用于机动车辆的传感器装置的磁体单元，具有磁体单元的传感器装置和具有传感器装置的机动车辆的制作方法

本发明涉及一种用于传感器装置的磁体单元，该传感器装置用于获取表征机动车辆的转向轴的旋转状态的测量变量，其中磁体单元包括套筒，所述套筒用于将磁体单元连接到转向轴的第一部分，所述磁体单元还包括磁体元件，所述磁体元件连接到套筒并且包括磁性有效的磁体部分。本发明还涉及一种用于获取表征机动车辆的转向轴的旋转状态的测量变量的传感器装置，并且本发明还涉及一种具有这种传感器装置的机动车辆。

背景技术：

一般的磁体单元例如用在用于测量施加到机动车辆的转向轴的扭矩的扭矩传感器装置中。从例如ep01269133b1的现有技术可以基本上了解这种磁体单元起作用的方式。

磁体单元通常配置成附接到转向轴的两个部分中的一个，所述部分在轴向方向上彼此相对，其中为了确定转向轴的旋转状态，可以将传感器装置附接到另一轴部分，所述传感器装置具有磁性定子，该磁性定子设置成在与磁体单元的磁体元件相对的径向方向上布置，并且在磁性定子和磁体元件之间具有小的气隙。借助于定子，可以将磁通量从磁体元件经由磁通导体传输到磁传感器，例如到霍尔传感器，以产生传感器信号，该磁通量在磁体元件中发生并且取决于轴的旋转状态。

一般的磁体单元通常包括配置为永磁体的环形磁体元件，并且通常还包括金属套筒，借助于该金属套筒，磁体单元可以连接到转向轴，其中已知将套筒以不可旋转的方式连接到转向轴，例如通过粘附、焊接、填隙或通过压配连接。

挑战总是存在，一方面在于，在磁体单元和转向轴之间产生永久的不可旋转的连接，另一方面在于，在磁体元件和套筒之间产生尽可能无间隙和的不可旋转的连接。

一般磁体单元的磁体元件通常由填充有磁性颗粒的合成材料构造，并且通常使用合成材料注塑成型的方法制造。一方面，已知将磁体元件直接注塑成型到套筒或者将在套筒周围注塑成型磁性材料。另一方面，已知的是，首先单独地制造套筒和磁体元件，并且随后例如通过粘附两个部件或者通过利用另外的合成材料共同注塑成型两个部件来将两者彼此连接。

由于磁性颗粒的填充水平通常较高，合成材料通常相对脆或弹性较小，特别是在低温的情况下。由于套筒和磁体元件具有不同热膨胀系数，所以随着合成材料熔体冷却，可能产生热致收缩应力，特别是如果磁体元件直接注塑成型到套筒上或如果在套筒周围注塑成型磁性材料，并且所述收缩应力可以导致在磁体元件中形成裂缝。

此外，特别是如果磁体元件注塑成型到套筒或者粘附到套筒，在操作期间发生温度波动的情况下，磁体单元中也可能产生热致应力，这同样可以引起在磁体元件中形成裂缝。

出于这个原因，在de102009039082a1中提出，首先单独地制造套筒和磁体元件并且随后将两个部件以正锁定(positive-locking)方式将两个部件连接到彼此而不是将两个部件彼此粘合，其中为此目的，套筒包括具有径向向外延伸的凸缘的衬套形基体，并包括沿圆周方向分布的多个切口。磁体元件相对于套筒以同心方式配置并且布置在所述套筒外部并且在其端面处包括多个圆顶，所述圆顶相对于切口以对应的方式配置并且在套筒的凸缘中延伸穿过所述切口并且以正锁定方式连接到凸缘。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种替代的磁体单元，优选地是特别易于制造的磁体单元，特别是这样的磁体单元，利用该磁体单元可以降低由于热致应力而在磁体元件中形成裂缝的风险，但是同时可以在至少一个运行状态下确保在切线方向上无间隙的不可旋转的连接。

该目的根据本发明，通过具有根据相应独立权利要求的特征的磁体单元、传感器装置以及机动车辆实现。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题，并且在下面进一步说明。

根据本发明的磁体单元用于传感器装置，该传感器装置用于获取表征机动车辆转向轴的旋转状态的测量变量，该磁体单元包括套筒和磁体元件，磁体元件以正锁定的方式连接到套筒，其中，套筒包括衬套形附接部分和连接凸缘，所述衬套形附接部分用于将磁体单元连接到转向轴的第一部分，所述连接凸缘在径向方向上向外延伸并且包括具有用于连接到磁体元件的径向外部面的至少一个切口。根据本发明的磁体单元的磁体元件包括磁性有效磁体部分以及至少一个连接元件，所述至少一个连接元件在轴向方向上延伸并且包括用于连接到套筒的径向内部面。

在这样做时，当磁体单元在根据其预期功能的使用状态下使用时，磁体元件的至少一个连接元件延伸穿过在套筒的连接凸缘中的至少一个切口，并且被配置成使得磁体元件的连接元件在切线方向和轴向方向上与套筒的连接凸缘形成正锁定连接。根据本发明，磁体单元配置成使得在至少一个操作状态中，优选地在参考环境温度情况下的参考状态中，至少一个连接元件的径向内部面相对于套筒的连接凸缘的相关联的切口的径向外部面在径向方向上间隔开。

术语“磁体单元根据其预期功能的使用状态”在本发明中被理解为表示磁体元件在切向方向和轴向方向上以正锁定的方式连接到套筒的状态。

优选的是，连接凸缘中的至少一个切口以径向方向向外开口的方式构造，其中特别优选的是，所有切口构造为开口切口。然而，在一些情况下，如果至少一个切口被配置为细长孔，特别是作为在径向方向上定向的细长孔也是有利的，其中在这种情况下，特别地，在至少一个操作状态中，优选的是，相关联的连接元件的一个径向外部面相对于细长孔的径向内部面在径向方向上间隔开，换句话说，在至少一个操作状态中，特别是在参考状态中，所述径向外部面布置成相对于内孔边缘和相对于外孔边缘均间隔开。

由于至少一个连接元件的径向内部面，优选所有连接元件的径向内部面，根据本发明布置成，分别在径向方向上相对于套筒的连接凸缘中的相关联的切口的径向外部面间隔开，在温度变化的情况下，磁体元件可以在径向方向上收缩或回缩，而不会受到套筒的阻碍。换句话说，由于根据本发明，连接元件在切口中不处于径向方向上，特别是不面向内，因此磁体元件可以以几乎没有阻碍的方式收缩或回缩。如果套筒的连接凸缘中的切口配置成在径向方向上向外开口和/或以具有相对于外孔边缘或相对于连接元件的相对于细长孔的径向内部面具有足够间距的细长孔的形状配置，在温度变化的情况下，磁体元件也可以不受阻碍地膨胀。

因此，可以使用根据本发明的磁体单元以特别简单的方式减少磁体元件中的热致应力的发生，否则其会导致在磁体元件中形成裂缝。在套筒和磁体元件的对应配置的情况下，特别是在连接元件和切口之间在径向方向上具有相应大的间距的情况下，甚至可以在很大程度上防止出现热致应力。

在根据本发明的磁体单元的一个有利实施例中，套筒包括至少三个，特别是至少四个切口，所述切口布置成沿圆周方向分布，并且磁体元件优选地包括至少三个，同样特别是至少四个连接元件，其布置成以与切口对应的方式分布。特别优选的是，切口和/或连接元件在圆周方向上均匀分布。由于围绕圆周分布布置并且分别通过切口和连接元件形成的多个正锁定连接，可以防止磁体元件和套筒之间的横向或切向位移。由于沿圆周方向以均匀分布的方式布置正锁定连接，可以将力均匀地分配到各个正锁定连接。

在根据本发明的磁体单元的另一有利实施例中，套筒和磁体元件具有不同的热膨胀系数，其中优选地，磁体元件的热膨胀系数的长度和/或体积大于套筒的热膨胀系数的长度和/或体积。在这样做时，套筒和磁体元件优选地配置成使得在参考环境温度的情况下的参考状态中，磁体元件和套筒之间的至少一个正锁定连接在切向和/或轴向方向上没有间隙。

磁体元件和套筒之间的正锁定连接优选在切向和/或轴向方向上无间隙的参考环境温度优选地在15℃至30℃的温度范围内，特别是在20℃至25℃的温度范围内，优选地，20℃或23℃。

在根据本发明的磁体单元的另一有利实施例中，当磁体单元根据其预期功能在使用状态下使用时，磁体元件的至少一个连接元件包括至少一个底切，以便与套筒的连接凸缘形成轴向正锁定连接，其中，连接元件优选地配置成钩形和/或t形和/或锚形。

根据本发明的磁体单元的套筒优选地包括金属和/或由金属制成，其中套筒优选地通过深拉方法制造。优选地，套筒配置成使得其可以通过压配方法附接到转向轴的一部分或者可以焊接到转向轴的一部分。或者，套筒也可以填塞或粘附到转向轴的一部分上，然而，其中，通过压配合连接或焊接连接与转向轴的连接已被证明是特别有利的。

磁体元件的磁体部分优选地同样以管状或环形方式构造，特别是在圆周方向上封闭，或者配置成使得其以与管状或环形磁体部分类似的方式或者以与现有技术已知的常规环形磁体类似的方式起作用，其中磁体部分优选地相对于套筒以同心方式布置。

根据本发明的磁体单元的磁体元件优选地包括填充有磁性颗粒的合成材料和/或由这种合成材料构成，其中磁体元件优选地使用合成材料注塑成型方法制造。特别优选的是，磁体元件通过注塑成型到套筒中和/或通过围绕套筒注塑成型而制造，并且以这种方式连接到套筒。

作为通过将磁体元件注塑成型到套筒和/或围绕套筒注塑成型来附接磁体元件的替代，也可以首先与套筒分开地制造磁体元件并且随后将磁体元件以正锁定连接的方式连接到套筒，其中，在这种情况下，也优选使用合成材料注塑成型方法制造磁体元件。然而，在这样做时，磁体元件优选地首先制造成连接元件以圆顶形状配置但没有底切，从而可以通过使磁体元件相对于套筒轴向位移来将连接元件插入到套筒的连接凸缘中的相关联的切口中或将所述连接元件引导通过切口。

优选的是，连接元件配置成使得，特别是在将所述连接元件插入或引导通过套筒的连接凸缘中的切口之后，所述连接元件可以变形使得产生底切，该底切被需要以产生轴向正锁定连接。在这样做时，连接元件优选地配置成通过铆接、热铆接或超声铆接相应地变形，特别是变形成使得在磁体元件和套筒之间在这样做时产生的正锁定连接在参考状态下在切向方向和/或轴向方向上无间隙。

通过铆接(特别是热铆接或超声铆接)的合成连接元件的变形在现有技术中是公知的，从而在此未提供这方面的进一步说明。

根据本发明的用于获取表征机动车辆的转向轴的旋转状态的测量变量的传感器装置包括根据本发明的磁体单元。

具有传感器装置的根据本发明的机动车辆包括根据本发明的传感器装置，该传感器装置具有根据本发明的磁体单元。

关于磁体单元及其优点所呈现的有利实施例也相应地适用于根据本发明的传感器装置和根据本发明的机动车辆。

在权利要求、附图和附图的描述中公开了本发明的其他特征。以上在说明书中提及的所有特征和特征组合以及在附图的描述中提及的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以在分别公开的组合中使用，而且还可以用于其他组合中或独立使用。

附图说明

现在借助于有利的示例性实施例并参考附图进一步解释本发明。

在附图中：

图1示出了根据本发明的磁体单元的第一示例性实施例的透视图，

图2示出了通过图1所示的根据本发明的磁体单元的纵向剖视图，

图3示出了在图1和2所示的根据本发明的磁体单元的套筒和磁体元件之间的正锁定连接的区域中的横截面图，

图4示出了在套筒和磁体元件之间产生正锁定连接之前的图1至3所示的根据本发明的磁体单元，并且

图5示出了图1至图4所示的根据本发明的磁体单元的套筒的单独透视视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的磁体单元10的第一示例性实施例，其具有套筒11和磁体元件12，其中套筒11包括用于将磁体单元附接到转向轴的第一部分[未示出]的衬套形附接部分11a，并且所述套筒还包括连接凸缘11b，该连接凸缘11b在径向方向上向外延伸，以便将套筒11连接到磁体元件12。

根据本发明的磁体单元10的磁体元件12包括有效磁体部分12a，其同样以衬套形状或管形状的方式构造，并且在该情况下，所述磁体单元包括在圆周方向上均匀分布地布置的四个连接元件12b。因此，套筒11在其连接凸缘11b中包括四个切口11c，这些切口11c同样在圆周方向上均匀分布地布置，同样参见图2至图5，并且磁体元件12的连接元件12b各自在轴向方向上被引导通过所述切口。

连接元件12b配置成使得它们与套筒11的连接凸缘11b在切向方向和轴向方向上均形成正锁定连接，其中连接元件12b均为此以t形或锚形方式配置并且包括相应的底切。

根据本发明，连接元件12b配置成使得它们布置成其径向内部面13相对于相关联的切口11c的径向外部面14在径向方向上间隔开，其结果是在温度波动的情况下，磁体元件可以在径向方向上不受阻碍地收缩，换句话说，所述磁体元件可以不受阻碍地回缩。由于切口11c在径向方向上以向外开口的方式构造，因此磁体元件12也可以在径向方向上不受阻碍地向外扩展。图3以特别清楚的方式示出了连接元件12b的间隔布置，特别是连接元件12b的径向内部面13与切口11c的径向外部面之间的间隔。

在根据本发明的磁体单元10的该示例性实施例的情况下，连接元件12b和套筒11的连接凸缘11b之间的正锁定连接还以这样的方式配置：在参考状态下，在参考环境温度为20℃的情况下，所述连接在切向方向和轴向方向上都没有间隙。

为了制造所描述的本发明的磁体单元10，套筒11和磁体元件12各自最初分开制造，参见图4，其中磁体元件12的连接元件12b最初使用合成材料注塑成型方法作为整个磁体元件制造，最初为圆顶形或腹板形连接元件而没有底切。随后，套筒11和磁体元件12在轴向方向上连结在一起，其中，在这样做时，连接元件12b插入到套筒11的切口11c中，或者更确切地说，所述连接元件被引导通过切口。在进一步的步骤中，连接元件12b通过变形方法变形，特别是通过热铆接，使得在图1和图2中清楚地看到的连接元件12b的t形或锚形结构，其用底切制成，每个底切形成轴向正锁定装置。

或者，为了制造根据本发明的磁体单元10，当然可以将磁体元件注塑成型到套筒上，其中，为此目的，相应的注塑模具应该配置成使得，连接元件的径向内部面中的每个不延伸到相关联的切口的径向外部面，而是根据本发明，它们在径向方向上相对于彼此间隔地注塑成型，使得磁体元件能够在径向方向上不受阻碍地收缩，从而可以避免在磁体元件中出现的热致应力，或者更确切地说，可以显着降低在磁体元件中出现这种热致应力的风险。

不言而喻，在不脱离权利要求的内容的情况下，可以对所解释的示例性实施例进行多种结构修改。

附图标记列表

10根据本发明的磁体单元

11套筒

11a衬套形附接部分

11b连接凸缘

11c切口

12磁体元件

12a有效磁体部分

12b连接元件

13连接元件的径向内部面

14切口的径向外部面