本發(fā)明涉及磁性元件以及具有這種磁性元件的磁場傳感器裝置。

背景技術(shù)：

用于確定機動車輛組件彼此之間的位置的現(xiàn)代系統(tǒng)經(jīng)常使用磁性傳感器，其檢測由磁性組件產(chǎn)生的磁場。磁性組件相對于磁場傳感器的平移或旋轉(zhuǎn)運動可通過磁場傳感器來檢測，并且在磁性元件和磁場傳感器之間發(fā)生的位置變化可由磁場變化的測量來確定。

經(jīng)常安裝在機動車輛的傳動裝置中的裝置由軸組成，其可以可旋轉(zhuǎn)的方式以及平移的方式相對于磁場傳感器調(diào)整，并且所述磁性元件附連在其上。通過使用這種由磁性元件和磁場傳感器組成的裝置，能夠確定所述軸的旋轉(zhuǎn)位置和平移位置。

已證實由磁性元件和磁場傳感器組成的常規(guī)裝置是不利的，在位置的確定過程中利用這種裝置可實現(xiàn)的精度經(jīng)常不再滿足現(xiàn)代機動車輛中的精度要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對該背景，因此本發(fā)明的目的是提供磁性元件以及具有這種磁性元件和磁場傳感器的磁場傳感器裝置的改進實施方式，特別的，該實施方式的區(qū)別在于位置的確定過程中改進的精度。

這些目的是根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題來實現(xiàn)的。優(yōu)選實施方式是從屬權(quán)利要求的主題。

因此，在磁性元件具有矩形幾何形狀的橫截面的情況下，本發(fā)明的基本思想是分別在該矩形的第一側(cè)面以及位于該第一側(cè)面的對面的第二側(cè)面中提供凹部。

實驗研究已經(jīng)表明，在所述橫截面內(nèi)彼此相對的兩個凹部產(chǎn)生了具有場線輪廓的磁場，其可通過磁場傳感器以特別高的精度來測量。特別的，在這方面，磁場變化，其由磁性元件相對于磁場傳感器的位置平移和/或旋轉(zhuǎn)變化引起，可以極高精度來確定。因此，根據(jù)本發(fā)明在這里提出的磁性元件特別適合用于機動車輛，特別是在傳動中，此時可以平移和旋轉(zhuǎn)方式調(diào)整的軸的位置以高精度確定。

根據(jù)本發(fā)明的磁性元件包括由磁性或可磁化材料制成的基體。所述基體具有在橫截面中基本上是矩形的幾何形狀，其具有第一側(cè)面和位于第一側(cè)面的對面的第二側(cè)面。根據(jù)本發(fā)明，在橫截面中，第一側(cè)面具有第一凹部，并且所述第二側(cè)面具有第二凹部。

在一種變型中，通過適當?shù)伢w現(xiàn)基體的橫截面，除了矩形，也可考慮相比矩形更常見的四邊形幾何形狀，所述四邊形具有四個側(cè)面相對于彼此的其他角度設(shè)置。例如，可想到作為梯形的實施方式。

該橫截面特別平行于基體的平面圖延伸，特別是基體的上側(cè)或下側(cè)的平面圖?？商貏e精確檢測的磁場通過基體的幾何成形來產(chǎn)生，該基體伴隨有這樣的布置。

在一個優(yōu)選的實施方式中，該矩形具有第三側(cè)面和位于第三側(cè)面的對面的第四側(cè)面。該第三和第四側(cè)面連接第一側(cè)面和第二側(cè)面，并以這種方式補全第一側(cè)面和第二側(cè)面以形成矩形。在該變型中，第三凹部因此存在于第三側(cè)面的橫截面中，并且第四凹部在第四側(cè)面中。在對此可替代的變型中，在第三側(cè)面或第四側(cè)面中不存在凹部。

至少一個凹部，優(yōu)選彼此相對的至少兩個凹部，并且最優(yōu)選存在的所有凹部，其每一個優(yōu)選在橫截面中具有圓形輪廓。這種圓形輪廓產(chǎn)生了由磁性元件產(chǎn)生的磁場的特別有利的場曲線輪廓，用于位置確定。

在一個有利的發(fā)展中，在每一種情況下至少一個凹部在橫截面中具有橢圓段輪廓。這優(yōu)選地適用于至少兩個彼此相對的凹部，特別優(yōu)選適用于存在的所有凹部。

當使用磁性元件結(jié)合磁場傳感器時，可利用進一步優(yōu)選的實施方式來實現(xiàn)增加的測量精度，其中彼此相對的至少兩個凹部基本上體現(xiàn)為是相同的。

然而，存在的所有凹部特別優(yōu)選地體現(xiàn)為是相同的。以這種方式可實現(xiàn)特別高的測量精度。

在進一步優(yōu)選的作為上述實施方式替代的一個實施方式中，在每一種情況下至少一個凹部在橫截面中具有非圓形幾何形狀，具有至少一個角，優(yōu)選具有至少兩個角，最優(yōu)選具有多個角。這種具有角截面的一個或多個凹部的幾何形狀也非常適合于使用與磁性元件相互作用的磁場傳感器的位置高精度測定。

實驗研究已經(jīng)表明，如果在橫截面中，至少一個凹部的長度，優(yōu)選所有凹部的長度包括其中形成該凹部的相應(yīng)側(cè)面長度的至少五分之一，優(yōu)選為至少一半，特別優(yōu)選為至少四分之三，則可特別精確地檢測磁性元件相對于磁場傳感器的位置的旋轉(zhuǎn)或平移變化。矩形的四個側(cè)面的每一個的長度優(yōu)選為10mm-100mm。

特別優(yōu)選包括在矩形橫截面中的至少一個凹部的長度，優(yōu)選所有凹部的長度包括最大98％的其中形成由凹部的相應(yīng)側(cè)面的長度，優(yōu)選為最大95％，特別優(yōu)選為最大90％。這樣的幾何形狀還提高了位置測定的精度，所述位置測定可結(jié)合磁場傳感器來實現(xiàn)。

如果矩形在橫截面上相對于其平行于所述第一側(cè)面延伸的對稱軸是軸對稱的，則可實現(xiàn)測量精度的進一步改進。如果該矩形在橫截面上體現(xiàn)為相對于對稱軸是軸對稱的，則可實現(xiàn)同樣的效果，其中所述對稱軸相對于所述第一側(cè)面正交地延伸。

如果第一側(cè)面和第二側(cè)面的每一個連接基體的上側(cè)和下側(cè)，并且如果在第一側(cè)面中的第一凹部從上側(cè)盡可能延伸到下側(cè)并且如果第二側(cè)面中的第二凹部從上側(cè)盡可能延伸到下側(cè)，則特別適用于以高位置精度檢測的磁場可由在這里提出的磁性元件產(chǎn)生。這意味著第一和第二凹部也都可在平面圖中由觀察者識別。換言之，在平行于上側(cè)的基體的任何所需的橫截面中存在第一和第二凹部。加以必要的變通，這同樣適用于存在于所述第三側(cè)面中的第三凹部和/或存在于所述第四側(cè)面中的第四凹部。

磁性元件的基體特別方便地體現(xiàn)為雙極性方式。這導(dǎo)致磁性元件相對于磁場傳感器的位置的微小變化，并帶來了作用于磁場傳感器的磁場的顯著變化。

本發(fā)明還涉及具有磁場傳感器的磁場傳感器裝置，其設(shè)置為距所述磁性元件有一定距離，并具有確定作用在磁場傳感器上的磁場的目的。該磁場傳感器裝置還包括在上面提出的用于產(chǎn)生可通過磁場傳感器檢測的磁場的磁性元件。該磁性元件通過附著裝置以旋轉(zhuǎn)固定的方式設(shè)置在軸上，磁場傳感器裝置的旋轉(zhuǎn)軸線由所述軸縱向范圍的方向限定。該旋轉(zhuǎn)軸線特別是由軸的中心縱向軸線來限定。所述軸在這里如此體現(xiàn)，從而可相對于磁場傳感器以可旋轉(zhuǎn)方式繞所述旋轉(zhuǎn)軸線調(diào)整和/或以平移方式在縱向范圍的方向上調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明，所述旋轉(zhuǎn)軸線在磁性元件的橫截面上延伸或垂直于第一側(cè)面延伸。

在一個優(yōu)選的實施方式中，該附著裝置能夠包括插孔，其中至少部分地容納磁性元件。這有利于在軸上安裝磁性元件。

在制造過程中利用進一步優(yōu)選的實施方式可獲得成本優(yōu)勢，根據(jù)該實施方式該附著裝置一體地形成在所述軸上。

本發(fā)明的進一步重要特征和優(yōu)點可在從屬權(quán)利要求、附圖和參照附圖的附圖相關(guān)描述中找到。

當然，上面提到的特征和那些在下面仍然要說明的特征不僅用于相應(yīng)指定的組合，而且也用于其它組合或單獨使用，這不脫離本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式在附圖中示出，并且將更詳細地在下面的描述中進行解釋，其中相同的幅圖表及涉及相同或相似的或功能相同的組件。

附圖說明

在附圖中，在每種情況以示意圖的形式，

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的磁性元件的第一實施例的橫截面，其平行于磁性元件的基體的平面圖，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的磁性元件的第二實施例的橫截面，其平行于磁性元件的基體的平面圖，

圖3以透視圖示出了圖1中的磁性元件，

圖4以透視圖示出了圖2中的磁性元件，

圖5和6示出了圖1和2中的實施例的變型，以及

圖7-10以各種視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的磁場傳感器裝置的實施例。

具體實施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的磁性元件1的一個實施例的橫截面，其平行于磁性元件1的基體2的平面圖。因此，磁性元件1包括由磁性或可磁化材料組成的基體2，其優(yōu)選地具有基本上為長方體的幾何形狀。該基體2優(yōu)選地體現(xiàn)為雙極性方式。在橫截面中，基體2基本上具有帶第一側(cè)面3a和位于所述第一側(cè)面3a的對面的第二側(cè)面3b的矩形4的幾何形狀。術(shù)語“基本上”在此應(yīng)理解為是指與矩形幾何形狀稍有偏差的幾何形狀，例如具有一個或多個截斷角的矩形由“矩形”一詞涵蓋。此外，矩形4具有第三側(cè)面3c和位于所述第三側(cè)面3c的對面的第四側(cè)面3d，這兩個側(cè)面分別連接第一側(cè)面3a和第二側(cè)面3b，并且以這種方式補全第一側(cè)面3a和第二側(cè)面3b以形成矩形。

如從圖1可明顯看出，在基體2的橫截面中有存在于第一側(cè)面3a中的第一凹部5a，以及存在于第二側(cè)面3b中的第二凹部5b。與此相反，在第三和第四側(cè)面3c，3d中沒有提供凹部。

首先，請注意圖2的視圖，其示出了圖1中的實施例的變型。在圖2的實施例中，除了在第一側(cè)面3a中的第一凹部5a以及除了在第二側(cè)面3b中的第二凹部5b，還有在第三側(cè)面3c中的第三凹部5c以及在第四側(cè)面3d中的第四凹部5d。

在下面的正文中，可在圖1的變型和圖2的變型中應(yīng)用的凹部5a至5d的可能幾何形狀或輪廓現(xiàn)在將進行解釋。在圖1和2的示例場景中，存在的所有凹部5a-5d具有相應(yīng)的圓形輪廓。從圖1和2中顯而易見的是，凹部5a-5d在橫截面中可具有橢圓段的輪廓或幾何形狀。這樣的輪廓外形可在存在的凹部5a-5d中的至少一個中來實施。彼此相對的至少兩個凹部5a-5d優(yōu)選具有這樣的輪廓，特別優(yōu)選地所有凹部5a-5d具有一個，如圖1和2所示。

在圖1和2中的矩形4可在橫截面中體現(xiàn)，以便相對于平行于所述第一和第二側(cè)面3a，3b延伸的對稱軸S_A是軸對稱的?？纱娴鼗蛄硗獾兀匦?也可體現(xiàn)為相對于平行于所述第三和第四側(cè)面3c，3d延伸的對稱軸S_B是軸對稱的。

圖3則示出了圖1中的磁性元件1的透視圖，并且圖4示出了圖2中的磁性元件1的透視圖。圖1和2中所示的平行于平面圖的橫截面由剖平面形成，其平行于基體2的上側(cè)6延伸(參照圖3和4)。垂直于該上側(cè)6的觀察者的觀察方向在圖1-4中由用“D”指示的方向箭頭來表示。由圖3和4顯而易見的是，基體2的上側(cè)6也可在方向D上彎曲，特別是凸或凹地。這同樣適用于基體2的位于上側(cè)6對面的下側(cè)7。

在圖1和2的實施例中，在每一種情況下彼此相對的兩個凹部5a，5b以及5c，5d是相同的，即體現(xiàn)為相同的幾何形狀。這甚至可優(yōu)選應(yīng)用到存在的所有凹部，即，應(yīng)用到在該示例場景中的所有四個凹部5a-5d(未在圖中示出)。

根據(jù)圖1和2，凹部5a-5d的長度l，優(yōu)選所有凹部5a-5d的長度l可以是其中形成有凹部5a-5d的相應(yīng)側(cè)面的長度l₀的至少五分之一，優(yōu)選為至少一半，特別優(yōu)選為至少四分之三。相應(yīng)地，凹部5a-5d的長度l，優(yōu)選所有凹部5a-5d的長度l可以是其中形成有凹部5a-5d的相應(yīng)側(cè)面3a-3d的長度l₀的最大98％，優(yōu)選為最大95％，特別優(yōu)選為最大90％，。為清楚起見，在圖1和2中，僅通過實施例的方式示出用于第一側(cè)面3a或第一凹部5a的長度l和l₀。

在可替代圖1-4中的實施例并在圖5和6中示出的變型中，凹部5a-5d的每一個可在橫截面中具有非圓形幾何形狀，具有至少一個角8。圖6通過用于第一側(cè)面3a的實施例示出了具有一個角的第一凹部5a，并且圖6具有四個角。本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚，具有另一數(shù)量的角以及凹部5a的不同輪廓的進一步改進的可能性是可能的。這也適用于第二、第三和第四凹部5b，5c和5d。

在圖1-4的示例場景中，第一側(cè)面3a和第二側(cè)面3b的每一個連接基本上長方體形的基體2的上側(cè)6和下側(cè)7。

如果在第一側(cè)面3a上的第一凹部5a從上側(cè)6盡可能延伸到下側(cè)7，并且第二側(cè)面3b上的第二凹部5b從上側(cè)6盡可能延伸到基本上長方體形的基體2的下側(cè)7，對于高位置精度檢測特別有利的磁場可由磁性元件1產(chǎn)生。兩個凹部5a，5b特別優(yōu)選地在觀察方向D上延伸，該觀察方向D可轉(zhuǎn)而相對于基體2的上側(cè)6或下側(cè)7垂直地延伸。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的具有根據(jù)圖2和4如上所述的磁性元件1的磁場傳感器裝置10的設(shè)計示意圖，也就是說具有四個凹部5a-5d。磁性元件裝置10包括磁場傳感器11，其距所述的磁性元件10一定距離設(shè)置，用于確定磁場12，該磁場12作用于磁場傳感器11并且由磁性元件1產(chǎn)生。從圖7顯而易見的是，磁性元件1通過附著裝置13以旋轉(zhuǎn)固定的方式附連到軸14上。該附著裝置13可包括插孔15，其中至少部分地容納磁性元件1。該附著裝置13可一體地形成在軸14上或可以是例如通過粘結(jié)連接或螺紋連接而附連至軸14上的獨立組件。磁場傳感器裝置10的旋轉(zhuǎn)軸線X由軸14的縱向范圍方向L來限定，特別由其中心縱向軸線M來限定。所述軸14體現(xiàn)為相對于磁場傳感器11以可旋轉(zhuǎn)方式繞旋轉(zhuǎn)軸線X調(diào)整以及以平移方式在縱向范圍的方向L上調(diào)整。圖7以觀察方向B示出了磁場裝置10，該觀察方向B既垂直于方向D還垂直于軸14的縱向范圍方向L，所述方向D垂直于圖1和4中的上側(cè)。換言之，方向D和縱向范圍方向L位于圖7的繪圖平面中。

在根據(jù)本發(fā)明的磁場傳感器裝置10中，旋轉(zhuǎn)軸線X則在平面圖中在觀察方向D上在磁性元件1上延伸，其平行或垂直于第一側(cè)面3a。為清楚起見，在這里參考根據(jù)圖1的剖面圖，為了軸14和磁性元件1相對于彼此的可能布置的清楚起見，其中附加地示出了軸14。在圖1和3的實施例中，磁場傳感器裝置10的軸14可平行于第一側(cè)面3a或垂直于第一側(cè)面3a延伸。后者的情況在圖1和3中由14'指示的軸14'來表示。

圖8示出了圖7中具有軸14的磁場傳感器裝置10，其在縱向范圍的方向L上以平移的方式相對于圖7調(diào)整。這意味著，附著裝置13以及因此還有磁性元件1在縱向范圍的方向L上相對于磁場傳感器11偏移。如可在圖7和8中看到的，磁性元件1相對于磁場傳感器11的這種平移調(diào)整導(dǎo)致一種情況，其中由磁性元件1產(chǎn)生的磁場12從變化的方向影響磁場傳感器11。換句話說，磁性元件1相對于磁場傳感器11的平移運動轉(zhuǎn)換成磁場12的角度變化。通過使用根據(jù)本發(fā)明的磁性元件1，當測量磁性元件1和軸14的平移調(diào)整時，在這里能實現(xiàn)特別精確的角分辨率以及因此特別高水平的精確度。

圖9示出了圖7中在縱向范圍方向L的觀察方向上的磁場傳感器裝置10，即，方向B和方向D都設(shè)置在附圖的平面中。為了磁性元件1的布置的清楚起見，示出了附著裝置13，其朝向在觀察方向B上的觀察者而打開。包括在插孔15中的附著裝置13應(yīng)理解為在附圖的實施例中在任何情況下僅僅是實施的各種各樣結(jié)構(gòu)形式的粗略示意圖。在此視圖中，可看出第四側(cè)面3d具有第四凹部5d。圖10示出了圖9中具有軸14的磁場傳感器裝置10，其相對于圖9旋轉(zhuǎn)(參照圖10中的箭頭15)。

如可在圖9和10中看出，磁性元件1相對于磁場傳感器11的旋轉(zhuǎn)調(diào)整也導(dǎo)致一種情況，在該情況下由磁性元件1產(chǎn)生的磁場12從變化的方向影響磁場傳感器。換句話說，軸14以及因此磁性元件1相對于磁場傳感器11的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成磁場12的角度變化。通過使用根據(jù)本發(fā)明的磁性元件1，當測量軸14和磁性元件1的旋轉(zhuǎn)調(diào)整時，在這里能實現(xiàn)特別精確的角分辨率以及因此特別高水平的精確度。