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1. WO2020109384 - ROTATION ANGLE CAPTURE WITH A 3-D SENSOR AND AN AXIS OF ROTATION PARALLEL TO A PRINTED CIRCUIT BOARD

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Patentansprüche

1. Sensoranordnung (8) zur Ermittlung eines Drehwinkels (WE) eines Magneten (6) um eine Drehachse (12) relativ zu einem Grundträger (14),

- mit dem Grundträger (14),

- mit dem relativ zum Grundträger (14) um die Drehachse (12) drehbaren Magneten (6) zur Erzeugung eines magnetischen Messfeldes (16),

- mit einem relativ zum Grundträger (14) ortsfesten Sensor (18) zur Erfassung einer Radialkomponente (KR) und einer Tangentialkomponente (KT) des Messfeldes (16) bezüglich der Drehachse (12) und zur Ermittlung des Drehwinkels (WE) aus der er fassten Radialkomponente (KR) und der erfassten Tangentialkomponente (KT) an hand einer Arcustangens-Funktion,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der Sensor (18) mit einem Radialabstand (AR) zur Drehachse (12) neben der Dreh achse (12) auf einer zum Grundträger (14) ortsfesten Leiterplatte (20) montiert und elektrisch kontaktiert ist, deren Oberfläche (22) zumindest am Sensor (18) parallel und tangential zur Drehachse (12) verläuft,

- wobei der Sensor (18) gegenüber einer quer zur Drehachse (12) liegenden Zentral ebene (24) des Magneten (6) in Axialrichtung der Drehachse (12) um einen von Null verschiedenen Axialabstand (AA) versetzt angeordnet ist.

2. Sensoranordnung (8) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Axialabstand (AA) und der Radialabstand (AR) so gewählt sind, dass ein Verlauf (26) des ermittelten Drehwinkels (WE) über dem tatsächlichen Drehwinkel (WT) hin sichtlich seiner Linearität auf ein Fehlermaß zwischen dem ermittelten Drehwinkel (WE) und dem tatsächlichen Drehwinkel (WT) optimiert ist, wobei das Fehlermaß einem maximalen Fehler von 10° in Bezug auf eine volle Umdrehung des Magneten um 360° entspricht.

3. Sensoranordnung (8) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Verlauf (26) dahingehend optimiert, dass ein Kompromiss zwischen seiner Linea rität und einer Aussteuerung des Sensors (18) optimiert ist.

4. Sensoranordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Verlauf (26) des erfassten Drehwinkels (WE) und - falls vorhanden - der Aus steuerung anhand einer FEM-Analyse des Messfeldes (16) zumindest am Ort des Sensors (18) optimiert ist.

5. Sensoranordnung (8) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Optimierung derart durchgeführt ist, dass anhand einer gerasterten FEM-Analyse vorgebbarer Axialabstände (AA) und Radialabstände (AR) solche gewählt sind, die eine vergleichsweise optimale Linearität des Verlaufs liefern.

6. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Magnet (6) drehfest mit einer entlang der Drehachse (12) verlaufenden Welle (10) verbunden ist.

7. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Sensor (18) ein auf einer Oberfläche (22) der Leiterplatte (20) montierter und elektrisch kontaktierter SMD-Sensor ist.

8. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Sensor (18) ein 3D-Sensor ist.

9. Sensoranordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

auch das Magnetmaterial und/oder das Magnetvolumen so gewählt ist, dass der Ver lauf (26) optimiert ist.

10. Sensoranordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sensoranordnung (8) eine einstellbare Kompensationsanordnung (28) zur Kom pensation eines Restfehlers (FR) des ermittelten Drehwinkels (WE) gegenüber dem tatsächlichen Drehwinkel (WT) enthält.

11. Entwurfsverfahren für eine Sensoranordnung (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem

- ein anfänglicher Axialabstand (AA) und Radialabstand (RA) gewählt wird,

- ein Verlauf (26) ermittelt wird,

- der Axialabstand (AA) und/oder der Radialabstand (RA) gemäß einem Iterationsver fahren variiert werden, um den Verlauf (26) zu optimieren.

12. Entwurfsverfahren nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Entwurfsverfahren mit Hilfe einer FEM-Analyse des Messfeldes (16) für den je weiligen aktuellen Axialabstand (AA) und Radialabstand (RA) durchgeführt wird

13. Wählhebelanordnung (2) für ein Fahrzeug, mit einem zur Auswahl einer Fahr zeugfunktion zwischen mindestens zwei Positionen (P1 ,2) bewegbare Wählhebel (4) und mit einer Sensoranordnung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Wählhebel (4) mit dem Magneten (6) bewegungsgekoppelt ist, und die Positionen (P1 ,2) anhand des ermittelten Drehwinkels (WE) unterscheidbar sind.

14. Wählhebelanordnung (2) nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass

die Kompensationsanordnung (28) im Rahmen einer End-of-Line-Einstellung hin sichtlich der Wählhebelanordnung (2) bei deren Fertigung eingestellt ist.

15. Fertigungsverfahren für eine Wählhebelanordnung (2) nach Anspruch 14, bei dem:

- die Sensoranordnung (8) optimiert wird,

- die Sensoranordnung (8) mit der Wählhebelanordnung (2) verbaut wird,

- die Kompensationsanordnung (28) im Rahmen der End-of-Line-Einstellung einge stellt wird.