專利名稱：用于檢測可繞軸旋轉的元件的調節角的裝置的制作方法
用于檢測可繞軸旋轉的元件的調節角的裝置本發明涉及根據權利要求1的前序部分所述的用于檢測可繞軸旋轉或
轉動的元件的180。以上的調節角(Stellwinkel)的裝置。
由DE 101 33 492 Al已知一種用于檢測腳踏板形式的可繞軸旋轉或轉動的元件的調節角的裝置，其永磁體被分配有霍爾傳感器裝置的兩個霍爾傳感器，使得腳i^板朝著一個霍爾傳感器的方向的轉動運動凈皮識別為正角度運動，而腳踏板朝著另 一個霍爾傳感器的另 一方向的轉動運動被識別為負角度運動。在此，兩個霍爾傳感器位于環形的永磁體的fe巨的兩側，因此每個霍爾傳感器僅在< 90力的角度范圍內遠離^巨。
在這種已知裝置的情況下，因此只能檢測并分析土 < 90°的有限的角度范圍。這對于某些應用來說是不夠的。
因此本發明的任務是提供一種開頭所述類型的用于檢測可繞軸旋轉或轉動的元件的調節角的裝置，在該裝置的情況下也能夠檢測在同一方向上超過卯°的調節角并且尤其是180。以上的這種調節角。
為了解決該任務，在所述類型的用于檢測可繞軸旋轉或轉動的元件的調節角的裝置中設置有在權利要求l中所說明的特征。
通過按照本發明的措施可以分析180。以上的角度，因為多個傳感器分布在環形的永磁體的圓周上。在此，分別使用在其特征線的最有利范圍內的那個霍爾傳感器的信號，其中孩i控制器或其電子電路判定所述霍爾傳感器中的哪一個在確定的角度范圍內被選擇和評價為激活的。通過布置三個霍爾傳感器而不是兩個霍爾傳感器，可以分析可旋轉的元件的360°的完整旋轉。此外，如果分析應是冗余的，則可以布置另外的傳感器。由權利要求2的特征以及必要時權利要求3的特征得出孩i控制器在這一方面的可選擇標準的優選擴展方案。
由權利要求4的特征得出永磁體的合宜的擴展方案。
根據權利要求5以及必要時權利要求6和7至11中的一個或多個的特征得出所述裝置的合宜的以及制造技術上有利的擴展方案。
5由根據權利要求12的特征得出可旋轉或轉動的元件的示例性的擴展方案。
由權利要求13至18中的一個或多個的特征得出傳感器保持器的有利的擴展方案。
利用根據權利要求19的特征并且必要時權利要求20的特征來實現，相對于分別將單獨的印刷電路板分配給每個霍爾傳感器，霍爾傳感器的這種定位更簡單。
本發明的其它細節可以從以下說明中獲悉，其中借助在附圖中所示的實施例來進一步說明和闡明本發明。
圖1以沿著圖2的線I-I的平行于俯視圖的截面圖示出按照本發明的優選實施例的具有兩個傳感器的用于檢測可繞軸旋轉的輸入元件的180。以上的調節角的裝置。
圖2示出沿著圖1的線II-II的截面，
圖3示出按照圖1的圓III的放大的局部圖，
圖4示出按照圖2的圓IV的放大的局部圖，以及
圖5示出兩個傳感器的經模數轉換的信號電壓以及才艮據調節角從中所選擇的經模數轉換的輸出電壓的圖示。
在附圖中所示的裝置10例如針對牽引機的扶手或者針對將農業設備耦合到牽引機上的輸出軸用于調整和檢測可繞軸12旋轉的元件11在同一旋轉方向上卯。以上的或者180。以及更大的調節角，該元件在此被稱為輸入元件11。調節角的調整和檢測通過由霍爾傳感器裝置13構成的磁場傳感器裝置和環形的永磁體14進行，由此以未示出的方式驅動或調整要驅動的并且在其調節角方面可調整的部件。唯一的環形的永>^體14凈皮布置在輪形的輸入元件11上，而霍爾傳感器裝置13被保持在傳感器保持器15上，輪形的輸入元件11相對于傳感器保持器15同中心地在同一方向上可旋轉>卯°或>180°的角度(在所示的實施例中210°至220°的角度)并且在此例如也可旋轉直至360°。位于頭部的例如罐形的傳感器保持器15整體由塑料的底部16和環繞 的外罩17構成。傳感器保持器15的底部16在中心被空心金屬軸18穿過 并且與該軸18通過以下方式抗扭地連接，即底部16的該空心軸18的徑向 凸緣19被注射成形。由此實現優選地由鋼構成的空心軸18相對于傳感器 保持器15的精確定位。
傳感器保持器15的外罩17在該實施例中具有兩個以稍微小于90。(在 此80。)的角間距相對于彼此被布置的并且從其軸向外罩面21出發的凹處 22，該凹處在軸向上通過環開關面(RingschalterflSche) 23過渡到直徑更 小的通孔24。霍爾傳感器裝置13的單個霍爾傳感器25或25'分別被插入 到所述凹處22或腔室中，該霍爾傳感器的連接腿穿過通孔24并且從底部 16伸出。每個霍爾傳感器25、 25'被位置精確地置于凹處22中，并且更確 切地說通過以下方式被置于凹處22中，即在該實施例中橫截面例如是梯形 的凹處或腔室22在兩個彼此垂直的側面上配備有受壓肋27、 27'，其中霍 爾傳感器25、 25'被保持在受壓肋27、 27'之間。由此霍爾傳感器25、 25' 總是3皮壓向腔室22的相同角落中。在該實施例中腔室22的短側具有唯一 的受壓肋27，而與短側成直角延伸的長側配備有兩個間隔布置的受壓肋 27'。應理解的是，受壓肋27、 27'的數目或腔室22的橫截面可以以其它的 方式來形成。
印刷電i^板29背離所述腔室22位于傳感器l呆持器15的底部16,該 印刷電路板29以底部16的軸向環形凸緣為中心來布置。該印刷電路板與 底部16固定連接。通過印刷電路板29的導電孔31，霍爾傳感器25、 25， 的連接腿26被插入并被焊接。由此通過共同的印刷電路板29實現霍爾傳 感器25、 25'的電氣布線。
即使在該實施例中只有兩個霍爾傳感器25和25，以稍微小于90。(即在 此80。)的角間距布置，也應理解的是，在外罩面21的圓周上在相應多個 腔室22中能夠布置或i殳置三個或四個霍爾傳感器25。利用才艮據本發明的 兩個霍爾傳感器25、 25'能夠覆蓋大約210。至220°的角度范圍并且利用三 個霍爾傳感器能夠覆蓋360°的角度范圍。360。的調節角的冗余分析能夠通 過四個霍爾傳感器25來實現。
輪形輸入元件11具有整體由塑料構成的底部36和把手37。把手37 按照成錐形拱頂從下向上逐漸尖細的外罩面的類型纟皮構造，該外罩面為了包圍傳感器保持器15而朝著該傳感器保持器開放。
底部36整體具有內部套管38，該內部套管在軸向上朝底部36的兩側 凸出，其中位于把手37內的套管段39長于背離把手37的套管段40。中 心的內部套管38在其內面上被兩個滑動軸套41和42包圍。這兩個相同的 滑動軸套41和42沿著內部套管38在中心具有軸向間距并且以其各自在軸 向上向外伸出的環形凸緣43或44跨越套管段39和40的環形端面。為了 最優的安置，兩個滑動軸套41、 42,ita入內部套管38中或,iL^到內部套 管38之上。
在內部套管38的背離滑動軸套41、 42的圓周面和徑向上最外部的從 底部在軸向上突出的環形凸緣45之間布置并保持有環形磁體形式的永磁 體14。該環形永磁體14在此被插入并且居中粘合到底部36的環形凹處中。 環形磁體延伸直至上部的較大的套管段39的環形端面附近。
輸入元件11利用兩個滑動軸套41和42以纟艮小的間隙可旋轉地安置在 空心軸18上。這還通過以下方式來實現，即兩個滑動軸套41和42由燒結 青銅軸套構成，其結合由鋼構成的空心軸18導致這種間隙4艮小的安置。
通過輸入元件11和傳感器保持器15以及由永磁體14和霍爾傳感器 25、 25'構成的相應裝置的軸向^，通過以下方式給出徑向和軸向上的精 確分配，即霍爾傳感器25、 25'在徑向上以固定的間距并且在軸向上在環 形7JUt體14的中心高度上被布置。
優選地以未示出的方式在印刷電路板29上設置有微控制器，借助該微 控制器針對輪形輸入元件11的當前位置選擇分別是位置最有利的霍爾傳 感器25或25'，以使j晴確i^測有關的調節角。由此判定兩個霍爾傳感器 25、 25'中的哪一個分別是激活的或應是激活的。這意味著，按照圖5中的 傳感器25 (虛線)和25'(點劃線)的特征線(根據調節角的經數字轉換 的信號電壓)的圖示，由微控制器相繼地分別選擇其特征線33 (實線)在 相應的調節角的情況下處于線性范圍內的那個霍爾傳感器25、 25'， 4吏得 所得到的、由此組合成的總輸出特征線33在這里大約為210。至220°的調 節角范圍內是線性的。在此也可以(如果這是必要的)通過切換相應的霍 爾傳感器25、 25'來檢測分別最線性的特性。例如在210。至220。的角度范 圍上在兩個霍爾傳感器25和25'的角間距為80°的情況下得出特征線33的
8最佳的或優化的線性。
此外微控制器避免在過渡范圍內、即在從一個霍爾傳感器25到下一霍 爾傳感器25'或者從一個霍爾傳感器25'到下一霍爾傳感器25的轉換點中， 存在輸出特征線的跳躍。應理解，這在調節角為360。時在三個或四個霍爾 傳感器的情況下也適用。
權利要求
1.一種用于檢測可繞軸(18)旋轉或轉動的元件(11)的180°以上的調節角的裝置(10)，具有傳感器裝置(13)，該傳感器裝置根據旋轉角輸出電信號并且該傳感器裝置具有與可旋轉或轉動的元件(11)不可動地連接的環形的永磁體(14)和位置固定的霍爾傳感器裝置(13)，其特征在于，所述霍爾傳感器裝置(13)具有兩個或更多圍繞環形的永磁體(14)以角間距布置的單獨的霍爾傳感器(25)，微控制器能夠根據可旋轉或轉動的元件(11)的當前位置從所述霍爾傳感器中選擇分別位于其特征線的最有利的范圍內的霍爾傳感器(25)。
2. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述微控制器能夠相繼 地分別選擇如下的霍爾傳感器(25 )，該霍爾傳感器的特征線在線性或最線 性范圍內，使得所得到的由此組合成的總特征線或輸出特征線在調節角范 圍在0°至360°期間保持線性或是線性的。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，在最大調節角范圍為大 約210°至220 。時在兩個霍爾傳感器(25， 25')的線性特征線之間進行選 擇。
4. 根據權利要求1至3中至少一個所述的裝置，其特征在于，唯一的 環形的永磁體(14 )在直徑上磁化。
5. 根據權利要求1至4中至少一個所述的裝置，其特征在于，所述傳 感器裝置(13)具有圍繞永磁體(14)優選地以均勻成角度分布的方式布 置的霍爾傳感器(25)。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器裝置(13) 具有兩個彼此成80。角度的霍爾傳感器(25)。
7. 根據權利要求1至6中至少一個所述的裝置，其特征在于，所述可 旋轉或轉動的元件(11)通過優選地軸向分開的滑動軸套(41， 42);故安 置在所述軸(18)上。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述軸(18)由鋼構成并且所述滑動軸套(41， 42)由青銅構成。
9. 根據前述權利要求中至少一個所述的裝置，其特征在于，所述可旋 轉或轉動的元件(11)配備有優選地唯一的永磁體(14)。
10. 根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述永磁體(14)被 粘M持在所述可旋轉或轉動的元件(11)上。
11. 根據權利要求8至10中至少一個所述的裝置，其特征在于，所述 可旋轉或轉動的元件(11)具有環形凸緣，該環形凸緣的徑向內側與所述 滑動軸套(41， 42)連接并且所述永磁體(14)被居中保持在該環形凸緣 的徑向外側上。
12. 根據前述權利要求中至少一個所述的裝置，其特征在于，所述可 旋轉或轉動的元件(11)被構造為輸入輪(11 )。
13. 根據前述權利要求中至少一個所述的裝置，其特征在于，設置有 傳感器保持器(15 )，該傳感器保持器以優選地不均勻角間距配備有用于容 納所述霍爾傳感器(25)的腔室(22)。
14. 根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述霍爾傳感器(25) 在所述傳感器保持器(15)的相應腔室(22)中被保持在適當的位置。
15. 根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，在所述腔室(22)中 優選地在兩側上^:置有受壓肋(27， 27')。
16. 根據權利要求14或15所述的裝置，其特征在于，所述傳感器保 持器(15)與所述軸(18)固定連接。
17. 根據權利要求16所述的裝置，其特征在于，優選地所述軸(18) 的凸緣(15)由所述傳感器保持器(15)注射成形。
18. 根據前述權利要求中至少一個所述的裝置，其特征在于，所述傳 感器保持器(15)被構造為罩形并且以其包含腔室(22)的外革面(21)在徑向上夾緊在永磁體(14)和所述可旋轉或轉動的元件或輸入輪(11)的外圓周邊緣(37)之間。
19. 根據前述權利要求中至少一個所述的裝置，其特征在于，設置有印刷電路板(29)，所述霍爾傳感器(25)利用其電連接端子(26)被保持在該印刷電路板上。
20. 根據權利要求19所述的裝置，其特征在于，所述霍爾傳感器(25)的連接端子或連接腿(26)通過所述傳感器保持器(15)被引向位于該傳感器保持器之上的印刷電路板(29)。
全文摘要
公開了一種用于檢測可繞軸(18)旋轉的元件(11)的調節角的裝置(10)。所述裝置(10)具有傳感器裝置(13)，該傳感器裝置根據旋轉角輸出電信號并且該傳感器裝置具有與可旋轉的元件(11)不可動地連接的環形的永磁體(14)和位置固定的霍爾傳感器裝置(13)。為了也能夠檢測在同一方向上超過90°的調節角并且尤其是180°以上的這種調節角，所述霍爾傳感器裝置(13)具有兩個或更多圍繞環形的永磁體(14)以角間距布置的單獨的霍爾傳感器(25)。微控制器能夠根據可旋轉或轉動的元件(11)的當前位置從所述霍爾傳感器中選擇分別位于其特征線的最有利的范圍內的霍爾傳感器(25)。
文檔編號G01D5/14GK101688788SQ200880015766
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月14日 優先權日2007年5月18日
發明者克里斯蒂安·巴赫德-托馬奇科, 托馬斯·呂特克, 海寧·考斯克, 約格·埃里布里特 申請人:科維彤創電子工業有限公司