具有角度传感器的传感器装置以及具有传感器装置的滚动轴承装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测量旋转的具有角度传感器的传感器装置。角度传感器被构造用于通过n个极进行测量，其中n≥1，并且角度传感器首先包括至少部分地包围旋转轴线(04)的传感器环(11)和能相对其旋转的标尺(14)。在传感器环(11)上布置有至少一个发送线圈(27)和多个接收线圈(28)。在发送线圈与接收线圈之间构造有磁回路，这个磁回路包括标尺(14)和具有两个分支(18、19)的罐状磁芯(17)。在此，标尺(14)形成磁回路中的可变的磁阻。罐状磁芯(17)的两个环形分支中的至少一个环形分支(18)构造成分段式的，从而其包括环段(38)。接收线圈分别包围这些环段(38)中的至少一个环段。环段(38)分别形成具有中间半径(51)的圆弧。根据本发明专利技术，环段(38)成对地作为对子(43、44、46、47)存在。单个对子(43、44、46、47)的两个环段(38)的中间半径(51)彼此间具有(60°/n+i·360°/n)的夹角(β)，并且其中，i是整数。本发明专利技术还涉及一种滚动轴承装置。

A sensor device with an angle sensor and a rolling bearing device with a sensor device

The present invention relates to a sensor device for measuring rotation with an angle sensor. The angle sensor is configured for N electrode were measured by N, which is more than 1, and the first angle sensor includes at least partially surrounded by the axis of rotation (04) sensor ring (11) and its relative rotation of the rod (14). At least one transmission coil (27) and a plurality of receiving coils (28) are arranged on the sensor ring (11). A magnetic loop is constructed between the transmission coil and the receiving coil, which includes a ruler (14) and a tank shaped core (17) with two branches (18, 19). Here, the ruler (14) forms the variable magnetoresistance in the magnetic loop. At least one ring branch (18) of the two ring branches (18) of the canister core (18) consists of a structural component, which includes a ring section (38). The receiving coils encircling at least one segment of the ring segment (38). The ring section (38) forms a circular arc with an intermediate radius (51), respectively. According to the present invention, the ring section (38) is paired as a pair (43, 44, 46, 47). The middle radius (51) of the two ring segments (38) of a single pair of pairs (43, 44, 46, 47) has the angle (beta) of each other (60 /n+i. 360 [/n]), and in which, I is an integer. The invention also relates to a rolling bearing device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有角度传感器的传感器装置以及具有传感器装置的滚动轴承装置
本专利技术涉及一种用于测量扭转的、具有角度传感器的传感器装置。该传感器装置在广义上是一种解角器。本专利技术此外还涉及一种滚动轴承装置，它包括根据本专利技术的传感器装置。该滚动轴承装置在广义上是一种解角器轴承。
技术介绍
类属的传感器装置和类属的滚动轴承装置由WO2011/134955A2公知。类属的滚动轴承装置在附图2中用透视的横截面示图示出。滚动轴承装置首先包括滚动轴承01，在其上轴向相邻地安装有角度传感器02。滚动轴承01包括内环03和能围绕着内环03绕旋转轴线04旋转的外环06。在内环03与外环06之间存在球状的滚动体07。滚动体07保持在(在图3中示出的)保持架08内。外环06与内环03之间的空间通过密封片09向外密闭。角度传感器02包括传感器环11，传感器环借助保持元件12固定在外环06上的构造在外环06中的环绕的槽13中。但是在此，传感器环11并非抗相对转动地固定在外环06上，因为环形保持元件12可以在环绕的槽13中绕旋转轴线04旋转。该并非抗相对转动的固定方式基于如下事实，即，在长期运行期间，外环06在容纳着外环06的机器元件(未示出)中被略微地转动。基于该并非抗相对转动的固定方式，传感器环11可以在旋转轴线04上保持其角位置，从而利用角度传感器02的测量不失真。角度传感器02此外还包括标尺14，它在构造于内环03中的绕环的槽16中抗相对转动地与内环03固定。标尺14具有偏心的环形形状并且在图6至9中被详细示出。标尺14使固定在传感器环11中的U形的罐状磁芯17的U形横截面形状闭合。环形的罐状磁芯17由铁磁性材料构成。罐状磁芯17的U形的横截面形成径向在内的U形分支18和径向在外的U形分支19，它们相对于U形基底21弯折。传感器环11包括内支撑环22和外支撑环23，其中，在内支撑环22与外支撑环23之间构造出环形空间24，罐状磁芯17和电路板26位于这个环形空间内。电路板26在图4中详细示出。在电路板26上构造出发送线圈27(图4中示出)以及接收线圈28(图4中示出)。发送线圈27和接收线圈28能够经由线缆29进行电接驳。线缆29经由罐状磁芯17上的线缆保持器31穿过外支撑环23中的留空部32通向环形空间24以外。线缆保持器31此外还用于将罐状磁芯17和电路板26相对于容纳滚动轴承装置的机器元件(未示出)抗相对转动地固定。图3用横截面图示出了在图2中所示的滚动轴承装置。图4详细地示出了在图2中所示的电路板26。在电路板26上构造有发送线圈27和接收线圈28。电路板26是包括多个层的电路板，其中，发送线圈27和接收线圈28构造成导体迹线36。电路板26具有四个均等分布且相同构造的开口37。这些开口37均具有圆环段的形状。这些圆环段分别具有大约60°的圆心角。罐状磁芯17的在外的U形分支19延伸穿过开口37，从而让罐状磁芯17完全包围发送线圈27，而它分别仅仅包围接收线圈28的大约一半。本身环形地构造的在外的U形分支19在其环形形状中是中断的，使得它能够穿过开口37伸出。由于在外的U形分支19的环形形状的中断而构造出环段38，它们分别具有类似于圆弧的形状。这些圆弧分别具有大约60°的圆心角。图6示出了标尺14的如其针对在图2中所示的滚动轴承装置的由现有技术中公知的那样的实施方式。标尺14以垂直于旋转轴线4的横截面示出，其中，此外还示出了径向在外的U形分支19和径向在内的U形分支18。标尺14在它相对于罐状磁芯17(在图2中示出)扭转期间导致由罐状磁芯17和标尺14形成的磁回路相对于单个接收线圈28(在图4中示出)的可变的磁阻，因为标尺14偏心地构造。标尺14的偏心率通过以下方式实现，即，环形的标尺14的环宽在周向上是变化的，也就是从最小环宽变为最大环宽并且再次恢复到最小环宽。图7详细示出了在图2中所示的标尺14。与在图6中所示的标尺不同的是，图7中所示的标尺双偏心地构造，因为不仅标尺14的外周而且标尺14的内周也偏心地构造。由此使得(在图2中所示的)角度传感器02对U形分支18、19垂直于旋转轴线04的移动是不敏感的。在图9和图10中所示的在外的U形分支19中，未示出(在图4中示出的)环段38的构造方式。在WO2011/134955A2中所示的滚动轴承装置使得能够实现0°到360°之间的绝对角度测量。由此使得它例如适合用于单极电动马达的轴的轴承装置。因此在图2至4中所示的角度传感器02也表征为单极的。由DE102012223942A1公知一种具有多极的角度传感器的传感器装置，这种多极的角度传感器被设计用于通过n个极进行测量，从而能够实现对360°/n以内的大小的转动角的角度测量。多极的角度传感器属于在WO2011/134955A2中所示的角度传感器的类属。图8示出了由DE102012223942A1中公知的多极的角度传感器的标尺14。在此它是两级的角度传感器的标尺14。标尺14实施为偏心的，其中，环形的标尺14的环宽沿着它的周向有两个最小值和两个最大值。图9示出了由DE102012223942A1中公知的多极的角度传感器的另一种实施方式的标尺14。在图9中所示的标尺14与在图8中所示的标尺的区别在于，它构造成双偏心的。
技术实现思路
从在WO2011/134955A2和在DE102012223942A1中所示的解决方案出发，本专利技术的任务在于，提供一种滚动轴承装置以及一种适用于该滚动轴承装置的传感器装置，借助它们能够实现具有提高的角度准确度的角度测量，此时，误差优选地小于1°。所述任务通过根据权利要求1所述的传感器装置以及根据并列的权利要求10所述的滚动轴承装置得以解决。根据本专利技术的传感器装置包括角度传感器并且用于测定扭转和旋转，其中，表明扭转或旋转的角度是测量参量。角度传感器首先包括至少部分地包围旋转轴线的传感器环和能相对于这个传感器环旋转的标尺。在传感器环上布置有至少一个发送线圈和多个接收线圈。在发送线圈与接收线圈之间构造有磁回路，经由其能传输信号。能旋转的标尺形成磁回路的一部分。在此，能旋转的标尺构造出磁回路中的分别关于单个接收线圈的可变的磁阻。这导致当标尺绕旋转轴线旋转时，磁回路的磁阻对于单个接收线圈来说是变化的。磁回路的磁阻的变化与能旋转的标尺的转动角度有关。磁回路还由环形的罐状磁芯形成，它在包括旋转轴线的平面内优选地具有U形的横截面。罐状磁芯优选地形成传感器环的优选抗相对转动地安放在传感器环中的组件。罐状磁芯的环形形状优选地与旋转轴线同轴地布置。发送线圈布置在罐状磁芯内。罐状磁芯具有两个分支，这两个分支本身同样也具有环形形状。标尺构造成环，这个环使罐状磁芯的环形分支之间的磁回路闭合。环形分支优选与旋转轴线同轴地构造。接收线圈分别部分布置在罐状磁芯内并且部分地布置在罐状磁芯外。据此，接收线圈分别部分地位于罐状磁芯的两个分支之间。罐状磁芯的两个环形分支中的至少一个环形分支构造成分段式的，从而该环形分支包括环段。优选地，至少径向在内的分支构造成分段式的。接收线圈分别包围罐状磁芯的环段中的至少一个环段，其中，只有罐状磁芯的两个环形分支中的一个环形分支的环段被接收线圈包围。环段分别基本上具有圆弧的形状。这些环段尤其是在朝向标尺的面上具本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有角度传感器(02)的传感器装置，所述传感器装置包括至少部分地包围旋转轴线(04)的传感器环(11)和能相对所述传感器环旋转的标尺(14)；‑其中，在所述传感器环(11)上布置有至少一个发送线圈(27)和多个接收线圈(28)，其中，信号能经由在所述发送线圈(27)与所述接收线圈(28)之间的磁回路来传输，并且其中，所述能旋转的标尺(14)构造出所述磁回路中的可变的磁阻；‑其中，所述发送线圈(27)布置在形成所述磁回路的一部分的环形的罐状磁芯(17)中；‑其中，所述标尺(14)构造出使所述罐状磁芯(17)的两个环形分支(18、19)之间的磁回路闭合的能旋转的环；‑其中，所述接收线圈(28)分别部分地布置在所述罐状磁芯(17)以内并且部分地布置在所述罐状磁芯(17)以外，其中，所述罐状磁芯(17)的两个环形分支中的至少一个环形分支(18)构造成分段式的，从而使得这个环形分支包括多个环段(38)，其中，所述接收线圈(28)分别包围所述环段(38)中的至少一个环段；其中，所述环段(38)关于旋转轴线(04)分别构造出圆弧，其中，各自的圆弧的中间半径(51)分别构造出各自的圆弧的对称轴线；并且‑其中，所述角度传感器被构造用于通过n个极进行测量，其中n≥1；其特征在于，所述环段(38)成对地作为对子(43、44、46、47)存在，其中，单个对子(43、44、46、47)的两个环段(38)的中间半径(51)彼此间具有(60°/n+i·360°/n)的夹角(β)，并且其中，i是整数。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 DE 102015208837.51.具有角度传感器(02)的传感器装置，所述传感器装置包括至少部分地包围旋转轴线(04)的传感器环(11)和能相对所述传感器环旋转的标尺(14)；-其中，在所述传感器环(11)上布置有至少一个发送线圈(27)和多个接收线圈(28)，其中，信号能经由在所述发送线圈(27)与所述接收线圈(28)之间的磁回路来传输，并且其中，所述能旋转的标尺(14)构造出所述磁回路中的可变的磁阻；-其中，所述发送线圈(27)布置在形成所述磁回路的一部分的环形的罐状磁芯(17)中；-其中，所述标尺(14)构造出使所述罐状磁芯(17)的两个环形分支(18、19)之间的磁回路闭合的能旋转的环；-其中，所述接收线圈(28)分别部分地布置在所述罐状磁芯(17)以内并且部分地布置在所述罐状磁芯(17)以外，其中，所述罐状磁芯(17)的两个环形分支中的至少一个环形分支(18)构造成分段式的，从而使得这个环形分支包括多个环段(38)，其中，所述接收线圈(28)分别包围所述环段(38)中的至少一个环段；其中，所述环段(38)关于旋转轴线(04)分别构造出圆弧，其中，各自的圆弧的中间半径(51)分别构造出各自的圆弧的对称轴线；并且-其中，所述角度传感器被构造用于通过n个极进行测量，其中n≥1；其特征在于，所述环段(38)成对地作为对子(43、44、46、47)存在，其中，单个对子(43、44、46、47)的两个环段(38)的中间半径(51)彼此间具有(60°/n+i·360°/n)的夹角(β)，并且其中，i是整数。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，单个对子(43、44、46、47)的两个环段(38)被一个或多个被构造成将穿流过各自的对子(43、44、46、47)的两个环段(38)的磁通相加地转化为感应电压的接收线圈(28)包围。3.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，单个对子(43、44、46、47)的两个环段(38)共同被其中一个接收线圈(28)包围。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·克格勒尔，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE