磁性元件的制作方法

本发明涉及磁性元件以及具有这种磁性元件的磁场传感器装置。

背景技术：

用于确定机动车辆组件彼此之间的位置的现代系统经常使用磁性传感器，其检测由磁性组件产生的磁场。磁性组件相对于磁场传感器的平移或旋转运动可通过磁场传感器来检测，并且在磁性元件和磁场传感器之间发生的位置变化可由磁场变化的测量来确定。

经常安装在机动车辆的传动装置中的装置由轴组成，其可以可旋转的方式以及平移的方式相对于磁场传感器调整，并且所述磁性元件附连在其上。通过使用这种由磁性元件和磁场传感器组成的装置，能够确定所述轴的旋转位置和平移位置。

已证实由磁性元件和磁场传感器组成的常规装置是不利的，在位置的确定过程中利用这种装置可实现的精度经常不再满足现代机动车辆中的精度要求。

技术实现要素：

针对该背景，因此本发明的目的是提供磁性元件以及具有这种磁性元件和磁场传感器的磁场传感器装置的改进实施方式，特别的，该实施方式的区别在于位置的确定过程中改进的精度。

这些目的是根据独立权利要求的主题来实现的。优选实施方式是从属权利要求的主题。

因此，在磁性元件具有矩形几何形状的横截面的情况下，本发明的基本思想是分别在该矩形的第一侧面以及位于该第一侧面的对面的第二侧面中提供凹部。

实验研究已经表明，在所述横截面内彼此相对的两个凹部产生了具有场线轮廓的磁场，其可通过磁场传感器以特别高的精度来测量。特别的，在这方面，磁场变化，其由磁性元件相对于磁场传感器的位置平移和/或旋转变化引起，可以极高精度来确定。因此，根据本发明在这里提出的磁性元件特别适合用于机动车辆，特别是在传动中，此时可以平移和旋转方式调整的轴的位置以高精度确定。

根据本发明的磁性元件包括由磁性或可磁化材料制成的基体。所述基体具有在横截面中基本上是矩形的几何形状，其具有第一侧面和位于第一侧面的对面的第二侧面。根据本发明，在横截面中，第一侧面具有第一凹部，并且所述第二侧面具有第二凹部。

在一种变型中，通过适当地体现基体的横截面，除了矩形，也可考虑相比矩形更常见的四边形几何形状，所述四边形具有四个侧面相对于彼此的其他角度设置。例如，可想到作为梯形的实施方式。

该横截面特别平行于基体的平面图延伸，特别是基体的上侧或下侧的平面图。可特别精确检测的磁场通过基体的几何成形来产生，该基体伴随有这样的布置。

在一个优选的实施方式中，该矩形具有第三侧面和位于第三侧面的对面的第四侧面。该第三和第四侧面连接第一侧面和第二侧面，并以这种方式补全第一侧面和第二侧面以形成矩形。在该变型中，第三凹部因此存在于第三侧面的横截面中，并且第四凹部在第四侧面中。在对此可替代的变型中，在第三侧面或第四侧面中不存在凹部。

至少一个凹部，优选彼此相对的至少两个凹部，并且最优选存在的所有凹部，其每一个优选在横截面中具有圆形轮廓。这种圆形轮廓产生了由磁性元件产生的磁场的特别有利的场曲线轮廓，用于位置确定。

在一个有利的发展中，在每一种情况下至少一个凹部在横截面中具有椭圆段轮廓。这优选地适用于至少两个彼此相对的凹部，特别优选适用于存在的所有凹部。

当使用磁性元件结合磁场传感器时，可利用进一步优选的实施方式来实现增加的测量精度，其中彼此相对的至少两个凹部基本上体现为是相同的。

然而，存在的所有凹部特别优选地体现为是相同的。以这种方式可实现特别高的测量精度。

在进一步优选的作为上述实施方式替代的一个实施方式中，在每一种情况下至少一个凹部在横截面中具有非圆形几何形状，具有至少一个角，优选具有至少两个角，最优选具有多个角。这种具有角截面的一个或多个凹部的几何形状也非常适合于使用与磁性元件相互作用的磁场传感器的位置高精度测定。

实验研究已经表明，如果在横截面中，至少一个凹部的长度，优选所有凹部的长度包括其中形成该凹部的相应侧面长度的至少五分之一，优选为至少一半，特别优选为至少四分之三，则可特别精确地检测磁性元件相对于磁场传感器的位置的旋转或平移变化。矩形的四个侧面的每一个的长度优选为10mm-100mm。

特别优选包括在矩形横截面中的至少一个凹部的长度，优选所有凹部的长度包括最大98％的其中形成由凹部的相应侧面的长度，优选为最大95％，特别优选为最大90％。这样的几何形状还提高了位置测定的精度，所述位置测定可结合磁场传感器来实现。

如果矩形在横截面上相对于其平行于所述第一侧面延伸的对称轴是轴对称的，则可实现测量精度的进一步改进。如果该矩形在横截面上体现为相对于对称轴是轴对称的，则可实现同样的效果，其中所述对称轴相对于所述第一侧面正交地延伸。

如果第一侧面和第二侧面的每一个连接基体的上侧和下侧，并且如果在第一侧面中的第一凹部从上侧尽可能延伸到下侧并且如果第二侧面中的第二凹部从上侧尽可能延伸到下侧，则特别适用于以高位置精度检测的磁场可由在这里提出的磁性元件产生。这意味着第一和第二凹部也都可在平面图中由观察者识别。换言之，在平行于上侧的基体的任何所需的横截面中存在第一和第二凹部。加以必要的变通，这同样适用于存在于所述第三侧面中的第三凹部和/或存在于所述第四侧面中的第四凹部。

磁性元件的基体特别方便地体现为双极性方式。这导致磁性元件相对于磁场传感器的位置的微小变化，并带来了作用于磁场传感器的磁场的显著变化。

本发明还涉及具有磁场传感器的磁场传感器装置，其设置为距所述磁性元件有一定距离，并具有确定作用在磁场传感器上的磁场的目的。该磁场传感器装置还包括在上面提出的用于产生可通过磁场传感器检测的磁场的磁性元件。该磁性元件通过附着装置以旋转固定的方式设置在轴上，磁场传感器装置的旋转轴线由所述轴纵向范围的方向限定。该旋转轴线特别是由轴的中心纵向轴线来限定。所述轴在这里如此体现，从而可相对于磁场传感器以可旋转方式绕所述旋转轴线调整和/或以平移方式在纵向范围的方向上调整。根据本发明，所述旋转轴线在磁性元件的横截面上延伸或垂直于第一侧面延伸。

在一个优选的实施方式中，该附着装置能够包括插孔，其中至少部分地容纳磁性元件。这有利于在轴上安装磁性元件。

在制造过程中利用进一步优选的实施方式可获得成本优势，根据该实施方式该附着装置一体地形成在所述轴上。

本发明的进一步重要特征和优点可在从属权利要求、附图和参照附图的附图相关描述中找到。

当然，上面提到的特征和那些在下面仍然要说明的特征不仅用于相应指定的组合，而且也用于其它组合或单独使用，这不脱离本发明的范围。

本发明的优选示例性实施方式在附图中示出，并且将更详细地在下面的描述中进行解释，其中相同的幅图表及涉及相同或相似的或功能相同的组件。

附图说明

在附图中，在每种情况以示意图的形式，

图1示出了根据本发明的磁性元件的第一实施例的横截面，其平行于磁性元件的基体的平面图，

图2示出了根据本发明的磁性元件的第二实施例的横截面，其平行于磁性元件的基体的平面图，

图3以透视图示出了图1中的磁性元件，

图4以透视图示出了图2中的磁性元件，

图5和6示出了图1和2中的实施例的变型，以及

图7-10以各种视图示出了根据本发明的磁场传感器装置的实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的磁性元件1的一个实施例的横截面，其平行于磁性元件1的基体2的平面图。因此，磁性元件1包括由磁性或可磁化材料组成的基体2，其优选地具有基本上为长方体的几何形状。该基体2优选地体现为双极性方式。在横截面中，基体2基本上具有带第一侧面3a和位于所述第一侧面3a的对面的第二侧面3b的矩形4的几何形状。术语“基本上”在此应理解为是指与矩形几何形状稍有偏差的几何形状，例如具有一个或多个截断角的矩形由“矩形”一词涵盖。此外，矩形4具有第三侧面3c和位于所述第三侧面3c的对面的第四侧面3d，这两个侧面分别连接第一侧面3a和第二侧面3b，并且以这种方式补全第一侧面3a和第二侧面3b以形成矩形。

如从图1可明显看出，在基体2的横截面中有存在于第一侧面3a中的第一凹部5a，以及存在于第二侧面3b中的第二凹部5b。与此相反，在第三和第四侧面3c，3d中没有提供凹部。

首先，请注意图2的视图，其示出了图1中的实施例的变型。在图2的实施例中，除了在第一侧面3a中的第一凹部5a以及除了在第二侧面3b中的第二凹部5b，还有在第三侧面3c中的第三凹部5c以及在第四侧面3d中的第四凹部5d。

在下面的正文中，可在图1的变型和图2的变型中应用的凹部5a至5d的可能几何形状或轮廓现在将进行解释。在图1和2的示例场景中，存在的所有凹部5a-5d具有相应的圆形轮廓。从图1和2中显而易见的是，凹部5a-5d在横截面中可具有椭圆段的轮廓或几何形状。这样的轮廓外形可在存在的凹部5a-5d中的至少一个中来实施。彼此相对的至少两个凹部5a-5d优选具有这样的轮廓，特别优选地所有凹部5a-5d具有一个，如图1和2所示。

在图1和2中的矩形4可在横截面中体现，以便相对于平行于所述第一和第二侧面3a，3b延伸的对称轴S_A是轴对称的。可代替地或另外地，矩形4也可体现为相对于平行于所述第三和第四侧面3c，3d延伸的对称轴S_B是轴对称的。

图3则示出了图1中的磁性元件1的透视图，并且图4示出了图2中的磁性元件1的透视图。图1和2中所示的平行于平面图的横截面由剖平面形成，其平行于基体2的上侧6延伸(参照图3和4)。垂直于该上侧6的观察者的观察方向在图1-4中由用“D”指示的方向箭头来表示。由图3和4显而易见的是，基体2的上侧6也可在方向D上弯曲，特别是凸或凹地。这同样适用于基体2的位于上侧6对面的下侧7。

在图1和2的实施例中，在每一种情况下彼此相对的两个凹部5a，5b以及5c，5d是相同的，即体现为相同的几何形状。这甚至可优选应用到存在的所有凹部，即，应用到在该示例场景中的所有四个凹部5a-5d(未在图中示出)。

根据图1和2，凹部5a-5d的长度l，优选所有凹部5a-5d的长度l可以是其中形成有凹部5a-5d的相应侧面的长度l₀的至少五分之一，优选为至少一半，特别优选为至少四分之三。相应地，凹部5a-5d的长度l，优选所有凹部5a-5d的长度l可以是其中形成有凹部5a-5d的相应侧面3a-3d的长度l₀的最大98％，优选为最大95％，特别优选为最大90％，。为清楚起见，在图1和2中，仅通过实施例的方式示出用于第一侧面3a或第一凹部5a的长度l和l₀。

在可替代图1-4中的实施例并在图5和6中示出的变型中，凹部5a-5d的每一个可在横截面中具有非圆形几何形状，具有至少一个角8。图6通过用于第一侧面3a的实施例示出了具有一个角的第一凹部5a，并且图6具有四个角。本领域技术人员很清楚，具有另一数量的角以及凹部5a的不同轮廓的进一步改进的可能性是可能的。这也适用于第二、第三和第四凹部5b，5c和5d。

在图1-4的示例场景中，第一侧面3a和第二侧面3b的每一个连接基本上长方体形的基体2的上侧6和下侧7。

如果在第一侧面3a上的第一凹部5a从上侧6尽可能延伸到下侧7，并且第二侧面3b上的第二凹部5b从上侧6尽可能延伸到基本上长方体形的基体2的下侧7，对于高位置精度检测特别有利的磁场可由磁性元件1产生。两个凹部5a，5b特别优选地在观察方向D上延伸，该观察方向D可转而相对于基体2的上侧6或下侧7垂直地延伸。

图7示出了根据本发明的具有根据图2和4如上所述的磁性元件1的磁场传感器装置10的设计示意图，也就是说具有四个凹部5a-5d。磁性元件装置10包括磁场传感器11，其距所述的磁性元件10一定距离设置，用于确定磁场12，该磁场12作用于磁场传感器11并且由磁性元件1产生。从图7显而易见的是，磁性元件1通过附着装置13以旋转固定的方式附连到轴14上。该附着装置13可包括插孔15，其中至少部分地容纳磁性元件1。该附着装置13可一体地形成在轴14上或可以是例如通过粘结连接或螺纹连接而附连至轴14上的独立组件。磁场传感器装置10的旋转轴线X由轴14的纵向范围方向L来限定，特别由其中心纵向轴线M来限定。所述轴14体现为相对于磁场传感器11以可旋转方式绕旋转轴线X调整以及以平移方式在纵向范围的方向L上调整。图7以观察方向B示出了磁场装置10，该观察方向B既垂直于方向D还垂直于轴14的纵向范围方向L，所述方向D垂直于图1和4中的上侧。换言之，方向D和纵向范围方向L位于图7的绘图平面中。

在根据本发明的磁场传感器装置10中，旋转轴线X则在平面图中在观察方向D上在磁性元件1上延伸，其平行或垂直于第一侧面3a。为清楚起见，在这里参考根据图1的剖面图，为了轴14和磁性元件1相对于彼此的可能布置的清楚起见，其中附加地示出了轴14。在图1和3的实施例中，磁场传感器装置10的轴14可平行于第一侧面3a或垂直于第一侧面3a延伸。后者的情况在图1和3中由14'指示的轴14'来表示。

图8示出了图7中具有轴14的磁场传感器装置10，其在纵向范围的方向L上以平移的方式相对于图7调整。这意味着，附着装置13以及因此还有磁性元件1在纵向范围的方向L上相对于磁场传感器11偏移。如可在图7和8中看到的，磁性元件1相对于磁场传感器11的这种平移调整导致一种情况，其中由磁性元件1产生的磁场12从变化的方向影响磁场传感器11。换句话说，磁性元件1相对于磁场传感器11的平移运动转换成磁场12的角度变化。通过使用根据本发明的磁性元件1，当测量磁性元件1和轴14的平移调整时，在这里能实现特别精确的角分辨率以及因此特别高水平的精确度。

图9示出了图7中在纵向范围方向L的观察方向上的磁场传感器装置10，即，方向B和方向D都设置在附图的平面中。为了磁性元件1的布置的清楚起见，示出了附着装置13，其朝向在观察方向B上的观察者而打开。包括在插孔15中的附着装置13应理解为在附图的实施例中在任何情况下仅仅是实施的各种各样结构形式的粗略示意图。在此视图中，可看出第四侧面3d具有第四凹部5d。图10示出了图9中具有轴14的磁场传感器装置10，其相对于图9旋转(参照图10中的箭头15)。

如可在图9和10中看出，磁性元件1相对于磁场传感器11的旋转调整也导致一种情况，在该情况下由磁性元件1产生的磁场12从变化的方向影响磁场传感器。换句话说，轴14以及因此磁性元件1相对于磁场传感器11的旋转运动转换成磁场12的角度变化。通过使用根据本发明的磁性元件1，当测量轴14和磁性元件1的旋转调整时，在这里能实现特别精确的角分辨率以及因此特别高水平的精确度。