Die Erfindung betrifft eine Magneteinheit für eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße, wobei die Magneteinheit eine Hülse zum Verbinden der Magneteinheit mit einem ersten Teil der Lenkwelle sowie ein mit der Hülse verbundenes Magnetelement mit einem magnetisch wirksamen Magnetabschnitt aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sensoreinrichtung.

Gattungsgemäße Magneteinheiten werden beispielsweise in Drehmomentsensoreinrichtungen zur Erfassung eines auf eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs aufgebrachten Drehmoments eingesetzt und sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 0 980 081 B1 , der EP 1 123 794 A2, der US 5,530,344 oder der DE 10 2013 006 567 A1 .

Die Magneteinheit ist dabei üblicherweise dazu ausgebildet, an einem von zwei, sich in axialer Richtung gegenüberliegenden Teilen der Lenkwelle befestigt zu werden, wobei zur Erfassung des Rotationszustandes der Lenkwelle auf dem anderen Wellenteil eine Sensoreinheit befestigt werden kann mit einem magnetischen Stator, welcher dazu vorgesehen ist, in radialer Richtung gegenüber von dem Magnetelement der Magneteinheit mit einem kleinen Luftspalt dazwischen angeordnet zu werden. Mithilfe des Stators kann der im Magnetelement auftretende, vom Rotationszustand der Welle abhängige magnetische Fluss zur Erzeugung eines Sensorsignals vom Magnetelement über einen Flussleiter weiter an einen Magnetsensor geleitet werden, beispielsweise an einen Hall-Sensor.

Gattungsgemäße Magneteinheiten weisen üblicherweise ein als Permanentmagnet ausgebildetes Magnetelement in Form eines geschlossenen Ringmagneten auf sowie in der Regel eine metallische Hülse, über welche die Magneteinheit mit der Lenkwelle verbunden werden kann, wobei bekannt ist, die Hülse beispielsweise mittels Kleben, Schweißen, Verstemmen oder mittels einer Presspassung drehfest mit der Lenkwelle zu verbinden.

Die Herausforderung besteht dabei einerseits darin, eine dauerhaft drehfeste Verbindung der Magneteinheit mit der Lenkwelle sicherzustellen, sowie andererseits eine spielfreie, drehfeste Verbindung zwischen dem Magnetelement und der Hülse bereitzustellen.

Das Magnetelement gattungsgemäßer Magneteinheiten besteht dabei üblicherweise aus einem mit Magnetpartikeln gefüllten Kunststoff und wird in der Regel im Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt, wobei das Magnetelement direkt an die Hülse angespritzt werden kann bzw. die Hülse mit dem Magnetmaterial umspritzt werden kann.

Aufgrund des in der Regel hohen Füllgrads mit den magnetischen Partikeln ist der Kunststoff, insbesondere bei tiefen Temperaturen, in der Regel relativ spröde bzw. wenig elastisch. Infolgedessen kann es, insbesondere wenn das Magnetelement direkt an die Hülse angespritzt wird bzw. wenn die Hülse mit dem Magnetmaterial umspritzt wird, beim Abkühlen der Kunststoffschmelze zu thermisch bedingten Schrumpfspannungen kommen, welche zur Bildung von Rissen im Magnetelement führen können. Ferner kann es bei im Betrieb auftretenden Temperaturschwankungen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Hülse und Magnetelement zu thermisch induzierten Spannungen in der Magneteinheit kommen, welche ebenfalls zu einer Rissbildung im Magnetelement führen können.

Aus diesem Grund wird in der vorgenannten EP 1 123 794 A2 vorgeschlagen, das Magnetelement nicht unmittelbar, sondern über ein Zwischenelement aus einem elastischen Material an der Hülse zu befestigen. Diese Lösung ist jedoch relativ aufwendig und kostenintensiv und erfordert einen gewissen Bauraum.

Aus der ebenfalls vorgenannten E 0 980 081 B1 ist bekannt, die Hülse mit dem kunststoffgebundenen Magnetmaterial direkt zu umspritzen, wobei zur Aufnahme von thermisch bedingten Schrumpfspannungen des Kunststoffs vorgeschlagen wird, an der Hülse mehrere, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Laschen vorzusehen.

Aus der DE 10 2013 006 567 A1 ist ferner ein Magnetelement bekannt, bei dem die Hülse und das Magnetelement zunächst separat hergestellt und anschließend formschlüssig miteinander verbunden werden. Die Hülse weist dazu einen buchsenförmigen Grundkörper und eine Vielzahl von vom Grundkörper in axialer Richtung abstehende Laschen auf, die zur Verbindung mit dem Magnetelement vorgesehen sind, wobei das Magnetelement entsprechend zu den in axialer Richtung abstehenden Laschen der Hülse korrespondierend angeordnete und ausgebildete Aussparungen aufweist, in welche die Laschen zum Verbinden von Hülse und Magnetelement unter Erwärmen des Magnetelementes eingebracht werden können, wobei die Hülse und das Magnetelement dabei derart ausgebildet sind, dass die Laschen nach dem Abkühlen des Magnetelementes fest in den Aussparungen sitzen, so dass die Hülse und das Magnetelement zumindest in tangentialer Richtung drehfest und spielfrei miteinander verbunden sind.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Magneteinheit bereitzustellen, vorzugsweise eine besonders einfach herzustellende Magneteinheit, insbesondere eine Magneteinheit, mit welcher die Gefahr der Rissbildung im Magnetelement infolge thermischer Spannungen reduziert werden kann, aber gleichzeitig eine in tangentialer Richtung spielfreie, drehfeste Verbindung sichergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Magneteinheit, durch eine Sensoreinrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren und werden im Folgenden näher erläutert.

Eine erfindungsgemäße Magneteinheit für eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße weist eine Hülse sowie ein mit der Hülse verbundenes Magnetelement auf, wobei die Hülse einen Hülsen-Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Magnetelement und einen buchsenförmigen Hülsen-Befestigungsabschnitt zum Verbinden der Magneteinheit mit einem ersten Teil der Lenkwelle aufweist und das Magnetelement einen Magnetelement-Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit der Hülse und einen magnetisch wirksamen Magnetabschnitt.

Dabei weist die Hülse im Bereich des Hülsen-Verbindungsabschnitts wenigstens zwei, sich zumindest über einen Teil des Hülsen-Verbindungsabschnitts in radialer Richtung nach außen ragende und sich in axialer Richtung erstreckende, in Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Stege und wenigstens zwei, in Umfangsrichtung dazwischen, sich zumindest über einen Teil des Hülsen- Verbindungsabschnitts in axialer Richtung erstreckende, in radialer Richtung zum äußeren Rand hin geöffnete Ausnehmungen auf.

Erfindungsgemäß weist das Magnetelement wenigstens zwei, sich zumindest über einen Teil des Magnetelement-Verbindungsabschnitts in axialer Richtung erstreckende, in Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Schlitze auf, welche das Magnetelement im Magnetelement-Verbindungsabschnitt in wenigstens zwei Magnetsegmente unterteilen. Die einzelnen Magnetsegmente des Magnetelement- Verbindungsabschnitts weisen dabei jeweils eine zu den Stegen und/oder Ausnehmungen des Hülsen-Verbindungsabschnitts korrespondierend ausgebildete Geometrie auf und sind jeweils mithilfe wenigstens einem der Stege und/oder mithilfe einer der Ausnehmungen des Hülsen-Verbindungsabschnitts formschlüssig mit der Hülse verbunden, insbesondere formschlüssig in Umfangsrichtung. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein einzelnes Magnetsegment, vorzugsweise alle Magnetsegmente, jeweils auch in radialer Richtung mit dem Hülsen-Verbindungsabschnitt formschlüssig verbunden sind. In einigen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein Magnetelement zusätzlich zur formschlüssigen Verbindung in Umfangsrichtung in axialer Richtung formschlüssig mit dem Hülsen-Verbindungsabschnitt verbunden ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit weisen die Hülse und das Magnetelement unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf, wobei vorzugsweise der thermische Längen- und/oder Volumenausdehnungskoeffizient des Magnetelementes größer ist als der thermische Längen- und/oder Volumenausdehnungskoeffizient der Hülse. Dabei sind die Hülse und das Magnetelement bevorzugt derart ausgebildet, dass die formschlüssige Verbindung zwischen dem Magnetelement und der Hülse in einem Referenzzustand bei einer Referenzumgebungstemperatur in tangentialer Richtung, d.h. in Umfangsrichtung, spielfrei ist.

Die Referenzumgebungstemperatur, bei welcher die formschlüssige Verbindung zwischen Magnetelement und Hülse in tangentialer Richtung vorzugsweise spielfrei ist, liegt bevorzugt in einem Temperaturbereich von 15Ό bis 3 0Ό, insbesondere zwischen 20Ό und 25Ό und beträgt vorzugsweise 20Ό oder 23 ^< C.

Das Magnetelement einer erfindungsgemäßen Magneteinheit enthält bevorzugt einen mit magnetischen Partikeln gefüllten Kunststoff und/oder besteht daraus, wobei das Magnetelement vorzugsweise in einem Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt ist. Besonders bevorzugt ist das Magnetelement dabei durch Anspritzen an die Hülse und/oder durch Umspritzen der Hülse hergestellt worden und auf diese Weise mit der Hülse verbunden worden.

Die Hülse einer erfindungsgemäßen Magneteinheit enthält vorzugsweise Metall und/oder ist aus Metall hergestellt, wobei die Hülse vorzugsweise durch Stanzen hergestellt ist. Vorzugsweise ist die Hülse derart ausgebildet, dass sie mittels einer Presspassung auf einem Teil der Lenkwelle befestigt werden kann oder mit dem Teil der Lenkwelle verschweißt werden kann. Alternativ kann die Hülse auch mit dem Teil der Lenkwelle verstemmt oder verklebt werden, wobei sich jedoch eine Verbindung mit der Lenkwelle mittels einer Presspassung oder einer Schweißverbindung als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.

Dadurch, dass das Magnetelement in seinem Magnetelement-Verbindungsabschnitt mehrere, vorzugsweise wenigstens zwei, in axialer Richtung verlaufende Schlitze aufweist, welche den Magnetelement-Verbindungsabschnitt in Umfangsrichtung in mehrere Magnetsegmente unterteilen, können, insbesondere bei Magneteinheiten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, bei Temperaturschwankungen entstehende, thermisch induzierte Spannungen, insbesondere in das Magnetelement induzierte Spannungen, minimiert werden, so dass die Magnetsegmente sich relativ kraft- und spannungsfrei ausdehnen können und/oder schrumpfen können. Die Gefahr einer Rissbildung im Magnetelement kann somit deutlich reduziert werden.

Für eine vergleichbare Funktion des magnetsich wirksamen Magnetabschnitts einer erfindungsgemäßen Magneteinheit mit den aus dem Stand der Technik bekannten, in Umfangsrichtung geschlossenen Ringmagneten, ist der Magnetabschnitt entweder ebenfalls hülsen- oder ringförmig ausgebildet, d.h. in Umfangsrichtung geschlossen, oder derart ausgebildet, dass er ähnlich wie ein hülsen- oder ringförmig ausgebildeter Magnetabschnitt bzw. wie ein üblicher, aus dem Stand der Technik bekannter Ringmagnet wirkt.

Bevorzugt sind der Magnetabschnitt und/oder der Magnetelement-Verbindungsabschnitt konzentrisch zum Hülsen-Befestigungsabschnitt und/oder zum Hülsen- Verbindungsabschnitt angeordnet. Besonders bevorzugt ist das gesamte Magnetelement konzentrisch zur gesamten Hülse angeordnet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit weist die Hülse einen sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Flansch auf, wobei der Flansch vorzugsweise den Hülsen-Verbindungsabschnitt bildet. D.h. mit anderen Worten, dass in diesem Fall der Flansch wenigstens zwei, zumindest über einen Teil des Hülsen-Verbindungsabschnitts in radialer Richtung nach außen ragende und sich in axialer Richtung erstreckende, in Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Stege und/oder wenigstens zwei, sich zumindest über einen Teil des Hülsen-Verbindungsabschnitts in axialer Richtung erstreckende, in Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete, in radialer Richtung zum äußeren Rand hin geöffnete Ausnehmungen aufweist.

Der Magnetelement-Verbindungsabschnitt, insbesondere die Magnetsegmente, erstrecken sich bevorzugt in axialer Richtung, d.h. insbesondere senkrecht zum Flansch.

Durch das Anbringen eines Flansches im Bereich des Hülsen-Befestigungsabschnitts, insbesondere, wenn sich der Flansch in radialer Richtung nach außen erstreckt, lässt sich auf einfache Art und Weise das Magnetelement am Hülsen-Befestigungsabschnitt anspritzen, insbesondere ohne dass es zu Bauraumkonflikten im Innenbereich der Magneteinheit kommt, in welchem sich in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Magneteinheit eine Lenkwelle befindet. Insbesondere kann durch den Flansch auf besonders einfache Art und Weise eine Magneteinheit realisiert werden, bei welcher das Magnetelement einen größeren Innendurchmesser als die Hülse aufweist.

Bevorzugt ist daher ein kleinster Innendurchmesser der Hülse im Bereich des Hülsen- Verbindungsabschnitts kleiner als ein kleinster Innendurchmesser des Magnetelementes im Bereich des Magnetelement-Verbindungsabschnitts. Besonders bevorzugt ist die Magneteinheit derart ausgebildet, dass die Magnetsegmente in radialer Richtung außen am Hülsen-Verbindungsabschnitt angeordnet sind, insbesondere in der Weise, dass wenigstens eines Außenfläche wenigstens eines Magnetsegmentes zumindest teilweise eine Außenkontur der Magneteinheit definiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit erstrecken sich die Schlitze im Magnetelement in axialer Richtung wenigstens über den Magnetelement-Verbindungsabschnitt, so dass wenigstens der Magnetelement- Verbindungsabschnitt in Umfangsrichtung in wenigstens zwei einzelne, voneinander beabstandet angeordnete, laschenartige Magnetsegmente unterteilt ist. Bevorzugt sind in diesem Fall die einzelnen Magnetsegmente jeweils sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung formschlüssig mit dem Hülsen-Verbindungsabschnitt verbunden, falls erforderlich auch in axialer Richtung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit erstrecken sich die Schlitze in axialer Richtung über das gesamte Magnetelement und sind insbesondere derart ausgebildet, dass das gesamte Magnetelement in Umfangsrichtung in wenigstens zwei einzelne, voneinander beabstandet angeordnete Magnetsegmente unterteilt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit erstrecken sich die Schlitze, zumindest im Bereich des Magnetelement- Verbindungsabschnitts, in radialer Richtung über eine gesamte Dicke des Magnetelementes. D.h. die Schlitze sind in diesem Fall in radialer Richtung durchgehend und erstrecken sich in radialer Richtung von einer Innenseite des Magnetelement- Verbindungsabschnitts bis zu einer Außenseite. Dadurch können thermisch induzierte Spannungen besonders gut reduziert werden, insbesondere in Umfangsrichtung, weil mit derartigen Schlitzen insbesondere die Ausdehnung in Umfangsrichtung wenig bis gar nicht, je nach Breite der Schlitze, behindert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist, vorzugsweise wenn sich die Schlitze in axialer Richtung nur über einen Teil des Magnetelementes erstrecken, insbesondere nur über den Magnetelement- Verbindungsabschnitt, und das Magnetelement dabei durch Anspritzen an die Hülse und/oder durch Umspritzen der Hülse hergestellt worden ist und auf diese Weise mit der Hülse verbunden worden ist, die Lage wenigstens eines Anspritzpunktes des Magnetelementes, insbesondere von allen Anspritzpunkten des Magnetelementes, jeweils derart gewählt, dass in einem in axialer Verlängerung eines Schlitzes liegenden Bereich keine Bindenaht entsteht.

Unter einem Anspritzpunkt im Sinne der Erfindung wird dabei der Punkt verstanden, an welchem bei der Herstellung des Magnetelementes im Kunststoffspritzgießverfahren die Kunststoffschmelze in das dem Magnetelement seine Form gebende Werkzeug eingebracht wird.

Unter einer Bindenaht, insbesondere unter einer dynamischen Bindenaht, wird im Sinne der Erfindung ein Zusammenfluss von Massenströmen der Kunststoffschmelze im Kunst- stoffspritzgießprozess verstanden. Da eine Bindenaht grundsätzlich eine Schwachstelle in einem Bauteil darstellt, sollten die Bindenähte nicht in einem hochbelasteten Bereich angeordnet sein, was bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit dadurch erreicht wird, dass die Lage der Anspritzpunkte derart gewählt ist, dass in den in axialer Verlängerung der Schlitze liegenden Bereichen keine Bindenaht entsteht.

In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist, vorzugsweise wenn sich die Schlitze in axialer Richtung über das gesamte Magnetelement erstrecken und das Magnetelement durch Anspritzen an die Hülse und/oder durch Umspritzen der Hülse hergestellt worden ist und auf diese Weise mit der Hülse verbunden worden ist, die Lage wenigstens eines Anspritzpunktes des Magnetelementes, vorzugsweise von allen Anspritzpunkten des Magnetelementes, jeweils derart gewählt, dass, wenn das Magnetelement als ein in Umfangsrichtung geschlossenes Magnetelement ausgebildet wäre und keine Schlitze aufweisen würde, bei der Herstellung des Magnetelementes wenigstens eine dynamische Bindenaht im Bereich eines Schlitzes entstehen würde. D.h. mit anderen Worten, dass die bei dieser Ausgestaltung die erfindungsgemäßen Schlitze besonders bevorzugt dort eingebracht sind, wo bei einem entsprechenden, in Umfangsrichtung geschlossenen Magnetelement bei der Herstellung Bindenähte entstehen würden. Insbesondere kann auf diese Weise die Entstehung von Bindenähten vermieden werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist die Magneteinheit derart ausgebildet, dass wenigstens einer der Schlitze im Magnetelement in Umfangsrichtung im Bereich eines der Stege der Hülse angeordnet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit füllt in wenigstens einem Betriebszustand, vorzugsweise im Referenzzustand, wenigstens ein Magnetsegment im Bereich des Hülsen-Verbindungsabschnitts zumindest über einen Teil der Länge des Hülsen-Verbindungsabschnitts in axialer Richtung eine sich zwischen zwei Stegen der Hülse befindende Ausnehmung in Umfangsrichtung vollständig aus und liegt mit seinen beiden Seitenflächen in Umfangsrichtung an jeweils einer Seitenfläche der beiden Stege an. Dadurch kann besonders einfach eine formschlüssige Verbindung in tangentialer Richtung zwischen dem Magnetelement und der Hülse realisiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist ein maximaler Außendurchmesser des Magnetelementes im Bereich des Magnetelement- Verbindungsabschnitts kleiner oder gleich eines maximalen Außendurchmessers der Hülse im Bereich des Hülsen-Verbindungsabschnitts. D.h. die Magnetsegmente erstrecken sich in Umfangsrichtung nur über den Bereich, der zwischen der Stegen des Hülsen- Verbindungsabschnitts liegt bzw. füllen nur die dazwischen liegenden Ausnehmungen in Umfangsrichtung aus, erstrecken sich jedoch nicht in Umfangsrichtung über die Außenflächen der Stege. Bevorzugt erstrecken sich die Seitenflächen der Stege dabei in radialer Richtung und weisen keinerlei Hinterschneidungen, Vorsprünge oder dergleichen auf. Dadurch können sich die zwischen den Stegen der Hülse befindlichen Magnetsegmente nahezu ungehindert in radialer Richtung ausdehnen.

In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist die Magneteinheit derart ausgebildet, dass wenigstens einer der Schlitze im Magnetelement in Umfangsrichtung im Bereich einer der Ausnehmungen der Hülse angeordnet ist und nicht im Bereich einer der Stege.

In einer weiteren vorteilhaften, alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit liegt dabei wenigstens eines der Magnetsegmente des Magnetelementes in radialer Richtung mit seiner Innenfläche an einer Außenfläche wenigstens eines Steges der Hülse an und in Umfangsrichtung an den beiden Seitenflächen dieses Steges. D.h. wenigstens ein Magnetsegment umschließt den Steg quasi von außen und reicht seitlich in die Ausnehmungen hinein, statt zwischen zwei Stegen in der Ausnehmung direkt angeordnet zu sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist wenigstens eine Schlitzbreite eines Schlitzes zwischen zwei Magnetsegmenten in Umfangsrichtung mindestens so groß, dass in einem für die Magneteinheit vorgesehenen, definierten Betriebstemperaturbereich eine in Umfangsrichtung maximal auftretende, thermisch bedingte Längen- und/oder Volumenausdehnung nicht zur Erzeugung einer Druckspannung in Umfangsrichtung im Magnetelement-Verbindungsabschnitt führt, insbesondere nicht zu einer Verringerung der Schlitzbreite eines der Schlitze auf null.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit ist die Magneteinheit derart ausgebildet ist, dass eine Innenfläche wenigstens eines Magnetsegments in wenigstens einem Betriebszustand, vorzugsweise im Referenzzustand, zu einer gegenüberliegenden Außenfläche des Hülsen- Verbindungsabschnitts, die sich zwischen zwei Stegen innerhalb einer Ausnehmung befindet, beabstandet in radialer Richtung angeordnet ist. D.h. die Magnetsegmente des Magnetelementes reichen bevorzugt nicht bis vom Kopf der Stege bis zum Fuß der Stege, sondern füllen in radialer Richtung nur einen Teil der Ausnehmung aus, insbesondere einen äußeren Teil. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt das, dass bevorzugt die Innenfläche des Magnetsegments in wenigstens einem Betriebszustand, vorzugsweise im Referenzzustand, nicht am Boden der Ausnehmung anliegt, sondern einen Abstand zu diesem aufweist. Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere eine ungehinderte, thermisch bedingte Ausdehnung und/oder Schrumpfung in radialer Richtung nach innen.

Eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße weist eine erfindungsgemäße Magneteinheit auf.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinrichtung weist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Magneteinheit auf.

Die mit Bezug auf die Magneteinheit vorgestellten vorteilhaften Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung sowie für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgenden in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei Bauteile mit gleicher Funktion zugunsten eines einfacheren Verständnisses gleiche Bezugszeichen aufweisen, auch wenn sie sich in ihrer konstruktiven Ausgestaltung unterscheiden.

Es zeigen:

Fig. 1 a eine aus dem Stand der Technik bekannte Magneteinheit in Schnittdarstellung,

Fig. 1 b die in Fig. 1 a dargestellte, aus dem Stand der Technik bekannte Magneteinheit in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2a ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2b in Schnittdarstellung eine mögliche Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen in einem Radialschnitt durch den Hülsen-Verbindungsabschnitt im Bereich der Stege der in Fig. 2a dargestellten, erfindungsgemäßen Magneteinheit,

Fig. 2c eine weitere mögliche Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen zwischen dem Magnetelement und der Hülse des in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magneteinheit, ebenfalls in einem Radialschnitt durch den Hülsen-Verbindungsabschnitt im Bereich der Stege, Fig. 3a ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit, ebenfalls in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3b einen zugehörigen Radialschnitt durch den Hülsen-Verbindungsabschnitt der

Magneteinheit aus Fig. 3a,

Fig. 4a ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit, ebenfalls in perspektivischer Darstellung und

Fig. 4b einen zugehörigen Radialschnitt durch die erfindungsgemäße Magneteinheit aus Fig. 4a, ebenfalls im Bereich des Hülsen-Verbindungsabschnitts.

Fig. 1 a zeigt in Schnittdarstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Magneteinheit 1 für eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer hier nicht dargestellten Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße, wobei die Magneteinheit 1 eine Hülse 3 sowie ein mit der Hülse 3 verbundenes Magnetelement 2 aufweist.

Die Hülse 3 weist dabei einen Hülsen-Befestigungsabschnitt 3A zum Verbinden der Magneteinheit 1 mit einem ersten Teil der hier nicht dargestellten Lenkwelle auf sowie einen Hülsen-Verbindungsabschnitt 3B, über den die Hülse 3 mit dem Magnetelement 2 verbunden ist. Der Hülsen-Befestigungsabschnitt 3A ist buchsenförmig bzw. rohrförmig ausgebildet und weist an seinem, dem Magnetelement 2 zugewandten Ende einen sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Flansch auf, welcher in diesem Fall den Hülsen-Verbindungsabschnitt 3B bildet. Die Hülse 3 ist dabei aus Metall hergestellt, insbesondere durch Stanzen, und derart ausgebildet, dass sie mittels einer Presspassung auf der Lenkwelle befestigt werden kann.

Das Magnetelement 2 weist entsprechend einen Magnetelement-Verbindungsabschnitt 2B auf sowie einen magnetisch wirksamen Magnetabschnitt 2A, mittels welchem später in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand der Magneteinheit 1 ein Sensorsignal erzeugt werden kann. Das Magnetelement 2 besteht aus einem, mit magnetischen Partikeln gefüllten Kunststoff und ist in einem Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt worden, wobei das Magnetelement 2 dabei an die Hülse, insbesondere an den Hülsen- Verbindungsabschnitt 3B angespritzt worden ist und auf diese Weise mit der Hülse 3 verbunden worden ist.

Wie anhand von Fig. 1 a zu erkennen ist, sind die Hülse 3 und das Magnetelement 2 dabei sowohl in axialer Richtung, d.h. parallel zu einer Rotationsachse L verlaufenden Richtung, als auch in radialer Richtung formschlüssig miteinander verbunden. Um außerdem eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hülsen-Verbindungsabschnitt 3B und dem Magnetelement-Verbindungsabschnitt 2B zu erreichen, weist der Flansch der Hülse 3 ferner hier nicht erkennbar dargestellte, im Wechsel angeordnete Ausnehmungen und Stege auf, in welche das Magnetelement entsprechend ähnlich einer Verzahnung eingreift.

Die Hülse 3 und das Magnetelement 2 weisen aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe, aus denen sie hergestellt sind, unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf, wobei der thermische Längen- und Volumenausdehnungskoeffizient des Magnetelementes 2 größer ist als der thermische Längen- und Volumenausdehnungskoeffizient der Hülse 3.

Infolge der unterschiedlichen Längen- und Volumenausdehnungskoeffizienten von Hülse 3 und Magnetelement 2 kann es bei im Betrieb auftretenden Temperaturschwankungen zum einen zu thermisch induzierten Spannungen in der Magneteinheit 1 kommen, insbesondere im Magnetelement 2, welche zu einer Rissbildung im Magnetelement 2 führen können. Eine Schwachstelle stellt dabei die in Fig. 1 b gut erkennbar dargestellte, dynamische Bindenaht 4 dar, welche in Längsrichtung der Magneteinheit 1 , d.h. in axialer Richtung, über die gesamte Breite des Magnetelementes 2 verläuft.

Ferner besteht, je nach Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindung, die Gefahr, dass sich die formschlüssige Verbindung lockert, so dass möglicherweise keine drehfeste Verbindung mehr in Umfangsrichtung zwischen dem Magnetelement 2 und der Hülse 3 besteht.

Fig. 2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 10, die grundsätzlich ähnlich aufgebaut ist wie die zuvor beschriebene, aus dem Stand der Technik bekannte Magneteinheit 1 und ebenfalls eine Hülse 13 mit einem Hülsen- Befestigungsabschnitt 13A und einem Hülsen-Verbindungsabschnitt 13B sowie ein mit der Hülse 13 formschlüssig verbundenes Magnetelement 12 mit einem magnetisch wirk- samen Magnetabschnitt 12A und einem Magnetelement- Verbindungsabschnitt 12B aufweist.

Im Unterschied zu der aus dem Stand der Technik bekannten Magneteinheit 1 weist die erfindungsgemäße Magneteinheit 10 jedoch ein Magnetelement 12 auf, welches erfindungsgemäß, insbesondere zur Vermeidung einer Rissbildung des Magnetelementes 12 in strukturschwachen Bereichen, mehrere, in diesem Fall vier, sich in axialer Richtung über die ganze Breite des Magnetelementes 12 erstreckende, in Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Schlitze 16 aufweist, die das Magnetelement

12 in mehrere Magnetsegmente 15 unterteilen, in diesem Fall in vier Magnetsegmente 15.

Fig. 2b zeigt in Schnittdarstellung eine mögliche Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen zwischen dem Magnetelement 12 und der Hülse 13 in einem Radialschnitt durch den Hülsen-Verbindungsabschnitt 13B der in Fig. 2a dargestellten, erfindungsgemäßen Magneteinheit 10, anhand derer die Ausgestaltung der Hülse 13, insbesondere des Hülsen-Verbindungsabschnitts 13B, gut zu erkennen ist.

Fig. 2c zeigte eine weitere mögliche Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen zwischen dem Magnetelement 12 und der Hülse 13 des in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 10, ebenfalls in einem Radialschnitt durch den Hülsen-Verbindungsabschnitt 13B.

Die Hülse 13 weist dabei jeweils bei beiden möglichen Ausgestaltungen zumindest im Bereich des Hülsen-Verbindungsabschnitts 13B vier, sich zumindest über einen Teil des Hülsen-Verbindungsabschnitts 13B in axialer Richtung erstreckende, in Umfangsrichtung verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Stege 17 und vier, in Umfangsrichtung dazwischen, sich ebenfalls zumindest über einen Teil des Hülsen-Verbindungsabschnitts 13B in axialer Richtung erstreckende, in radialer Richtung zum äußeren Rand der Hülse

13 hin geöffnete Ausnehmungen 18 auf, s. Fig. 2b und 2c. Das Zusammenwirken der Magnetsegmente 15 mit den Stegen 17 sowie den Ausnehmungen 18 ist dabei in den Fig. 2b und 2c gut zu erkennen.

In beiden Fällen sind die Magnetsegmente 15 erfindungsgemäß jeweils formschlüssig mit dem Hülsen-Verbindungsabschnitt 13B verbunden, wobei bei diesen beiden Ausführungsbeispielen die Magnetsegmente 15 jeweils die Ausnehmungen 18 im Hülsen- Verbindungsabschnitt 13B vollständig ausfüllen und zum einen jeweils mit ihren Seitenflächen an den angrenzenden Stegen 17 anliegen als auch mit ihren Innenflächen am Boden der Ausnehmungen 18. Im Bereich der Stege 17 sind die Magnetsegmente 15 jeweils durch einen sich über die gesamte Länge des Magnetelementes 12 erstreckenden Schlitz 16 in Umfangsrichtung zueinander beabstandet, wobei bei der in Fig. 2b gezeigten möglichen Ausgestaltung eine Breite B der Schlitze 16 einer Breite eines Stegfußes entspricht. Bei der in Fig. 2b dargestellten Ausgestaltung entspricht die Breite der Schlitze 16 jeweils einem Teil der Breite des Steges 17.

Durch die Schlitze 16, welche sich in radialer Richtung über die gesamte Dicke des Magnetelementes 12 erstrecken, wobei die Breite B der Schlitze 16 so bemessen ist, dass sich die einzelnen Magnetsegmente 12 unter Temperatureinfluss nicht berühren und somit in ihrer Ausdehnung nicht behindern, kann die Entstehung von Druckspannungen in tangentialer Richtung, d.h. in Umfangsrichtung, infolge einer thermische bedingten Ausdehnung des Magnetelementes 12 vermieden werden.

In Fig. 2b weisen die Stege dabei einen Hinterschnitt auf und die Magnetsegmente 15 einen entsprechenden Vorsprung, wodurch zusätzlich ein radialer Formschluss zwischen den Magnetsegmenten 15 und den Stegen 17 erreicht werden kann, so dass auch ein Ablösen der Magnetsegmente in radialer Richtung nach außen in jedem Fall vermieden werden kann, während bei der in Fig. 2c dargestellten, möglichen Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen die Stege 17 keinen solchen Hinterschnitt aufweisen. Hier wird der Formschluss in radialer Richtung durch die in den Stegen 17 vorhandenen Bohrungen erreicht, welche nicht näher bezeichnet sind, jedoch beim Umspritzen des Hülsen- Verbindungsabschnitts 13B mit Magnetmaterial derart gefüllt werden, dass Stifte entstehen, welche den radialen Formschluss bewirken.

Außerdem bilden die Magnetsegmente 15 bei diesen Ausführungsbeispielen auch in axialer Richtung jeweils einen Formschluss mit den Stegen 17, so dass auch ein Loslösen des Magnetelementes 12 in axialer Richtung verhindert werden kann. Mit den in den Fig. 2a bis 2b gezeigten und anhand dieser beschriebenen, beispielhaften Ausgestaltungen der formschlüssigen Verbindungen der einzelnen Magnetsegmente 15 mit dem Hülsen- Verbindungsabschnitt 13B kann somit, insbesondere bei Temperaturschwankungen, sowohl das Loslösen in Umfangsrichtung als auch das Loslösen in axialer und radialer Richtung vermieden werden. Der magnetisch wirkende Magnetabschnitt 12A der erfindungsgemäßen Magneteinheit 10 ist zwar nicht vollständig in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet, verhält sich aber in seinen magnetischen Eigenschaften annähernd wir ein geschlossener Magnetabschnitt, so dass die Schlitze 16 nicht zu einem nennenswerten, funktionalen Nachteil führen, jedoch den positiven Effekt haben, dass bei Temperaturänderungen deutlich weniger thermisch bedingte Spannungen in das Magnetelement 12 induziert werden.

Was anhand der vorbeschriebenen Figuren nicht erkennbar ist, ist das die Magneteinheit 10 ferner derart ausgestaltet ist, dass sämtliche Anspritzpunkte für die einzelnen Magnetsegmente 15 in ihrer Lage derart gewählt sind, dass, wenn das Magnetelement 12 als ein in Umfangsrichtung geschlossenes Magnetelement ausgebildet wäre und keine Schlitze 16 aufweisen würde, die Bindenähte im Bereich der Schlitze entstehen würden. D.h. im Umkehrschluss, dass die in Fig. 2a dargestellte erfindungsgemäße Magneteinheit 10 derart ausgestaltet ist, dass das Magnetelement 12 keine Bindenähte aufweist und entsprechend keine strukturschwachen Bereiche.

Die anhand von Fig. 2a beschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Magneteinheit 10 für eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße eignet sich dabei insbesondere für Magneteinheiten, bei denen der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Magnetelementes 12 und dem Innendurchmesser der Hülse 13 relativ gering ist bzw. sein muss, d.h. bei denen der Außendurchmesser des Magnetelementes 12 nicht viel größer als der Innendurchmesser der Hülse 13 ist bzw. sein muss.

Fig. 3a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 20, wobei der Einfachheit halber Elemente mit gleicher Wirkung die gleichen Bezugszeichen aufweisen wie in den Fig. 2a bis 2c. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Magneteinheit 10 weist diese erfindungsgemäße Magneteinheit 20 lediglich Schlitze 16 auf, welche sich in axialer Richtung nur über den Magnetelement- Verbindungsabschnitt 12B erstrecken, nicht jedoch entlang des gesamten Magnetelementes 12, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Ein weiterer Unterschied ist, dass wie anhand von Fig. 3b gut zu erkennen ist, diese erfindungsgemäße Magneteinheit 20 nicht nur vier Stege 17, sondern acht in Umfangsrichtung verteilte Stege 17 aufweist und entsprechend acht, zwischen den Stegen 17 ausgebildete Ausnehmungen 18 vorhanden sind. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind auch hier der Magnetelement- Verbindungsabschnitt 12B und der Hülsen- Verbindungsabschnitt 13B über die Stege 17 und die Ausnehmungen 18 und die Magnetsegmente 15 formschlüssig miteinander verbunden. Die Magnetsegmente 15 füllen dabei auch in diesem Fall die Ausnehmungen 18 in Umfangsrichtung vollständig aus, zumindest in einem Referenzzustand bei einer Referenztemperatur, welche in diesem Fall bei 20 Ό liegt. Die Schlitze 16 befinden sich in diesem Fall im Bereich der Stege 17, wobei die Breite B der Schlitze 16 dabei der Breite der Stege 17 in Umfangsrichtung entspricht.

Allerdings erstrecken sich in diesem Fall die Magnetsegmente 15 nicht bis an den Boden der Ausnehmungen 18 heran, d.h. die Innenflächen der Magnetelemente 15 liegen nicht an den zwischen den Seitenflächen der Ausnehmungen 18 angeordneten, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Außenflächen des Hülsen-Verbindungsabschnitts 13B an, sondern verlaufen beabstandet zu diesen mit einem Spalt 19 dazwischen.

Des Weiteren erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 20 die Magnetsegmente 15 jeweils nicht in Umfangsrichtung über die Stege 17 hinaus, sondern befinden sich nur innerhalb der Ausnehmungen 18.

Ferner verlaufen die Seitenflächen der Stege 17 exakt in radialer Richtung, wodurch sich die Magnetsegmente 15 im Ergebnis ungehindert in radialer Richtung ausdehnen können, und zwar sowohl in radialer Richtung nach außen als auch nach innen aufgrund der Spalte 19 zwischen den Innenflächen der Magnetsegmente 15 und dem Hülsen- Verbindungsabschnitt 13B. Dadurch, dass die Magnetsegmente 15 sich außerdem in Umfangsrichtung nicht über die Stege 17 hinaus erstrecken, wird eine ungehinderte Schrumpfung der Magnetsegmente 15 in radialer Richtung nach innen ermöglicht. Folglich kann die Entstehung thermisch induzierter Spannungen im Magnetelement 12 erheblich reduziert werden bzw. in einigen Fällen sogar ganz vermieden werden.

Die anhand der Fig. 3a und 3b beschriebene Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 30 eignet sich besonders für Magneteinheiten mit einem größeren Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Magnetabschnitts und dem Innendurchmesser der Hülse, genau wie die anhand der Fig. 4a und 4b im Folgenden beschriebene Ausgestaltung. Fig. 4a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 30, wobei sich bei diesem Ausführungsbeispiel die Schlitze 16 über die gesamte Breite des Magnetelement- Verbindungsabschnitts 12B erstrecken sowie in axialer Richtung noch zusätzlich über einen Teil des Magnetabschnitts 12A. Dabei befinden sich die Schlitze 16 jedoch nicht im Bereich der Stege 17 wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel, sondern sind jeweils im Bereich der Ausnehmungen 18 angeordnet, bezogen auf Umfangs- richtung. Daher füllen die Magnetsegmente 15 die Ausnehmungen 18 in Umfangsrichtung auch nicht vollständig aus, s. Fig. 4b.

Wie bei der anhand der Fig. 3a und 3b beschriebenen, erfindungsgemäßen Magneteinheit 20 liegen die Magnetsegmente 15 auch bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magneteinheit 30 in radialer Richtung mit ihren Innenflächen ebenfalls nicht an den Außenflächen der Ausnehmungen 18 auf bzw.an, sondern sind zu diesen jeweils mit einem Abstand 19 bzw. einem Spalt 19 beabstandet angeordnet, um eine ungehinderte Ausdehnung in radialer Richtung nach innen bzw. eine ungehinderte Schrumpfung des Magnetelementes 12 in diesem Bereich zu ermöglichen. Hingegen liegen die Magnetsegmente 15 für eine formschlüssige Verbindung mit der Hülse 13, insbesondere für eine formschlüssige Verbindung in tangentialer Richtung, an den Außenflächen der Stege 17 an und in Umfangsrichtung jeweils an den beiden Seitenflächen des zugehörigen Steges 17.

Die Schlitzbreite B der Schlitze 16 zwischen zwei Magnetsegmenten 15 ist dabei in diesem Fall in Umfangsrichtung wenigstens so groß gewählt, dass in einem für die Magneteinheit 30 vorgesehenen, definierten Betriebstemperaturbereich eine in Umfangsrichtung maximal auftretende, thermisch bedingte Längen- und/oder Volumenausdehnung nicht zur Erzeugung einer Druckspannung in Umfangsrichtung im Magnetelement- Verbindungsabschnitt 12B führt, insbesondere nicht zu einer Verringerung der Schlitzbreite B auf null.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lage der Anspritzpunkte für das Magnetelement 12 insbesondere derart gewählt, dass in Verlängerung der Schlitze 16 in axialer Richtung keine Bindenähte entstehen, da im Kerbgrund der Schlitze 16 Spannungen auftreten können, insbesondere können Kerbspannungen auftreten, welche zu einer Beschädigung des Magnetelementes 12 im Bereich der Bindenähte führen können. Selbstverständlich ist eine Vielzahl konstruktiver Abwandlungen zu den erläuterten Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.