorelemente 24a, 25a. Das erste Wirkelement 22a ist beabstandet von den ersten Sensorele menten 24a, 25a angeordnet. Das erste Wirkelement 22a ist an der Motorwelle 30a angeordnet. Das erste Wirkelement 22a ist dabei in einem dem Stator 56a abgewandten Endbereich der Motorwelle 30a angeordnet. Folglich ist das erste Wirkelement 22a im vorliegenden Fall drehbar gelagert. Das erste Wirkelement 22a ist Teil einer Läuferbaugruppe 34a der Sensorvorrichtung 10a. Das erste Wirkelement 22a ist als Magnetelement, im vorliegenden Fall als Stiftmagnet mit einem Permanentmagneten und einem Stiftelement, ausgebildet. Die ersten Sensorelemente 24a, 25a sind als korrespondierende Magnetsensorelemente ausgebildet. Dabei ist eines der ersten Sensorelemente 24a, 25a beispielhaft als Hallsensorelement und ein weiteres der ersten Sensorelemente 24a, 25a als magnetoresistives Sensorelement ausgebildet. Ferner sind die ersten Sensorel emente 24a, 25a Teil einer im Gegensatz zur Läuferbaugruppe 34a statisch an geordneten Sensorbaugruppe 40a der Sensorvorrichtung 10a. Grundsätzlich könnte eine erste Lagesensoreinheit jedoch auch genau ein erstes Sensorele ment oder zumindest drei erste Sensorelemente aufweisen. Zudem könnte eine erste Lagesensoreinheit prinzipiell auch mehrere erste Wirkelemente umfassen. Des Weiteren könnte ein erstes Wirkelement prinzipiell auch linear beweglich relativ zu einem ersten Sensorelement gelagert sein. The first position sensor unit 18a comprises a first active element 22a which is immovably connected to the rotor 12a for detection of the positional information and, in the present case, two first sensor elements 24a, 25a which are separate from the first active element 22a and cooperate with the first active element 22a. The first active element 22a is spaced from the first sensor elements 24a, 25a. The first active element 22a is arranged on the motor shaft 30a. The first active element 22a is arranged in an end region of the motor shaft 30a facing away from the stator 56a. Consequently, the first active element 22a is rotatably mounted in the present case. The first active element 22a is part of a rotor assembly 34a of the sensor device 10a. The first active element 22a is designed as a magnetic element, in the present case as a pin magnet with a permanent magnet and a pin element. The first sensor elements 24a, 25a are designed as corresponding magnetic sensor elements. In this case, one of the first sensor elements 24a, 25a is designed, for example, as a Hall sensor element and another of the first sensor elements 24a, 25a as a magnetoresistive sensor element. Furthermore, the first sensor elements 24a, 25a are part of a sensor assembly 40a of the sensor device 10a arranged statically in contrast to the rotor assembly 34a. In principle, however, a first position sensor unit could also have exactly one first sensor element or at least three first sensor elements. In addition, a first position sensor unit could in principle also comprise a plurality of first active elements. Furthermore, a first active element could in principle also be mounted linearly movable relative to a first sensor element.
Die zweite Lagesensoreinheit 20a umfasst zur Erfassung der Lageinformation ein bewegungsfest mit dem Läufer 12a verbundenes zweites Wirkelement 26a und wenigstens ein von dem zweiten Wirkelement 26a getrenntes und mit dem zwei ten Wirkelement 26a zusammenwirkendes zweites Sensorelement 28a. Das zweite Wirkelement 26a ist beabstandet von dem zweiten Sensorelement 28a angeordnet. Das zweite Wirkelement 26a ist an der Motorwelle 30a angeordnet. Das zweite Wirkelement 26a ist dabei, insbesondere analog zu dem ersten Wir kelement 22a, in dem dem Stator 56a abgewandten Endbereich der Motorwelle 30a angeordnet. Folglich ist das zweite Wirkelement 26a im vorliegenden Fall drehbar gelagert. Das zweite Wirkelement 26a ist Teil der Läuferbaugruppe 34a. Das zweite Wirkelement 26a ist dabei koaxial zu dem ersten Wirkelement 22a angeordnet. Das zweite Wirkelement 26a ist ferner derart angeordnet, dass es das, insbesondere zentral angeordnete, erste Wirkelement 22a in Umfangsrich tung vollständig umgreift. Zudem ist das zweite Wirkelement 26a einstückig mit dem ersten Wirkelement 22a ausgebildet. Das zweite Wirkelement 26a ist ferner als Flügelleiter ausgebildet und weist im vorliegenden Fall beispielhaft vier Flü gelelemente 58a auf, welche im vorliegenden Fall zumindest teilweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, bestehen. Das zweite Sensorelement 28a ist als korrespondierendes Sensorspulenelement ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das zweite Sensorelement 28a als an sich bekannte Erreger- und/oder Empfän gerspule ausgebildet. Ferner ist das zweite Sensorelement 28a Teil der Sensor baugruppe 40a. Darüber hinaus umfasst die zweite Lagesensoreinheit 20a we nigstens eine Erreger- und/oder Auswerteschaltung 60a, welche insbesondere elektrisch mit dem zweiten Sensorelement 28a verbunden und Teil der Sensor baugruppe 40a ist. Grundsätzlich könnte eine zweite Lagesensoreinheit jedoch auch mehrere zweite Wirkelemente und/oder zweite Sensorelemente aufweisen. Zudem könnte ein zweites Wirkelement auch eine von vier abweichende Anzahl von Flügelelementen aufweisen. Bevorzugt ist die Anzahl an Flügelelementen dabei an eine Polpaarzahl eines überwachten Elektromotors angepasst. Des Weiteren könnte ein zweites Wirkelement prinzipiell auch linear beweglich relativ zu einem zweiten Sensorelement gelagert sein. In diesem Fall ist insbesondere denkbar, das als Erreger- und/oder Empfängerspule ausgebildete zweite Senso- relement mit einer von einer Kreisstruktur abweichenden Struktur, insbesondere einer linearen Struktur, auszubilden. The second position sensor unit 20a comprises, for detecting the position information, a second active element 26a which is immovably connected to the rotor 12a and at least one second sensor element 28a which is separate from the second active element 26a and cooperates with the second active element 26a. The second active element 26a is arranged at a distance from the second sensor element 28a. The second active element 26a is arranged on the motor shaft 30a. The second active element 26a is, in particular analogous to the first We kelement 22a, disposed in the stator 56a facing away from the end portion of the motor shaft 30a. Consequently, the second active element 26a is rotatably mounted in the present case. The second active element 26a is part of the rotor assembly 34a. The second active element 26a is arranged coaxially with the first active element 22a. The second active element 26a is further arranged such that it completely surrounds the, in particular centrally arranged, first active element 22a in the circumferential direction Rich. In addition, the second active element 26a is formed integrally with the first active element 22a. The second active element 26a is further formed as a wing conductor and has in the present case, for example, four wing gelelemente 58a, which in the present case at least partially made of a metal, in particular aluminum. The second sensor element 28a is designed as a corresponding sensor coil element. In the present case, the second sensor element 28a is designed as a known exciter and / or Empfänger gerspule. Furthermore, the second sensor element 28a is part of the sensor assembly 40a. In addition, the second position sensor unit 20a comprises at least one excitation and / or evaluation circuit 60a, which in particular is electrically connected to the second sensor element 28a and is part of the sensor assembly 40a. In principle, however, a second position sensor unit could also have a plurality of second active elements and / or second sensor elements. In addition, a second active element could also have one of four different number of wing elements. Preferably, the number of wing elements is adapted to a pole pair number of a monitored electric motor. Furthermore, a second active element could in principle also be mounted linearly movable relative to a second sensor element. In this case, it is conceivable, in particular, for the second sensor, designed as a field coil and / or receiver coil, to be provided. Relement with a structure deviating from a circular structure, in particular a linear structure form.
Die Sensorvorrichtung 10a weist ferner ein Halteelement 32a zur gemeinsamen Halterung der Wirkelemente 22a, 26a auf. Das Halteelement 32a ist Teil der Läu ferbaugruppe 34a. Dabei bildet das Halteelement 32a zusammen mit den Wir kelementen 22a, 26a die Läuferbaugruppe 34a aus. Das Halteelement 32a ist im vorliegenden Fall einstückig mit dem zweiten Wirkelement 26a ausgebildet. Das Halteelement 32a ist dabei auf einer der Motorwelle 30a zugewandten Seite des zweiten Wirkelements 26a angeordnet. Zudem umgibt das Halteelement 32a das erste Wirkelement 22a zu wenigstens einem Großteil. Ferner besteht das Hal teelement 32a im vorliegenden Fall aus Metall. Alternativ könnte ein Halteele ment jedoch auch separat und/oder getrennt von einem zweiten Wirkelement ausgebildet sein. Ferner könnte ein Halteelement auch aus einem von Metall abweichenden Material bestehen, wie beispielsweise einem Kunststoff oder der gleichen. The sensor device 10a further has a retaining element 32a for the common retention of the active elements 22a, 26a. The holding element 32a is part of the Läu Ferbaugruppe 34a. In this case, the holding element 32a forms together with the We kelementen 22a, 26a, the rotor assembly 34a. The holding element 32a is formed integrally with the second active element 26a in the present case. The holding element 32a is arranged on one of the motor shaft 30a facing side of the second active element 26a. In addition, the holding element 32a surrounds the first active element 22a to at least a large part. Further, the Hal teelement 32 a in the present case of metal. Alternatively, however, a Halteele element could also be formed separately and / or separately from a second active element. Furthermore, a holding element could also consist of a material deviating from metal, such as a plastic or the like.
Darüber hinaus umfasst die Sensorvorrichtung 10a ein Trägerelement 38a, auf welchem die Sensorelemente 24a, 25a, 28a und die Erreger- und/oder Auswer teschaltung 60a angeordnet sind. Das Trägerelement 38a ist Teil der Sensor baugruppe 40a. Dabei bildet das Trägerelement 38a zusammen mit den Senso relementen 24a, 25a, 28a und der Erreger- und/oder Auswerteschaltung 60a die Sensorbaugruppe 40a aus. Das Trägerelement 38a ist als Leiterplatte ausgebil det. Im vorliegenden Fall sind die Sensorelemente 24a, 25a, 28a und die Erre ger- und/oder Auswerteschaltung 60a auf einer ersten außenliegenden Schicht 42a des Trägerelements 38a angeordnet. Alternativ könnten Sensorelemente jedoch auch auf verschiedenen außenliegenden Schichten eines Trägerelements und/oder auf außenliegenden und innenliegenden Schichten eines Trägerele ments angeordnet sein. In addition, the sensor device 10a comprises a carrier element 38a, on which the sensor elements 24a, 25a, 28a and the excitation and / or Auswer teschaltung 60a are arranged. The support member 38a is part of the sensor assembly 40a. In this case, the carrier element 38a forms together with the sensor elements 24a, 25a, 28a and the excitation and / or evaluation circuit 60a the sensor module 40a. The support member 38 a is ausgebil det as a printed circuit board. In the present case, the sensor elements 24a, 25a, 28a and the Erre ger- and / or evaluation circuit 60a disposed on a first outer layer 42a of the support member 38a. Alternatively, however, sensor elements could also be arranged on different outer layers of a carrier element and / or on outer and inner layers of a Trägerele management.
Durch die erfindungsgemäße Kombination der Lagesensoreinheiten 18a, 20a kann eine gegenüber externen und/oder internen Störungen vorteilhaft robuste Sensorvorrichtung 10a mit einer besonders hohen Betriebssicherheit bereitge stellt werden, wobei auch in einem Fehlerfall, in welchem eine der Lage- sensoreinheiten 18a, 20a ausfällt, ein uneingeschränkter Betrieb des Elektromo tors 14a ermöglicht wird. The combination of the position sensor units 18a, 20a according to the invention makes it possible to provide a sensor device 10a, which is advantageously robust with respect to external and / or internal interference, with a particularly high level of operational reliability, in which case one of the positions Sensor units 18a, 20a fails, unrestricted operation of the electromobility sector 14a is made possible.
In den Figuren 5 bis 9 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen beschränken sich im We sentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei be züglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 4 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 5 bis 9 ist der Buchsta be a durch die Buchstaben b bis e ersetzt. FIGS. 5 to 9 show further exemplary embodiments of the invention. The following description and drawings are limited to the differences between the embodiments We sentlichen, Be be equal to like components, in particular with respect to components with the same reference numerals, in principle, to the drawings and / or the description of the other embodiments, in particular Figures 1 to 4, can be referenced. To distinguish the embodiments, the letter a is the reference numerals of the embodiment in the figures 1 to 4 adjusted. In the exemplary embodiments of FIGS. 5 to 9, the letter a is replaced by the letters b to e.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungs beispiel der Figur 5 ist der Buchstabe b nachgestellt. Das weitere Ausführungs beispiel der Figur 5 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung eines zweiten Wirkele ments 26b einer zweiten Lagesensoreinheit 20b einer Sensorvorrichtung 10b. FIG. 5 shows a further embodiment of the invention. The execution example of Figure 5, the letter b is adjusted. The further embodiment example of Figure 5 differs from the previous embodiment, at least substantially by an embodiment of a second Wirkele element 26 b of a second position sensor unit 20 b of a sensor device 10 b.
Im vorliegenden Fall ist das zweite Wirkelement 26b als Flügelleiter in Form ei nes Drahtmodells ausgebildet. Das zweite Wirkelement 26b umfasst dabei bei spielhaft vier wenigstens teilweise leitfähig und/oder magnetisch permeabel aus gebildete Flügelelemente 58b, welche jeweils wenigstens eine Flügelausneh mung 62b aufweisen, wodurch vorteilhaft ein Gewicht reduziert und/oder eine Materialersparnis erreicht werden kann. In the present case, the second active element 26b is designed as a wing conductor in the form of egg nes wire model. The second active element 26b comprises at play four at least partially conductive and / or magnetically permeable formed from wing elements 58b, each having at least one Flügelausneh determination 62b, which advantageously reduces a weight and / or a material savings can be achieved.
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Aus führungsbeispiel der Figur 6 ist der Buchstabe c nachgestellt. Das weitere Aus führungsbeispiel der Figur 6 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungs beispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung eines zweiten Wirkelements 26c einer zweiten Lagesensoreinheit 20c einer Sensorvorrichtung 10c und/oder durch eine Ausgestaltung eines Halteelements 32c der Sensorvor richtung 10c. In diesem Fall besteht das Halteelement 32c aus Kunststoff, insbesondere einem nicht-porösen Kunststoff. Das Halteelement 32c ist ferner als Grundkörper aus gebildet und insbesondere an eine Form des zweiten Wirkelements 26c ange passt. Das Halteelement 32c ist dabei als Flügelgrundkörper ausgebildet und weist im vorliegenden Fall beispielhaft vier zu den Flügelelementen 58c des zwei ten Wirkelements 26c korrespondierende weitere Flügelelemente 59c auf. Das zweite Wirkelement 26c ist in den Kunststoff des Halteelements 32c integriert, beispielsweise mittels eines Mehrkomponenten-Spritzgussverfahrens, wodurch insbesondere ein Herstellungsprozess vereinfacht und gleichzeitig Kosten ge senkt werden können. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the invention. From the exemplary embodiment of Figure 6, the letter c is adjusted. The further exemplary embodiment of FIG. 6 differs from the previous embodiment examples at least essentially by an embodiment of a second active element 26c of a second position sensor unit 20c of a sensor device 10c and / or by an embodiment of a holding element 32c of the sensor device 10c. In this case, the holding member 32c made of plastic, in particular a non-porous plastic. The holding member 32 c is further formed as a base body and in particular to a shape of the second active element 26 c fits. The holding member 32c is formed as a wing base body and has in the present case, for example, four to the wing elements 58c of the two th active element 26c corresponding further wing elements 59c. The second active element 26c is integrated into the plastic of the holding element 32c, for example by means of a multi-component injection molding process, whereby in particular a manufacturing process can be simplified and at the same time costs can be reduced.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Aus führungsbeispiel der Figur 7 ist der Buchstabe d nachgestellt. Das weitere Aus führungsbeispiel der Figur 7 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungs beispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung eines Trä gerelements 38d einer Sensorvorrichtung lOd. FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the invention. The imple mentation of Figure 7, the letter d is adjusted. The further exemplary embodiment of FIG. 7 differs from the previous embodiment examples, at least essentially by an embodiment of a support element 38 d of a sensor device 10 d.
In diesem Fall ist das Trägerelement 38d als mehrschichtige Leiterplatte ausge bildet und umfasst eine erste außenliegende Schicht 42d, eine der ersten außen liegenden Schicht 42d gegenüberliegende zweite außenliegende Schicht 44d sowie eine zwischen den außenliegenden Schichten 42d, 44d angeordnete in nenliegende Schicht 46d. Dabei ist ein erstes Sensorelement 24d einer ersten Lagesensoreinheit 18d auf der ersten außenliegenden Schicht 42d des Trä gerelements 38d angeordnet. Ein weiteres erstes Sensorelement 25d der ersten Lagesensoreinheit 18d ist auf der zweiten außenliegenden Schicht 44d des Trä gerelements 38d angeordnet. Zudem ist ein zweites Sensorelement 28d einer zweiten Lagesensoreinheit 20d auf der innenliegenden Schicht 46d des Trä gerelements 38d angeordnet. Alternativ könnte ein erstes Sensorelement einer ersten Lagesensoreinheit jedoch auch auf einer ersten außenliegenden Schicht eines Trägerelements angeordnet sein, während ein zweites Sensorelement ei ner zweiten Lagesensoreinheit auf einer der ersten außenliegenden Schicht ge genüberliegenden zweiten außenliegenden Schicht des Trägerelements ange ordnet sein könnte. Die Figuren 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 ist der Buchstabe e nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der Figuren 8 und 9 unterscheidet sich von den vor herigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch eine Ausge- staltung eines Halteelements 32e einer Läuferbaugruppe 34e einer Sensorvor richtung lOe. In this case, the carrier element 38d is formed out of a multilayer printed circuit board and comprises a first outer layer 42d, a second outer layer 44d opposite the first outer layer 42d, and an inner layer 46d disposed between the outer layers 42d, 44d. In this case, a first sensor element 24d of a first position sensor unit 18d on the first outer layer 42d of the Trä gerelements 38d arranged. A further first sensor element 25d of the first position sensor unit 18d is arranged on the second outer layer 44d of the carrier element 38d. In addition, a second sensor element 28d of a second position sensor unit 20d on the inner layer 46d of the Trä gerelements 38d arranged. Alternatively, however, a first sensor element of a first position sensor unit could also be arranged on a first outer layer of a carrier element, while a second sensor element egg ner second position sensor unit on one of the first outer layer ge opposite second outer layer of the carrier element could be arranged. Figures 8 and 9 show a further embodiment of the invention. The embodiment of Figures 8 and 9, the letter e is adjusted. The further embodiment of Figures 8 and 9 differs from the previous embodiments, at least substantially by an embodiment of a holding element 32e of a rotor assembly 34e a Sensorvor direction lOe.
Das Halteelement 32e ist einstückig ausgebildet und umfasst einen Halteab schnitt 64e zur Halterung der Wirkelemente 22e, 26e sowie einen Befestigungs- abschnitt 36e zur Verbindung der Läuferbaugruppe 34e mit einem Läufer einesThe holding element 32e is integrally formed and comprises a Halteab section 64e for holding the active elements 22e, 26e and a mounting portion 36e for connecting the rotor assembly 34e with a runner of a
Elektromotors 14e. Der Befestigungsabschnitt 36e ist dabei zur unmittelbaren Befestigung der Läuferbaugruppe 34e an einer Motorwelle 30e des Elektromo tors 14e vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist der Befestigungsabschnitt 36e mit tels einer Pressverbindung mit der Motorwelle 30e verbunden. Darüber hinaus ist in diesem Fall auch denkbar, auf ein Stiftelement 66e zur Befestigung der Läu ferbaugruppe 34e an der Motorwelle 30e zu verzichten. Electric motor 14e. The attachment portion 36e is provided for direct attachment of the rotor assembly 34e to a motor shaft 30e of the electromobility sector 14e. In the present case, the fixing portion 36e is connected to the motor shaft 30e by means of a press connection. In addition, in this case, it is also conceivable to dispense with a pin element 66e for fastening the feeder assembly 34e to the motor shaft 30e.

Claims

Ansprüche claims
1. Sensorvorrichtung (lOa-e) zur Erfassung wenigstens einer Lageinformation eines beweglich gelagerten Läufers (12a) eines Elektromotors (14a; 14e), insbesondere eines Lenksystems (16a), mit wenigstens zwei mit dem Läu fer (12a) wirkverbundenen Lagesensoreinheiten (18a, 20a; 20b; 20c; 18d, 20d) zur Erfassung der Lageinformation des Läufers (12a), dadurch gekennzeichnet, dass die Lagesensoreinheiten (18a, 20a; 20b; 20c; 18d, 20d) unterschiedliche Messprinzipien zur Erfassung der Lageinformation aufweisen. 1. Sensor device (10a-e) for detecting at least one position information of a movably mounted rotor (12a) of an electric motor (14a, 14e), in particular a steering system (16a), with at least two position sensors (18a, 18b) operatively connected to the rotor (12a). 20a, 20b, 20c, 18d, 20d) for detecting the position information of the rotor (12a), characterized in that the position sensor units (18a, 20a; 20b; 20c; 18d, 20d) have different measuring principles for detecting the position information.
2. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagesensoreinheit (18a; 18d) zur magnetischen Erfassung der Lageinformation und die zweite Lagesensoreinheit (20a; 20b; 20c; 20d) zur induktiven Erfassung der Lageinformation vorgesehen ist. 2. Sensor device (10a-e) according to claim 1, characterized in that the first position sensor unit (18a; 18d) is provided for the magnetic detection of the position information and the second position sensor unit (20a; 20b; 20c; 20d) for the inductive detection of the position information.
3. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagesensoreinheit (18a; 18d) wenigstens ein be wegungsfest mit dem Läufer (12a) verbundenes erstes Wirkelement (22a; 22e) und wenigstens ein von dem ersten Wirkelement (22a; 22e) getrenn tes und mit dem ersten Wirkelement (22a; 22e) zusammenwirkendes ers tes Sensorelement (24a, 25a; 24d, 25d) umfasst und die zweite Lage sensoreinheit (20a; 20b; 20c; 20d) wenigstens ein bewegungsfest mit dem Läufer (12a) verbundenes zweites Wirkelement (26a; 26b; 26c; 26e) und wenigstens ein von dem zweiten Wirkelement (26a; 26b; 26c; 26e) getrenn tes und mit dem zweiten Wirkelement (26a; 26b; 26c; 26e) zusammenwir kendes zweites Sensorelement (28a; 28d) umfasst. 3. Sensor device (10a-e) according to claim 1 or 2, characterized in that the first position sensor unit (18a, 18d) at least one be wegungsfest with the rotor (12a) connected first active element (22a; 22e) and at least one of the first The second position sensor unit (20a, 20b, 20c, 20d) comprises at least one motion-proof element (22a, 22e) separated and cooperating with the first active element (22a, 22e) The second active element (26a; 26b; 26c; 26e) connected to the rotor (12a) and at least one separate from the second active element (26a; 26b; 26c; 26e) and cooperating with the second active element (26a; 26b; 26c; 26e) kendes second sensor element (28a, 28d).
4. Sensorvorrichtung (10a-e) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wirkelement (22a; 22e) als Magnetelement und das zweite Wirkelement (26a; 26b; 26c; 26e) als Flügelleiter ausgebildet ist. 4. Sensor device (10a-e) according to claim 3, characterized in that the first active element (22a; 22e) is designed as a magnetic element and the second active element (26a; 26b; 26c; 26e) as a wing conductor.
5. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkelemente (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e) koaxial zueinander angeordnet sind. 5. Sensor device (lOa-e) according to claim 3 or 4, characterized in that the active elements (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e) are arranged coaxially with each other.
6. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkelemente (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e) einstückig miteinander verbunden sind. 6. Sensor device (10a-e) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the active elements (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e) are integrally connected to one another.
7. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (14a; 14e) als Rotationsmotor ausgebildet ist und wenigstens eine drehtest mit dem Läufer (12a) verbun dene Motorwelle (30a; 30e) aufweist, an welcher die Wirkelemente (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e) angeordnet sind. 7. Sensor device (lOa-e) according to one of claims 3 to 6, characterized in that the electric motor (14a, 14e) is designed as a rotary motor and at least one rotation test with the rotor (12a) verbun dene motor shaft (30a, 30e) on which the active elements (22a, 26a, 26b, 26c, 22e, 26e) are arranged.
8. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch ein Halteelement (32a; 32c; 32e) zur gemeinsamen Halte rung der Wirkelemente (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e), wobei die Wirkele mente (22a, 26a; 26b; 26c; 22e, 26e) und das Halteelement (32a; 32c; 32e) eine gemeinsame Läuferbaugruppe (34a; 34e) ausbilden. 8. Sensor device (10a-e) according to one of claims 3 to 7, characterized by a holding element (32a; 32c; 32e) for common holding tion of the active elements (22a, 26a, 26b, 26c, 22e, 26e), wherein the Wirkele and the retaining element (32a, 32c, 32e) form a common rotor assembly (34a, 34e).
9. Sensorvorrichtung (10c) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (32c) zumindest teilweise aus Kunststoff besteht. 9. sensor device (10c) according to claim 8, characterized in that the holding element (32c) consists at least partially of plastic.
10. Sensorvorrichtung (10c) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (32c) als Grundkörper ausgebildet ist und wenigs tens eines der Wirkelemente (26c) in den Kunststoff integriert ist. 10. Sensor device (10c) according to claim 9, characterized in that the holding element (32c) is designed as a base body and wenigs least one of the active elements (26c) is integrated into the plastic.
11. Sensorvorrichtung (lOe) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (32e) wenigstens einen Befesti gungsabschnitt (36e) zur Verbindung der Läuferbaugruppe (34e) mit dem Läufer aufweist. 11. Sensor device (10e) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the holding element (32e) at least one fastening supply section (36e) for connecting the rotor assembly (34e) with the rotor.
12. Sensorvorrichtung (lOa-e) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch ein Trägerelement (38a; 38d), auf welchem die Sensorel emente (24a, 25a, 28a; 24d, 25d, 28d) gemeinsam angeordnet sind, wobei die Sensorelemente (24a, 25a, 28a; 24d, 25d, 28d) und das Trägerelement (38a; 38d) eine gemeinsame Sensorbaugruppe (40a) ausbilden. 12. Sensor device (10a-e) according to one of claims 3 to 11, characterized by a carrier element (38a, 38d) on which the sensor elements (24a, 25a, 28a, 24d, 25d, 28d) are arranged together, wherein the Sensor elements (24a, 25a, 28a, 24d, 25d, 28d) and the carrier element (38a, 38d) form a common sensor module (40a).
13. Sensorvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement als Leiterplatte ausgebildet ist, wobei das erste Sensorele ment auf einer ersten außenliegenden Schicht des Trägerelements und das zweite Sensorelement auf einer der ersten außenliegenden Schicht gegen überliegenden zweiten außenliegenden Schicht des Trägerelements ange ordnet ist. 13. Sensor device according to claim 12, characterized in that the carrier element is designed as a printed circuit board, wherein the first Sensorele element is arranged on a first outer layer of the support member and the second sensor element on one of the first outer layer against the overlaying second outer layer of the support member is ,
14. Sensorvorrichtung (lOd) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (38d) als mehrschichtige Leiterplatte ausgebildet ist und wenigstens eines der Sensorelemente (24d, 25d, 28d) auf einer in nenliegenden Schicht (46d) des Trägerelements (38d) angeordnet ist. 14. Sensor device (10d) according to claim 12, characterized in that the carrier element (38d) is designed as a multilayer printed circuit board and arranged at least one of the sensor elements (24d, 25d, 28d) on a nenliegenden layer (46d) of the carrier element (38d) is.
15. Lenksystem (16a) mit zumindest einem Elektromotor (14a; 14e), welcher wenigstens einen beweglich gelagerten Läufer (12a) umfasst, und mit zu mindest einer Sensorvorrichtung (lOa-e) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. Steering system (16a) with at least one electric motor (14a, 14e), which comprises at least one movably mounted rotor (12a), and with at least one sensor device (10a-e) according to one of the preceding claims.
PCT/EP2019/055473 2018-03-29 2019-03-06 Sensor device WO2019185309A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018204901.7 2018-03-29
DE102018204901.7A DE102018204901A1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 sensor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019185309A1 true WO2019185309A1 (en) 2019-10-03

Family

ID=65763423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/055473 WO2019185309A1 (en) 2018-03-29 2019-03-06 Sensor device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018204901A1 (en)
WO (1) WO2019185309A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019207070A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 Thyssenkrupp Ag Rotor position sensor and steering system for a motor vehicle with a rotor position sensor
EP3875913B1 (en) * 2020-03-04 2023-10-25 Melexis Technologies SA Hybrid position sensor
DE102020117448A1 (en) 2020-07-02 2022-01-05 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensor arrangement for position detection and a coupling system with the sensor arrangement
DE102021104635A1 (en) 2021-02-26 2022-09-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Target carrier for a non-contact rotor position sensor, rotor, electric drive unit and motor vehicle
DE102021106879A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 HELLA GmbH & Co. KGaA Position detection for a rotation angle sensor
EP4083577A1 (en) * 2021-04-29 2022-11-02 Melexis Technologies SA Reliable position sensor
FR3123118B1 (en) * 2021-05-20 2023-10-20 Vitesco Technologies Position detection device for vehicle
DE102022204530A1 (en) * 2022-05-09 2023-11-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Electric motor and steer-by-wire steering with one

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19520299A1 (en) * 1995-06-02 1996-12-05 Bosch Gmbh Robert Detection unit for identifying position of movable body e.g. shaft in motor vehicle
DE102004002570A1 (en) 2004-01-17 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Error-tolerant control system for multiphase reluctance motor for power steering in road vehicle has circuits determining position of four- pole rotor inside six-pole stator and has two inverters
DE202007010280U1 (en) * 2007-05-21 2007-09-27 Metallux Ag potentiometer
EP2180296A1 (en) * 2008-10-21 2010-04-28 Hella KG Hueck & Co. Device to determine the angle of rotation, especially for the steering shaft of a vehicle
DE102013112169A1 (en) 2013-11-06 2015-05-07 Zf Lenksysteme Gmbh Redundant rotor position determination

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19520299A1 (en) * 1995-06-02 1996-12-05 Bosch Gmbh Robert Detection unit for identifying position of movable body e.g. shaft in motor vehicle
DE102004002570A1 (en) 2004-01-17 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Error-tolerant control system for multiphase reluctance motor for power steering in road vehicle has circuits determining position of four- pole rotor inside six-pole stator and has two inverters
DE202007010280U1 (en) * 2007-05-21 2007-09-27 Metallux Ag potentiometer
EP2180296A1 (en) * 2008-10-21 2010-04-28 Hella KG Hueck & Co. Device to determine the angle of rotation, especially for the steering shaft of a vehicle
DE102013112169A1 (en) 2013-11-06 2015-05-07 Zf Lenksysteme Gmbh Redundant rotor position determination

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018204901A1 (en) 2019-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019185309A1 (en) Sensor device
EP3309557B1 (en) Method for manufacturing an angle sensor
EP0638176B1 (en) Device for measuring rotary movements
EP2979102B1 (en) Hall sensor insensitive to external magnetic fields
EP3256861A2 (en) Sensor housing for a wheel sensor device, wheel sensor device und connecting component thereof
WO2018054864A1 (en) Electrohydraulic motor vehicle control device
DE102006037014B4 (en) Device and method for steering assistance and providing steering angle information for vehicles with electromechanical steering
DE10027193A1 (en) Rotary accelerator grip, e.g. for motor cycle, has electrical element that provides electrical signal correlated with rotary position of grip tube on handlebar for operating actuator
DE102019212618A1 (en) Motor vehicle power steering
DE102007007234A1 (en) Electromechanical adjusting device for wheel suspensions of motor vehicles
DE10150305B4 (en) Device for measuring the handlebar path of a motor vehicle steering
EP3645980B1 (en) Method and device for adjusting the position of a magnet relative to a gmr sensor
DE102020120241A1 (en) Actuator with an electric motor and method for determining the position of an actuator
WO2017162232A1 (en) Method for the adjusted fastening of a magnetic sensor device to an actuator, and actuator having an electric motor and a magnetic sensor device
EP2132861B1 (en) Electric motor
EP1754648A2 (en) Superposition steering system
DE10108883A1 (en) Torque sensor for input shaft of motor vehicle steering gear has magnetic field sensor for detecting magnet on rotating body
DE102019202115A1 (en) Method for setting a sensor system of an electric motor and electric motor
WO2014095878A1 (en) Sensor arrangement with a torque sensor device and a steering angle sensor device for a steering shaft which has an input shaft part on the steering-wheel side and an output shaft part, steering shaft arrangement for a motor vehicle, motor vehicle and method for producing a steering shaft arrangement
WO2017178204A1 (en) Wheel sensor receptacle and wheel sensor system for mounting on a vehicle axle
DE10254751A1 (en) Device for measuring the angle, angular velocity and moment of a motor vehicle steering rod comprises steering angle sensor and moment sensor mounted in a common housing on the steering rod to simplify assembly
DE102007000974B4 (en) Overlay steering
DE10216597A1 (en) Steering for a motor vehicle has electric steering aids with an electric servomotor commutated by control electronics and a resolver to detect the angular position of a rotor on the servomotor.
WO2017178216A1 (en) Wheel speed sensor
DE102011084505A1 (en) Steering system in a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19710627

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19710627

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1