Zur Steuerung der Frischgasmenge eines Kraftfahrzeugs werden üblicherweise Drosselklappenstutzen eingesetzt.

Drosselklappenstutzen umfassen ein Gehäuse mit einer Drosselöffnung und ein in der Drosselöffnung angeordnetes Drosselorgan. Das Drosselorgan umfaßt üblicherweise eine auf einer Drosselklappenwelle angeordnete Drosselklappe, die schwenkbar in dem Gehäuse des Drosselklappenstutzens angeordnet ist. Die Drosselklappe nimmt für den Durchlaß einer bestimmten Frischgasmenge eine bestimmte Stellung in der Drosselöffnung ein. Hierzu ist die Drosselklappen- welle mechanisch oder elektromechanisch ansteuerbar.

Bei einer elektromechanischen Ansteuerung der Drossel- klappenwelle weist üblicherweise der Drosselklappenstut- zen eine Positionserfassungseinrichtung auf, über die die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle erfaß- bar ist. In Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Posi- tion der Drosselklappenwelle wird dann entweder innerhalb oder außerhalb des Drosselklappenstutzens ein Signal er- zeugt, mit dem die Drosselklappenwelle über den in dem Drosselklappenstutzen angeordneten Stellantrieb ansteuer- bar ist.

Bei diesen Positionserfassungseinrichtungen unterscheidet man zwischen solchen, bei denen zur Erfassung der jeweils aktuellen Position der Drosselklappenwelle eine Berührung der Drosselklappenwelle zumindest indirekt erforderlich ist und andererseits berührungsfreien Positionserfas- sungseinrichtungen. Ein nicht berührungsfreier Positions- erfassungssensor ist ein Potentiometer, bei dem ein an die Drehbewegung der Drosselklappenwelle gekoppelter Schleifkontakt bei einer Drehbewegung der Drosselklappen- welle einen Weg entlang einer Kontaktfläche zurücklegt, wobei der von dem Schleifkontakt zurückgelegte Weg ein Maß für die Drehbewegung der Drosselklappenwelle ist.

Derartige Potentiometer unterliegen einem bestimmten Ver- schleiß, der durch die mechanische Abnutzung zwischen dem Schleifkontakt und der Kontaktbahn maßgeblich bestimmt ist.

Um mechanischen Verschleiß von nichtberührungsfreien Po- sitionserfassungseinrichtungen zuverlässig zu vermeiden, sind Drosselklappenstutzen entwickelt worden, bei denen die Erfassung der Drehbewegung der Drosselklappenwelle berührungsfrei durchführbar ist. Ein Beispiel für einen derartigen berührungsfreien Sensor ist ein Hall-Sensor, der in einer Flucht zu einem an der Drosselklappenwelle angeordneten Ringmagneten positioniert ist. Dieser Hall- Sensor liefert ein Signal, welches der magnetischen In- duktion B proportional ist, die durch das Magnetfeld des Ringmagneten erzeugt wird. Der Ringmagnet umfaßt dabei üblicherweise einen äußeren Abschirmring und im Inneren zwei Flußleitstücke, die annähernd parallel angeordnet sind. In dem Spalt der beiden Flußleitstücke befindet sich dann der Hall-Sensor. Dieses Prinzip ist gut gegen magnetische Störfelder geschützt, da diese durch den äu- ßeren Abschirmring vom Hall-Sensor ferngehalten werden.

Der lineare nutzbare Meßbereich ist bei diesem Prinzip jedoch auf etwa 2 mal 75° beschränkt. Daher kann also zur Erfassung des typischen Drosselklappenarbeitsbereichs der magnetische Nullpunkt nicht in den mechanischen Leerlauf- anschlag (Drosselklappe verschließt annähernd vollständig die Drosselöffnung) gelegt werden und läge damit außer- halb der Leerlaufposition der Drosselklappe. Da aber im magnetischen Nullpunkt die Meßgenauigkeit am höchsten ist und mit zunehmender Entfernung vom magnetischen Nullpunkt abnimmt, wäre dann die Meßgenauigkeit im Leerlaufbereich der Drosselklappe geringer als in einem Bereich, der zwi- schen dem Leerlauf-und dem Vollastbereich angeordnet ist. Dies entspricht nicht den üblichen Genauigkeitsan- forderungen an eine berührungslose Positionserfassungs- einrichtung für eine Drosselklappenwelle eines Drossel- klappenstutzens, bei der die Meßgenauigkeit im Leerlauf am höchsten sein soll.

Alternativ kann der Hall-Sensor senkrecht in ein paralle- les Feld hineinragen, welches zwischen zwei über ein Joch verbundenen Magnetquadern ausgebildet ist, wobei die Mag- netquader fest mit der Drosselklappenwelle verbunden sind. Dieses Prinzip ist aus der JP 8 068 606 A bekannt.

Die notwendige Signalverstärkung erfolgt hier in einer Auswerteelektronik, die mit dem Hall-Sensor über ein Stanzgitter verbunden ist. Die elektrische Schnittstelle nach außen wird dabei ebenfalls über ein Stanzgitter oder auch Leadframe hergestellt, welches an seinen Enden zu Steckerkontakten ausgebildet ist. Bei diesem Prinzip wird in einem Winkelbereich von etwa +/-45° um den Nulldurch- gang herum auf eine Linearisierung verzichtet, was mit Zugeständnissen an die Linearität einhergeht. Bei übli- chen Arbeitswinkeln von weniger als 90° ist theoretisch eine Detektion der Drosselklappenstellung möglich, sofern der Nulldurchgang in die Meßbereichsmitte gelegt wird.

Dann läge jedoch der Leerlaufbereich in einem Meßbereich, in dem der Linearitätsfehler exzessiv ansteigt, denn die Genauigkeit eines Hall-Sensors ist gerade um den Null- durchgang der Induktion herum am höchsten. Bei maximaler Ansteuerung im Bereich von +/-45°, also Vollast und Leerlauf, würden die maximalen Fehler auftreten, da dann Temperaturdrift und Alterungseffekte zum Tragen kommen.

Hingegen wäre im Zwischenbereich die Meßgenauigkeit am höchsten. Eine für einen Drosselklappenstutzen vorgesehe- ne Positionserfassungseinrichtung sollte jedoch gerade bei kleinen Öffnungswinkeln der Drosselklappe und damit besonders kleinen Drehbewegungen der Drosselklappenwelle besonders hoch sein. Daher ist diese Anwendung für eine Positionserfassungseinrichtung einer Drosselklappenwelle nicht besonders gut geeignet. Zudem sind mit diesem letztgenannten Prinzip die üblicherweise erforderlichen Genauigkeiten auch bei besonders langen Betriebszeiten in der Regel nicht zu erreichen. Nachteilig erweist sich au- ßerdem, daß die offenen Seiten des annähernd U-förmigen Jochs offen für magnetische Störfelder sind, und somit die Gefahr besteht, daß das Sensorsignal von außen ver- fälscht wird.

Alternativ zu einem Hall-Sensor kann in einer berührungs- freien Positionserfassungseinrichtung für eine Drehbewe- gung einer Drosselklappenwelle ein magnetoresistiver Sen- sor, im folgenden mit MR-Sensor bezeichnet, verwendet werden. Der MR-Sensor braucht ein Feld, welches sich in der Ebene, welche durch die Sensorstruktur ausgebildet ist, dreht. Hierzu ist es erforderlich, daß das Sensor- element senkrecht zur Welle und damit nicht in einer Ebe- ne parallel zur Drehachse der Welle angeordnet wird. Da die Ausgangskennlinie von MR-Sensoren mit 180° periodisch ist, beschränkt sich der linear nutzbare Winkelbereich auf annähernd 45°. Daher weist auch üblicherweise ein MR- Sensor nicht den für die Erfassung einer Drehbewegung der Drosselklappenwelle erforderlichen Winkelbereich von an- nähernd 90° auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver- fahren der oben genannten Art anzugeben, mit dem zuver- lässig auch über besonders lange Zeiträume hinweg mittels einer berührungslosen Positionserfassungseinrichtung die Position der Drosselklappenwelle des Drosselklappenstut- zens in einem Erfassungsbereich von annähernd 90° erfaß- bar ist. Zudem soll eine für das Verfahren geeignete Vor- richtung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor ein erstes magnetoresistives Sensorelement und ein zweites magnetoresistives Sensorelement aufweist, wo- bei mittels des Magneten bei einer Drehbewegung der Dros- selklappenwelle in dem ersten magnetoresistiven Sensor- element ein annähernd sinusförmiges Signal und in dem zweiten magnetoresistiven Sensorelement ein annähernd co- sinusförmiges Signal erzeugt wird, wobei das erste annä- hernd sinusförmige Signal und das zweite annähernd cosi- nusförmige Signal einer in dem Sensor angeordneten Aus- werteelektronik zugeführt werden, wobei in der Auswerte- elektronik aus dem annähernd sinusförmigen Signal des ersten magnetoresistiven Sensorelements und dem annähernd cosinusförmigen Signal des zweiten magnetoresistiven Sen- sorelements ein annähernd arcustangensförmiges Signal er- zeugt wird, wobei das annähernd arcustangensförmige Sig- nal einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Steuerein- heit zugeführt wird, wobei in Abhängigkeit von dem annä- hernd arcustangensförmigen Signal in der Steuereinheit ein Steuersignal erzeugt wird und das Steuersignal dem in dem Drosselklappenstutzen angeordneten Stellantrieb zur Verstellung der Drosselklappenwelle zugeführt wird.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß ein Verfahren, das eine Erfassung einer Drehbewegung einer Drosselklappenwelle von annähernd 90° auch über besonders lange Zeiträume hinweg besonders zuverlässig gewährleis- tet, berührungslos die jeweils aktuelle Position der Drosselklappenwelle erfassen sollte. Dies ist mittels ei- nes Sensors möglich, der ein magnetoresistives Sensorele- ment umfaßt. Dieses magnetoresistive Sensorelement weist jedoch nicht die erforderliche Genauigkeit bei der Erfas- sung der Position der Drosselklappenwelle auf. Die Genau- igkeit der Erfassung läßt sich dadurch erhöhen, daß statt eines einzigen magnetoresistiven Sensorelements, ein zweites magnetoresistives Sensorelement relativ zu dem ersten magnetoresistiven Sensorelement angeordnet wird.

Geben nun diese beiden Sensorelemente annähernd das glei- che Signal jedoch phasenverschoben aus, so läßt sich mit Hilfe der vergleichsweise genau bestimmbaren Phasenver- schiebung die aktuelle Position der Drosselklappenwelle besonders genau erfassen. Hierzu wird ein erstes und ein zweites magnetoresistives Sensorelement relativ zu einem an der Drosselklappenwelle angeordneten Magneten positio- niert, wobei aus dem Signal des ersten magnetoresistiven Sensorelements und aus dem Signal des zweiten magnetore- sistiven Sensorelements ein annähernd arcustangensförmi- ges Signal erzeugbar ist, das in ausreichender Genauig- keit die Position der Drosselklappenwelle charakteri- siert. Das annähernd arcustangensförmige Signal ist dabei temperaturunabhängig, wohingegen die Amplituden der Sig- nale des ersten magnetoresistiven Sensorelements und des zweiten magnetoresistiven Sensorelements temperaturabhän- gig sind.

Vorteilhafterweise wird die Skalierung (Verstärkung, Off- set) des Sensors mittels eines zusätzlichen Pins der Aus- werteelektronik über ein serielles Protokoll vorgenommen, wobei Daten zur Einstellung der Kennlinie in einem nicht- flüchtigen Speicher abgelegt werden. Damit reduziert sich die Anzahl der elektronischen Bauteile auf ein einziges, wobei eine Leiterplatte nicht zwingend erforderlich ist.

Vorteilhafterweise wird das Signal des ersten magnetore- sistiven Sensorelements mit dem Signal des zweiten magne- toresistiven Sensorelements plausibilisiert. Erfolgt eine Verletzung einer vorgegebenen Plausibilitätsbedingung, so wird ein Signal ausgegeben, das erkennbar außerhalb des üblichen Arbeitsbereiches liegt. Hierdurch ist eine aus Sicherheitsgründen sonst übliche redundante Ausführung eines ersten und eines zweiten Sensors verzichtbar, wo- durch das Verfahren besonders einfach zu handhaben ist.

In bezug auf den Drosselklappenstutzen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Magnet annähernd ringförmig ausgebildet ist und eine diametrale Magneti- sierung aufweist. Durch eine diametrale Magnetisierung ergibt sich ein homogeneres Feld, wodurch größere Exzent- rizitäten zwischen Sensorkopf und Magnetachse zulässig sind, ohne daß dies zu einem unzulässigen Linearitätsfeh- ler führt. Hierdurch läßt sich das oben genannte Verfah- ren auch bei konstruktiv nicht vermeidbaren Ungenauigkei- ten in der Positionierung zwischen dem Magneten und dem Sensor besonders zuverlässig durchführen.

Alternativ umfaßt der Magnet ein erstes Ringteilsegment und ein zweites Ringteilsegment, wobei das erste Ring- teilsegment und das zweite Ringteilsegment eine annähernd ringförmige Anordnung bilden, und wobei sowohl das erste Ringteilsegment als auch das zweite Ringteilsegment radi- al magnetisiert sind. Die radiale Magnetisierung bedingt ein im Vergleich zur diametralen Magnetisierung inhomoge- neres Feld, wobei die Feldlinien des Magnetfeldes im Zentrum des Magneten fokussiert werden. Daher lassen sich mittels einer radialen Magnetisierung des Magneten beson- ders hohe Felder erzeugen, wodurch die Positionserfas- sungseinrichtung besonders unanfällig gegen Störfelder ist.

Vorteilhafterweise ragt bei beiden Ausführungen der Sen- sor axial mittig in den Magneten hinein. Ragt der Sensor axial mittig in den Magneten hinein, so ist in dieser Po- sition die Amplitude des Nutzfeldes besonders groß und auch die Schirmwirkung gegen äußere Störfelder ist beson- ders gut ausgenutzt. Hierdurch ist auch in der unmittel- baren Nähe des elektromagnetischen Antriebs die Winkel- stellung der Welle störungsfrei ermittelbar.

Vorteilhafterweise umfaßt der Sensor ein erstes magneto- resistives Sensorelement und ein zweites magnetoresisti- ves Sensorelement. Mittels eines ersten magnetoresistiven Sensorelements und eines zweiten magnetoresitiven Sensor- elements lassen sich zwei Kennlinien erzeugen, die, so- fern die Kennlinien phasenverschoben sind, gemäß dem oben beschriebenen Verfahren dafür einsetzbar sind, die Dreh- bewegung der Drosselklappenwelle besonders genau zu er- fassen.

Vorteilhafterweise umfaßt der Sensor ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse, wobei in dem ersten Gehäuse das erste magnetoresistive Sensorelement sowie das zweite magnetoresistive Sensorelement und in dem zweiten Gehäuse eine Auswerteelektronik angeordnet ist, wobei das erste Gehäuse annähernd senkrecht zu der Drosselklappenwelle und das zweite Gehäuse annähernd parallel zu der Drossel- klappenwelle angeordnet ist. Hierdurch weist der für den Sensor erforderliche Bauraum ein besonders geringes Maß auf.

Vorteilhafterweise umfaßt die Auswerteelektronik zur Ein- stellung der Kennlinie über ein serielles Protokoll einen Pin. Hierdurch sind eine Vielzahl von elektrischen Bau- elementen verzichtbar, die sonst alternativ zur Einstel- lung der Kennlinie erforderlich wären.

Vorteilhafterweise ist der Sensor annähernd vollständig von einer Hülle aus Kunststoff umgeben. Derart ausgebil- det, bildet der Sensor einen Vorspritzling, der bei der Herstellung des Deckels von Kunststoff umspritzt wird, wodurch der Deckel des Gehäuses des Drosselklappenstut- zens gefertigt wird.

Vorteilhafterweise ist der Deckel des Gehäuses aus Kunst- stoff, wobei der Sensor von dem Kunststoff des Deckels zumindest teilweise umschlossen ist. Durch die Integrati- on des Sensors in den Deckel ist der Sensor an einer fest vorgegebenen Stelle in den Deckel integrierbar. Gleich- zeitig entfällt der Montageschritt, bei dem der Sensor in dem Deckel anzuordnen und relativ zu dem Magneten zu jus- tieren ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe- sondere darin, daß das Verfahren zur Erfassung der Posi- tion der Drosselklappenwelle berührungsfrei arbeitet und dabei eine für eine Erfassung der Position der Drossel- klappenwelle ausreichende Genauigkeit zuverlässig auch über besonders lange Zeiträume hinweg gewährleistet.

Hierbei werden die Signale des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements gleichzeitig erfaßt und auch für eine Plausibilitäskontrolle eingesetzt, die im Falle eines Fehlers ein entsprechendes Signal an die Steuer- elektronik übermittelt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen Figur 1 schematisch einen Drosselklappenstutzen mit ei- nem Getriebe und einem Stellantrieb, Figur 2 schematisch den Deckel des Drosselklappenstut- zens gemäß Figur 1, Figur 3 schematisch einen Drosselklappenstutzen mit ei- nem Direktantrieb und Figur 4 schematisch den Deckel des Drosselklappenstut- zens gemäß Figur 3.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen.

Der Drosselklappenstutzen 10 gemäß Figur 1 dient dazu, einem nicht dargestellten Verbraucher, beispielsweise ei- ne Einspritzeinrichtung eines ebenfalls nicht dargestell- ten Kraftfahrzeugs, ein Luft-oder Kraftstoff-Luft- Gemisch zuzuführen, wobei mittels des Drosselklappenstut- zens 10 die dem Verbraucher zuzuführende Frischgasmenge steuerbar ist. Hierzu weist der Drosselklappenstutzen 10 ein Gehäuse 12 auf, das aus Metall 14 gefertigt ist, das in diesem Ausführungsbeispiel als Aluminium ausgebildet ist. Alternativ kann das Gehäuse 12 jedoch auch aus Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt worden sein.

Das Gehäuse 12 umfaßt eine durchgehende Drosselöffnung 16. Über die Drosselöffnung 16 ist dem nicht dargestell- ten Verbraucher Luft-bzw. ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zuführbar.

Zur Einstellung des dem Verbraucher zuzuführenden Volu- mens an Frischgas ist auf einer Drosselklappenwelle 18 mit einer Drehachse 19 eine Drosselklappe 20 angeordnet.

Die Drosselklappe 20 ist aus einem Werkstoff 22 gefer- tigt, der in diesem Ausführungsbeispiel als Metall 24 ausgebildet ist. Das Metall 24 ist wiederum Aluminium.

Alternativ kann die Drosselklappe jedoch auch ganz oder teilweise aus Kunststoff gefertigt sein. Eine Drehung der Drosselklappenwelle 18 bewirkt gleichzeitig eine Ver- schwenkung der auf der Drosselklappenwelle 18 angeordne- ten Drosselklappe 20, wodurch der aktive Querschnitt der Drosselöffnung 16 vergrößert oder verkleinert wird. Mit- tels einer Vergrößerung oder Verkleinerung des aktiven Querschnitts der Drosselöffnung 16 durch die Drosselklap- pe 20 erfolgt eine Regulierung des Durchsatzes des Luft- bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisches durch die Drosselöffnung 16 des Drosselklappenstutzens 10.

Die Drosselklappenwelle 18 kann mit einer nicht näher dargestellten Seilscheibe verbunden sein, die wiederum über einen Bowdenzug mit einer Einstellvorrichtung für eine Leistungsanforderung verbunden ist. Die Einstellvor- richtung kann hierbei als Gaspedal eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, so daß eine Betätigung dieser Einstell- vorrichtung durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs die Dros- selklappe 20 von einer Stellung minimaler Öffnung, insbe- sondere einer Schließstellung, bis in eine Stellung maxi- maler Öffnung, insbesondere einer Offenstellung, gebracht werden kann, um hierdurch die Leistungsabgabe des Kraft- fahrzeugs zu steuern.

Die in Figur 1 gezeigte Drosselklappenwelle 18 des Dros- selklappenstutzens 10 ist im Gegensatz dazu entweder in einem Teilbereich von einem Stellantrieb und ansonsten über das Gaspedal einstellbar, oder aber die Drosselklap- pe 20 ist über den gesamten Verstellbereich von einem Stellantrieb einstellbar. Bei diesen sogenannten E-Gas- oder Drive-By-Wire-Systemen wird die mechanische Leis- tungssteuerung, beispielsweise das Niederdrücken eines Gaspedals, in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses Signal wird wiederum einer Steuereinheit zugeführt, die ein Ansteuersignal für den Stellantrieb erzeugt. Es gibt bei diesen Systemen im Normalbetrieb keine mechanische Kopplung zwischen dem Gaspedal und der Drosselklappe 20.

Zur Verstellung der Drosselklappenwelle 18 und damit der Drosselklappe 20 weist daher der Drosselklappenstutzen 10 ein Antriebsgehäuse 26 auf. Das Antriebsgehäuse 26 ist einstückig mit dem Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 ausgeführt, das Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 und das Antriebsgehäuse 26 können jedoch auch zweistü- ckig als separate einstückige Baueinheiten ausgebildet sein.

In dem Antriebsgehäuse 26 ist ein über eine außerhalb des Gehäuses 12 angeordnete Steuereinheit 28 ansteuerbarer und als Elektromotor ausgebildeter Stellantrieb 30 ange- ordnet. Mit der Steuereinheit 28 ist der Stellantrieb 30 in geeigneter Weise elektrisch verbunden, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Die Steuerein- heit 28 übermittelt dem als Elektromotor ausgebildeten Stellantrieb 30 ein Steuersignal C, mittels dessen der als Elektromotor ausgebildete Stellantrieb 30 die Dros- selklappenwelle 18 über ein Getriebe 31 verstellt. Dabei wird die tatsächliche Position der Drosselklappenwelle 18 über eine Positionserfassungseinrichtung 32 erfaßt.

Die Positionserfassungseinrichtung 32 umfaßt einen Magne- ten 34, der auf einem ersten Ende 36 der Drosselklappen- welle 18 angeordnet ist. Der Magnet 34 ist diametral mag- netisiert und einteilig als Ring 38 ausgebildet. In einer Flucht mit der Drehachse 19 der Drosselklappenwelle 18 ist im Zentrum 39 des Rings 38 ein Sensor 40 angeordnet.

Der Sensor 40 umfaßt ein erstes Gehäuse 42 und ein zwei- tes Gehäuse 44. Die beiden Gehäuse 42 und 44 des Sensors 40 sind von Kunststoff 46 umspritzt. Die beiden von Kunststoff 46 ummantelten Gehäuse 42 und 44 wiederum sind in den ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Deckel 50 des Drosselklappenstutzens 10 durch Spritzgußverfahren integ- riert. In dem ersten Gehäuse 42 des Sensors 40 ist ein erstes Sensorelement 52 und ein zweites Sensorelement 54 angeordnet. An dem Gehäuse 42 des Sensors 40 ist außerdem ein Temperatursensor 55 angeordnet. In dem zweiten Gehäu- se 44 des Sensors 40 ist eine Auswerteelektronik 56 ange- ordnet. In besonders platzsparender Weise ragt dabei das erste Gehäuse 42 des Sensors 40 in den Ring 38 des Magne- ten 34 hinein. Das mit dem ersten Gehäuse 42 des Sensors 40 festverbundene zweite Gehäuse 44 des Sensors 40 ist relativ zu dem ersten Gehäuse 42 des Sensors 40 um 90° abgewinkelt und rechtwinklig zu der Drehachse 19 der Drosselklappenwelle 18 in dem Deckel 50 des Gehäuses 12 des Drosselklappenstutzens 10 angeordnet.

Die Drosselklappenwelle 18 ist in Lagern 60 gelagert, die beidseitig der Drosselöffnung 16 in dem Gehäuse 12 ange- ordnet sind. Zwischen dem einen Lager 60 und der Positi- onserfassungseinrichtung 32 ist ein Federsystem 62 mit sogenannten Rückstellfedern und/oder Notlauffedern unter- gebracht ist. Die Rückstellfedern und/oder Notlauffedern des Federsystems 62 bewirken eine Vorspannung der Dros- selklappenwelle 18 in Schließrichtung, so daß der als E- lektromotor ausgebildete Stellantrieb 30 gegen die Kraft der Rückstellfedern und/oder Notlauffedern arbeitet. Eine sogenannte Rückstellfeder und/oder Notlauffeder des Fe- dersystems 62 bewirkt, daß bei einem Ausfall des als E- lektromotor ausgebildeten Stellantriebs 30 die Drossel- klappe 20 in eine definierte Position gebracht wird, die üblicherweise oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt.

Alternativ oder zusätzlich kann die Drosselklappenwelle 18 auch an dem der Positionserfassungseinrichtung 32 ab- gewandten Ende 64 der Drosselklappenwelle 18 hinaus aus dem Gehäuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 hervorste- hen. Dann ist es möglich, beispielsweise eine in der Zeichnung nicht dargestellte Seilscheibe am Ende der Drosselklappenwelle 18 zu montieren, die über einen Bow- denzug mit einem Gaspedal verbunden ist, womit eine me- chanische Sollwertvorgabe realisiert wird. Diese mechani- sche Kopplung der Drosselklappenwelle 18 mit dem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Gaspedal kann in Not- situationen, beispielsweise bei einem Ausfall des Stel- lantriebs, einen Betrieb des Drosselklappenstutzens 10 gewährleisten.

Beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 10 wird mittels des als Elektromotor ausgebildeten Stellantriebs 30 die Drosselklappenwelle 18 verschwenkt. Hierdurch gibt die auf der Drosselklappenwelle 18 befestigte Drosselklappe 20 die Drosselöffnung mehr oder weniger frei, wodurch die dem Verbrennungsmotor zuzuführende Frischgasmenge steuer- bar ist.

Den Deckel 50 des Gehäuses 12 des Drosselklappenstutzens 10 zeigt Figur 2 schematisch im Detail. Der vom Kunst- stoff 46 umgebene Sensor 40 ist in dieser Draufsicht des Deckels 50 von innen nicht erhaben dargestellt, da er sich dem Betrachter zugewendet aus der Ebene heraus er- hebt. Von dem Sensor 40 verlaufen elektrische Verbindun- gen zu einem in dem Deckel 50 angeordneten elektrischen Kontakt 66. Über diesen Kontakt 66 ist der Sensor 40 mit der außerhalb des Drosselklappenstutzens 10 angeordneten Steuereinheit 28 verbindbar. Gleichzeitig ist der Sen- sor 40 über den elektrischen Kontakt 66 mit elektrischer Energie versorgbar. Weiterhin weist der Deckel 50 Zent- rierhilfen 68 auf, über die der Deckel relativ zu dem Ge- häuse 12 des Drosselklappenstutzens 10 und damit der Sen- sor 40 relativ zu dem auf der Drosselklappenwelle 18 an- geordneten Magneten 34 positionierbar ist.

Der Drosselklappenstutzen 100 gemäß Figur 3 ist in glei- cher Weise wie der Drosselklappenstutzen 10 gemäß Figur 1 in einem Kraftfahrzeug einsetzbar. Der Drosselklappen- stutzen 100 umfaßt ein Gehäuse 112, in dem eine durchge- hende Drosselöffnung 116 angeordnet ist. Die Drosselöff- nung 116 weist einen annähernd zylinderförmigen Quer- schnitt 117 auf. In der Drosselöffnung 116 ist auf einer Drosselklappenwelle 118, die eine Drehachse 119 aufweist, eine Drosselklappe 120 angeordnet.

Die Drosselklappenwelle 118 ist von einem in einem An- triebsgehäuse 126 angeordneten und über eine außerhalb des Gehäuses 112 angeordnete Steuereinheit 128 ansteuer- baren elektrischen Stellantrieb 130 direkt verstellbar.

Hierdurch unterscheidet sich der Drosselklappenstutzen 100 gemäß Figur 3 von dem Drosselklappenstutzen 10 gemäß Figur 1, bei dem die Drosselklappenwelle von dem Stellan- trieb 30 indirekt über ein Getriebe 31 antreibbar ist.

Der Stellantrieb 130 ist dabei als kommutierter Elektro- motor ausgebildet.

Auch die Drehbewegung der Drosselklappenwelle 118 des Drosselklappenstutzens 100 ist von einer Positionserfas- sungseinrichtung 132 erfaßbar. Die Positionserfassungs- einrichtung 132 umfaßt einen Magneten 134, der an einem ersten Ende 136 der Drosselklappenwelle 118 angeordnet ist. Im Zentrum 139 des Magneten 134 ist in einer Flucht mit der Drehachse 119 der Drosselklappenwelle 118 ein Sensor 140 angeordnet. Der Sensor 140 umfaßt ein erstes Gehäuse 142 und ein zweites Gehäuse 144. Der Sensor 140 ist annähernd vollständig von Kunststoff 146 ummantelt. Das erste Gehäuse 142 des Sensors 40 ist in einem rechten Winkel zu dem zweiten Gehäuse 144 des Sensors 40 angeord- net. Der mit Kunststoff 146 ummantelte Sensor 140 ist als Vorspritzling in den Deckel 150 des Drosselklappenstut- zens 100 integriert worden, als dieser im Spritzgußver- fahren hergestellt worden ist.

Der Sensor 140 umfaßt in seinem ersten Gehäuse 142 ein erstes magnetoresistives Sensorelement 152 und ein zwei- tes magnetoresistives Sensorelement 154 sowie einen Tem- peratursensor 155. In dem zweiten Gehäuse 144 des Sensors 140 ist eine Auswerteelektronik 156 angeordnet. Die Aus- werteelektronik 156 umfaßt einen Pin 158, über den die Auswerteelektronik 156 zur Einstellung der Kennlinie über ein serielles Protokoll einstellbar ist. Der Pin 158 en- det nicht in dem als Gerätestecker ausgebildeten elektri- schen Kontakt 166, sondern wird nur im Fertigungsprozeß kontaktiert und danach verschlossen.

Die Drosselklappenwelle 180 ist in Lagern 160 gelagert.

Der Drosselklappenstutzen 100 weist weiterhin ein Feder- system 162 auf, das an dem der Positionserfassungsein- richtung 132 angewandten Ende 164 der Drosselklappenwelle 118 angeordnet ist. über dieses Federsystem 162 ist die Drosselklappenwelle 118 bei einem Ausfall des Stellan- triebs 130 in eine Notlaufstellung positionierbar.

Der Deckel 150 des Drosselklappenstutzens 100 ist im De- tail in Figur 4 dargestellt. Der aus Kunststoff 148 ge- fertigte Deckel 150 umfaßt das sowohl das erste Gehäu- se 142 als auch das zweite Gehäuse 144 des Sensors 140 annähernd vollständig. Aus der Zeichnungsebene der Figur 4 ragt das zweite Gehäuse 144 des Sensors 140 heraus, was auf Grund der Draufsicht des Deckels nicht erhaben darge- stellt ist. Deutlich erkennbar sind die Pins der Auswer- teelektronik 156 des zweiten Gehäuses 144 des Sensors 140, mit dem die Auswerteelektronik 156 mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Steuereinheit ver- bindbar ist.

Die Ausgestaltung des Magneten 34 des Drosselklappenstut- zens 10 zeigt Figur 5 im Detail. Deutlich erkennbar sind die diametralen Feldlinien des als Ring 38 ausgebildeten Magneten 34 des Drosselklappenstutzens 10. Der Ring 38 ist dabei von einem Abschirmring 74 umgeben. Die Feldli- nien wandern dabei annähernd waagerecht durch das Zentrum 39 des als Ring 38 ausgebildeten Magneten 34 hindurch.

Das Zentrum 39 ist frei von magnetischem Material. In dem Bereich des Zentrums 39 ist der Sensor 40 positionierbar.

Im Gegensatz dazu ist der Magnet 134 des Drosselklappen- stutzens 100 radial magnetisiert, was in Figur 6 zu sehen ist. Hierzu weist der Magnet 134 ein erstes Ringteilseg- ment 170 und ein zweites Ringteilsegment 172 auf. Die Feldlinien sind bei dem Magneten 134 mit radialer Magne- tisierung deutlich stärker im Zentrum fokussiert, als bei dem Magneten 34 mit diametraler Magnetisierung des Dros- selklappenstutzens 10. Der Magnet 134 weist ebenso wie der Magnet 34 einen Abschirmring 174 auf. Im Zentrum 139 des Magneten 134 ist wiederum kein magnetisches Material angeordnet. In diesem Bereich ist der Sensor 140 positio- nierbar.

Sowohl die Positionserfassungseinrichtung 32 des Drossel- klappenstutzens 10 als auch die Positionserfassungsein- richtung 132 des Drosselklappenstutzens 100 sind nach dem gleichen Verfahren zu betreiben, was in Figur 7 schema- tisch dargestellt ist.

Bei diesem Verfahren sind das erste Sensorelement 52 bzw.

152 und das zweite Sensorelement 54 bzw. 154 um eine viertel Periode gegeneinander versetzt. Damit sind beim Betrieb des Drosselklappenstutzens 10 bzw. 100 zwei Sig- nale S1 und S2 erfaßbar. Das erste Signal Si ist annähernd sinusförmig und wird von dem ersten Sensorelement 52 bzw.

152 geliefert. Das zweite Signal S2 ist annähernd cosinus- förmig und wird von dem zweiten Sensorelement 54 bzw. 154 geliefert. Außerdem wird ständig über den Temperatursen- sor 55 bzw. 155 ein Temperatursignal TM geliefert. Die beiden Signale S1 und S2 sowie das Temperatursignal TM ge- langen über nicht näher dargestellte elektrische Verbin- dungsmittel in das zweite Gehäuse 44 bzw. 144 des Sensors 40 bzw. 140. In dem Gehäuse 44 bzw. 144 werden sie der Auswerteelektronik 56 bzw. 156 zugeführt.

Die Auswerteelektronik 56 bzw. 156 digitalisiert mittels einer Digitalisierungseinrichtung 200 das erste Signal S1, das zweite Signal S2 und das Temperatursignal TM. Da- bei wird aus dem ersten Signal S1 das digitale Signal Ds1/ aus dem zweiten Signal S2 das digitale Signal Ds2 und aus dem Temperatursignal TM das digitale Signal DTM erzeugt.

Die drei digitalen Signale Ds1/Ds2und DTM werden dann ei- ner ebenfalls in der Auswerteelektronik 56 bzw. 156 ange- ordneten Recheneinheit 202 zugeführt. Die Rechenein- heit 202 umfaßt einen Speicher und eine Vergleichsein- heit, die beide in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind.

In der Recheneinheit 202 wird aus dem ersten digitalen Signal Dsi und dem zweiten digitalen Signal Ds2 als Posi- tionssignal ein annähernd arcustangensförmiges Signal P erzeugt. Das Positionssignal P wird in der Vergleichsein- heit mit Daten aus dem Speicher verglichen. Die Daten des Speichers 206 umfassen dabei sowohl Korrekturwerte (Brü- ckenoffsets) der Sensorelemente 52,152 bzw. 54,154, die zur korrekten Berechnung der Winkelstellung der Drossel- klappenwelle notwendig sind, als auch Kennlinienparameter für die Ausgangskennlinie, wie beispielsweise Steigung und Winkeloffset. Aus diesem Vergleich zwischen dem annä- hernd arcustangensförmigen Signal P und den Daten des Speichers 206 läßt sich die aktuelle Position der Dros- selklappenwelle 18 bzw. 118 bestimmen. Die aktuelle Posi- tion der Drosselklappenwelle 18 bzw. 118 ist als Ausgabe- signal A der Steuereinheit 28 bzw. 128 zuführbar. Die Steuereinheit 28 bzw. 128 gibt in Abhängigkeit von dem Ausgabesignal A der Auswerteelektronik 56 bzw. 156 ein Steuersignal C ab, das dem Stellantrieb 30 bzw. 130 über- mittelt wird und über das in Abhängigkeit von der aktuell erfaßten Position der Drosselklappenwelle 18 bzw. 118 der Stellantrieb 30 bzw. 130 ansteuerbar ist.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens findet zyklisch, also in regelmäßigen Zeitabständen, in der Auswerteelekt- ronik 56,156 eine Plausibilisierung der Signale S1 und S2 des ersten Sensorelements 52 bzw. 152 und des zweiten Sensorelements 54 bzw. 154 unter Berücksichtigung des ge- messenen Temperatursignals Tu statt. Die beiden Signale Si und S2der Sensorelemente 52 bzw. 152 und 54 bzw. 154 fol- gen dabei annähernd den Funktionen : Slmax und S2max Amplituden der Signale in der Einheit mV, mechanischer Winkel, um den sich die Drosselklappenwelle 18,118 gedreht hat, al (Y2 Temperaturkoeffizienten in der Ein- heit 1/K, TR Referenztemperatur Der Amplitudentemperaturgang der Signale S1 und S2 wird dabei durch die Differenz zwischen der gemessenen und der Referenztemperatur berücksichtigt. Die Referenztemperatur ist üblicherweise Raumtemperatur.

Da beide Sensorelemente 52,54 bzw. 152,154 auf dem gleichen Substrat aufgebaut sind, kann zur Temperaturmes- sung ein einziger Temperatursensor eingesetzt werden, der die gemessene Temperatur TM liefert. Entsprechend können auch die Temperaturkoeffizienten gleichgesetzt werden : Tml W M2 TM/ al = a2 = a.

Durch diese Gleichungen sind die Signale S1 und S2 charak- terisiert. Bei fehlerfreier Funktion muß gelten : Diese Bedingung wird zusätzlich in der Recheneinheit 202 zyklisch abgefragt. Bei Verletzung dieser Bedingung wird ein Signal F ausgegeben, welches erkennbar außerhalb des normalen Arbeitsbereiches liegt. Auch dieses Signal F ist in nicht näher dargestellter Weise der ebenfalls in der Zeichnung nicht näher dargestellten Steuereinheit zuführ- bar. Durch diese Sicherheitsfunktion kann auf eine redun- dante Ausführung verzichtet werden, wodurch die Positi- onserfassungseinrichtung 32 bzw. 132 einen besonders ein- fachen Aufbau aufweist. Zudem werden aus Kompatibilitäts- gründen und um Fehler in der Übertragungsstrecke erkennen zu können, zwei komplementäre Kennlinien ausgegeben.

Durch die Berücksichtigung der Temperaturinformation er- folgt die Plausibilisierung zuverlässig in einem Tempera- turbereich von beispielsweise-40° bis +140°C.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß mittels ei- nes magnetoresistiven Sensors 40 bzw. 140, der ein erstes magnetoresistives Sensorelement 152 bzw. 52 und ein zwei- tes magnetoresistives Sensorelement 54 bzw. 154 aufweist, zwei zueinander phasenverschobene Signale S1 und S2 er- zeugbar sind. Mittels dieser beiden Signale S1 und S2 ist die aktuelle Position der Drosselklappenwelle 18 bzw. 118 ausreichend genau erfaßbar. Dabei ist auch bei einer be- sonders langen Betriebsdauer des Verfahrens besonders zu- verlässig gewährleistet, daß die Einrichtung keine mecha- nischen Verschleißerscheinungen aufweist.