专利名称：装配在旋转轴上的角度位置传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种装配在相对于机械装置的支撑结构被引导的旋转轴上的角 度位置传感器，并且可用于检测所述旋转轴相对于所述支撑结构的角度位置。
背景技术：
专利申请EP-A-I 850 094描述了一种传感器，所述传感器检测旋转轴的旋转并 且包括适于通过套接在所述轴上而联接的环形部件，所述环形部件设有与小齿轮联接的缺 口配置，并且将角度位置传感装置的旋转传递到所述小齿轮。所述传感器包括带有容纳所 述环形部件的通孔的第一空腔和所述传感装置设置于其中的相邻的第二空腔。在这种结构 中，为了保证运行，必须确保环形部件相对于所述小齿轮的精确定位。专利US-B2-7 378 848描述了一种带有通孔和两个与磁场传感器关联的不对称 极片的角度位置传感器。该传感器使用被设置为与旋转轴同轴联接的磁环，所述旋转轴与 所述磁环一起被插入穿过所述传感器壳体的空腔。所述传感器包括两个至少部分地围绕磁 环延伸的极片。所述传感器的特征和构件的数目导致相当高的复杂性，并且需要非常精确 的调节。专利US-B1-6 188 216描述了一种旋转轴的非接触角度位置传感器，其包括带有 容纳极性组件的空腔的外壳，所述极性组件由两个固定在轴承体上的半圆形磁体形成，所 述轴承体直接固定在所述轴和磁场传感器上。所述传感器的特征必须使用两个以非常精确 的一定距离分开的磁体，所述磁体联接在轴承体上，这导致结构性局限。

实用新型内容本实用新型通过提供一种装配在被旋转地引导于支撑结构中的旋转轴上的角度 位置传感器装置而有助于克服现有技术的缺陷。本实用新型的角度位置传感器包括带有内表面和壳体的环形部件，所述内表面适 于在使所述内表面和所述旋转轴之间没有相对旋转的可能性的情况下通过套接(直接地 或通过同轴中间件或联接器)在所述旋转轴上而联接，所述壳体中插入有永磁体。所述位 置传感器还包括支撑件，所述支撑件设有通孔，所述旋转轴和所述环形部件通过所述通孔 延伸，所述通孔具有内表面，所述内表面以足够大的径向容隙与环形部件相对且靠近，以能 够实现其在公差范围内的在径向上的相对旋转和运动。所述支撑件还结合有邻近所述通 孔的空腔和至少一个锚固配置，所述空腔容纳有传感器装置，所述传感器装置能检测所述 永磁体在相对于所述支撑件连同环形部件一起旋转时产生的磁场中的变化，所述支撑件借 助于所述锚固配置相对于旋转轴被紧固到固定结构上，所述旋转轴以适当的引导方式(例 如，通过一个或多个轴承座)装配在所述固定结构上。在一个实施方式中，支撑件由第一和第二本体形成，所述第一和第二本体相互连 接并且设有各自相对的开口，所述相对的开口共同地限定带有围绕所述环形部件的所述内 表面的所述通孔以及保持配置，所述保持配置和环形部件的保持表面协同工作，从而以公差范围内的轴向容隙限制环形部件在轴向上的移动。优选地，在第一本体和环形部件之间 设置有第一弹性垫圈和/或在第二本体和环形部件之间设置有第二弹性垫圈，以密封所述 容隙并且防止任何灰尘颗粒或其它类型的颗粒可能被容纳在容隙内，以及防止环形部件和 支撑件的通孔在公差范围内的相对运动。利用所述构造，本实用新型的角度位置传感器不需要设有例如为轴承等的机械元 件以精确地引导环形部件与带有支撑件的开口的通孔或空腔之间的旋转、以及同时限制它 们之间在轴向和径向上的相对移动，因为支承永磁体的环形部件已固定在旋转轴上，为此， 它使用设置在旋转轴与所应用的支撑结构之间的引导部件，传感器固定在所述结构上。因 此，本实用新型的角度位置传感器具有简单、成本低的结构；然而，它提供了精确、可靠的操 作。而且，所提出的位置传感器的结构决定了该传感器非常紧凑并且非常容易安装装 配，允许它的安装利用与其联接的旋转轴的支承结构的空闲区域，这允许保护传感器本身 抵抗由上述结构引起的可能的碰撞或撞击。

参照附图，根据以下实施方式的详细说明，前述的及其它的特点和优点将可被更 充分地理解，其中图1和图2是根据本实用新型的一个实施方式的装配在旋转轴上的角度位置传感 器的相反侧的透视图；图3是形成部分图1和图2的传感器的环形部件的透视图，其中永磁体待插入到 所述环形部件的壳体中；图4是图1和图2的传感器通过第一切割面截取的透视图；图5是图1和图2的传感器通过与第一切割面垂直的第二切割面截取的部分透视 图；以及图6是图5的细节VI的放大图。
具体实施方式
本实用新型的传感器被提供用于检测旋转轴相对于机械装置的支撑结构的角度 位置，所述机械装置例如为汽车的踏板，特别地，其中所述旋转轴在所述支撑结构中被适当 地旋转地引导。参考附图，根据本实用新型的一个实施方式，装配在旋转轴上的角度位置传感器 包括具有内表面11的环形部件10 (在图3中单独示出)，该内表面适于通过套接在所述旋 转轴(未示出)上而联接，而在它们之间没有相对旋转的可能性。所述环形部件10具有壳 体12，永磁体40插入其中。传感器还包括设有通孔21、31(在图4至6中最佳地示出)的 支撑件60，带有环形部件10联接其上的旋转轴延伸穿过所述通孔21、31。所述通孔21、31 具有相对且靠近于环形部件10的内表面22、32，在它们之间有足够的径向容隙以允许它们 的相对旋转。支撑件60具有邻近通孔21、31的空腔24，其容纳能够检测由所述永磁体40 相对于支撑件连同环形部件10 —起旋转产生的磁场变化的传感器装置50。所述传感器装 置50为已知的类型，例如为专利申请W0-A-2007/057563中描述的类型等，并且至少包括两个磁敏部件，以及传输信号的处理电路，所述信号是结合在所述环形部件10中的永磁体40 的绝对位置的函数。利用这种构造，所述传感器装置50能够检测在永磁体40与传感器装 置50之间的轴向定位和径向定位的公差范围内的永磁体40的角度位置的变化。因此，所 述径向容隙将处于所述公差范围内。支撑件60还结合有锚固配置25，所述支撑件60可以 借助于螺钉等通过所述锚固配置25相对旋转轴被紧固在所述支撑结构(未示出)上，或被 紧固在任何其它固定的结构上。备选地，支撑件60可以具有多个支撑配置，虽然一个支撑 配置已足够与由相对且靠近环形部件10的通孔21、31的内表面22、32在径向上施加的保 持力协同作用，所述环形部件10固定在旋转轴上、适当地相对于所述支撑结构被引导。在示出的实施方式中，支撑件60由第一本体20和起覆盖件作用的第二本体30形 成，第一本体20和第二本体30例如通过将形成在第二本体30中的带钩状端部弹性销34 按压装配入形成在第一本体20中的对应的联接配置27中而接合，从而相互连接。第一和 第二本体20、30设有各自相对的开口 21、31，共同限定了支撑件60的所述通孔，且所述开口 21、31具有各自的内表面22、32，共同限定了通孔的所述内表面，其中所述通孔围绕环形部 件10设置。第一和第二本体20、30还具有保持配置23、33，其与环形部件10(图6)的保持 表面13a、13b协同工作，从而以传感装置50可允许的公差范围内的轴向容隙限制其在轴向 上的相对运动。支撑件60的所述保持配置23、33形成为凸起，其从第一和第二本体20、30 的各自的内表面22、32向内延伸，且环形部件10的所述保持表面13a、13b形成为肋部15， 其从环形部件10的外回转表面16径向向外延伸。支撑件60的保持配置23、33与环形部 件10的保持表面13a、13b之间的调整不需要高机械精度，这是因为轴向的相对位置不是使 传感器正确工作在一定限度内的决定性因素。在所描述的该实施方式中，在第一本体20和环形部件10之间设置第一弹性垫圈 41a,以及在第二本体30和环形部件10之间设置第二弹性垫圈41b。环形部件10具有形成 在其中的底座17a、17b (图6)，所述第一和第二垫圈41a、41b布置于所述底座中17a、17b， 并且用于密封环形部件10与支撑件60的通孔21、31之间的所述径向和轴向容隙，而借助 于它们的弹性不会妨碍轴向和径向上一定的相对运动。存在于环形部件10与支撑件60的 通孔21、31之间的总体容隙或间隙因此可以足够大，以有利于相对旋转，而在两者部件之 间不需要非常精确以及长时间的机械调整。因此，没有必要使用复杂且昂贵的机械方案以 用于在环形部件10和支撑件60的通孔21、31之间引导旋转和精确限制在轴向和径向上的 相对移动。为此，旋转轴相对于所应用的支撑结构的导向的精度是本实用新型的传感器正 确工作的决定性因素，所述精度由于所应用的需要本身通常已经存在。因此，在本实用新型 的传感器中并不重复所应用的精确引导装置，这样的传感器能具有更简单和更低成本的构 造。如图3中最好地示出的那样，环形部件10的所述壳体12具有在周向上覆盖一弧 的细长槽的形状。该槽在垂直于旋转轴的环形部件10的端表面14中开口，以使其可以接 收插入其中的永磁体40，所述永磁体40相应地具有与所述槽的形状互补的形状。永磁体 40可以例如通过过盈配合或粘合被固定在壳体12内。备选地，壳体12可以包括多个槽或 单个圆形槽用于呈完整环的形式的永磁体。从环形部件10的外回转表面16径向向外延伸 的肋部15在周向上覆盖一弧，并且具有端表面18，所述端表面18适于与至少一个形成于第 一和第二本体20、30中的至少一个中的止动件(未示出)相干涉，以限制环形部件10相对于支撑件60的旋转。备选地，肋部15可覆盖整个圆周和/或可以省去支撑件60上的止动 件。设置在支撑件60的所述空腔24中的传感器装置50具有与其关联的可从外部接 触的连接插脚51。在所示出的实施方式中，容纳传感器装置50的空腔24是形成于第一本 体20中的开口的空腔，且所述连接插脚51结合在可从外部接触的连接器52 (图1和2)中。 在另一个备选实施方式中(未示出)，容纳传感器装置50的空腔24是由第一和第二本体 20、30形成的封闭的空腔，并且连接插脚51从空腔24中伸出并穿过形成于第一和第二本体 20,30中的一个中的或另一个中的孔。本领域技术人员在不超出本实用新型的范围的情况 下容易想到用于传感器装置50的连接的其它备选方式。在一个备选实施方式(未示出)中，第一和第二本体20、30借助于螺钉而不是通 过弹性销34和联接配置27相互固定。为此，第一和第二本体20、30中的一个具有形成于 其中的通孔，其与形成于第一和第二本体20、30中的另一个中的相应的螺纹孔相对，以用 于螺钉在其中的安装，所述螺钉用于第一和第二本体20、30的相互连接。在不超出本实用新型的范围的情况下，本领域技术人员将能根据所示出的和所描 述的实施方式进行修改和改变，例如通过利用所述环形部件的二次成型(overmolding)技 术将永磁体40结合到环形部件10中以覆盖永磁体，或者通过利用热焊等连接两个本体20 和30。本实用新型的范围由所附权利要求书限定。
权利要求一种装配在旋转轴上的角度位置传感器，所述旋转轴在支撑结构中可旋转地被引导，其特征在于，所述角度位置传感器以组合的方式包括带有内表面(11)和壳体(12)的环形部件(10)，所述内表面(11)适于在使所述内表面(11)和所述旋转轴之间没有相对旋转的可能性的情况下通过套接在所述旋转轴上而联接，所述壳体(12)中插入有永磁体(40)；以及支撑件(60)，所述支撑件(60)设有通孔(21、31)，所述旋转轴和所述环形部件(10)通过所述通孔(21、31)延伸，所述通孔(21、31)具有内表面(22、32)，所述内表面(22、32)以足够大的径向容隙与所述环形部件(10)相对且靠近，以能够实现所述内表面(22、32)和所述环形部件(10)在公差范围内的径向上的相对旋转和运动；邻近所述通孔(21、31)的空腔(24)，所述空腔(24)容纳传感器装置(50)，所述传感器装置(50)能够检测由所述永磁体(40)在相对于所述支撑件连同所述环形部件(10)一起旋转时产生的磁场变化；以及至少一个锚固配置(25)，借助于所述锚固配置(25)所述支撑件(60)相对于所述旋转轴被紧固在固定结构上。
2.根据权利要求1所述的角度位置传感器，其特征在于，所述支撑件(60)由第一本体 (20)和第二本体(30)形成，所述第一本体(20)和所述第二本体(30)相互连接并且设有各 自相对的开口(21、31)，所述开口(21、31)共同限定出带有围绕所述环形部件(10)的内表 面(22、32)以及保持配置(23、33)的所述通孔，所述保持配置(23、33)与环形部件(10)的 保持表面(13a、13b)协同工作，从而以公差范围内的轴向容隙限制所述环形部件(10)在轴 向上的运动。
3.根据权利要求2所述的角度位置传感器，其特征在于，在所述第一本体(20)和所述 环形部件(10)之间设置有至少一个第一弹性垫圈(41a)，和/或在所述第二本体(30)和所 述环形部件(10)之间设置至少一个第二弹性垫圈(41b)，以密封所述径向和轴向容隙。
4.根据权利要求3所述的角度位置传感器，其特征在于，所述环形部件(10)具有形成 于其中的底座(17a、17b)，所述第一垫圈(41a)和第二垫圈(41a)设置在所述底座(17a、 17b)中。
5.根据前述任一项权利要求所述的角度位置传感器，其特征在于，所述环形部件(10) 中的所述壳体(12)具有在周向上覆盖至少一个弧的细长的槽的形状，所述槽至少在垂直 于所述旋转轴的环形部件(10)的端表面(14)上开口以接收插入其中的永磁体(40)，所述 永磁体具有与所述槽的形状互补的形状并且通过过盈配合或粘合固定到所述槽中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的角度位置传感器，其特征在于，所述环形部件 (10)的所述保持表面(13a、13b)形成在至少一个肋部(15)中，所述肋部(15)从所述环形 部件(10)的外回转表面(16)上径向地向外延伸。
7.根据权利要求6所述的角度位置传感器，其特征在于，所述肋部(15)在周向上覆盖 一弧并且具有端表面(18)，所述端表面(18)适于与至少一个形成在所 述第一本体(20)和 所述第二本体(30)中的至少一个中的止动件干涉，以限制所述环形部件(10)相对于所述 支撑件(60)的旋转。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的角度位置传感器，其特征在于，所述传感器装置(50)具有与其关联的连接插脚(51)。
9.根据权利要求8所述的角度位置传感器，其特征在于，容纳所述传感器装置(50)的 所述空腔(24)是开口的空腔，并且所述连接插脚(51)结合在可从外部接触的连接器(52)中。
10.根据权利要求8所述的角度位置传感器，其特征在于，所述容纳传感器装置(50)的 空腔(24)是由所述第一本体(20)和所述第二本体(30)封闭的封闭空腔，并且所述连接插 脚(51)穿过形成于所述第一本体(20)和所述第二本体(30)中的至少一个中的通孔伸出 所述空腔(24)。
11.根据权利要求1或2所述的角度位置传感器，其特征在于，所述传感器装置(50)至 少包括两个磁敏部件以及传递信号的处理电路，所述信号是结合在所述环形部件(10)中 的永磁体(40)的绝对位置的函数。
12.根据权利要求1所述的角度位置传感器，其特征在于，所述环形部件(10)借助于中 间件或联接器与所述旋转轴联接。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的角度位置传感器，其特征在于，所述第一本体 (20)和所述第二本体(30)中的至少一个具有形成于其中的带钩状端部的弹性销(34)，所 述弹性销(34)被锁定在形成于所述第一本体(20)和所述第二本体(30)中的另一个中的 相应的联接配置(27)中，以用于所述第一本体(20)和所述第二本体(30)的相互连接。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的角度位置传感器，其特征在于，所述第一本体 (20)和所述第二本体(30)中的至少一个具有形成于其中的通孔，所述通孔与形成于所述 第一本体(20)和所述第二本体(30)中的另一个中的相应的螺纹孔相对，以用于螺钉在其 中的安装，所述螺钉用于所述第一本体(20)和所述第二本体(30)的相互连接。
15.根据权利要求1或2所述的角度位置传感器，其特征在于，所述公差范围处于在不 改变所述传感器装置(50)的正常工作的情况下在所述传感器装置(50)与容纳在所述环形 部件(10)中的永磁体(40)之间可允许的最大相对运动内。
专利摘要本实用新型涉及一种角度位置传感器，其用于装配在可旋转地引导在支撑结构中的旋转轴上并且包括具有内表面(11)和壳体(12)的环形部件(10)，所述内表面套接在所述旋转轴上而在它们之间没有相对旋转，在所述壳体(12)中插入有永磁体(40)。提供了具有通孔(21、31)、空腔(24)和锚固配置(25)的支撑件(60)，所述旋转轴和所述环形部件(10)通过所述通孔(21、31)延伸，所述通孔(21、31)具有以径向容隙相对且靠近于环形部件(10)的内表面(22、32)，所述空腔(24)容纳能够检测由所述永磁体(40)在相对所述支撑件连同环形部件(10)一起旋转时产生的磁场变化的传感器装置(50)，并且所述支撑件(60)借助于所述锚固配置(25)被紧固到固定结构上。
文档编号G01D5/12GK201662386SQ20092100000
公开日2010年12月1日 申请日期2009年11月9日 优先权日2008年11月7日
发明者C·布埃诺, C·福涅斯, J·亚当斯 申请人:纳瓦拉电子元件股份公司