Die Erfindung betrifft einen Positionssensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung des Positionssensors als Höhenstandssensor in Kraftfahrzeugen.

Zur Messung des Höhenstands von Kraftfahrzeugen, beispielsweise für eine Leuchtweitenregulierung, eine Fahrwerksrege- lung oder eine Beladungsschätzung sind Winkelsensoren bekannt, die mit einem Koppelstangengetriebe die Bewegung des Fahrzeugchassis relativ zum Fahrwerk erfassen. Es hat sich aber herausgestellt, dass solche Sensoren relativ anfällig gegenüber Umwelteinflüssen sind, beispielsweise durch aufgewirbelte Steine oder Eis beschädigt werden können.

Druckschrift DE 103 43 588 AI schlägt einen

Höhenstandssensor vor, der einen in eine Fahrwerksbuchse integrierten Drehwinkelgeber aufweist, welcher durch magneti- sierte Partikel in einem Elastomerkörper in der Fahrwerksbuchse ausgebildet ist, wobei das Magnetfeld dieser magneti- sierten Partikel durch ein Sensorelement erfasst wird und daraus der Drehwinkel ermittelt wird. Die Messpräzision die ^¬ ses Höhenstandssensors kann allerdings durch translatorische Bewegungen der Buchse negativ beeinflusst werden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt einen Positions ^¬ sensor mit einem Positionsgeber in oder an einer Buchse eines Lagers vorzuschlagen, wobei der Positionssensor relativ robust und präzise bezüglich der Drehwinkelmessung ist und dabei insbesondere wenig empfindlich gegenüber

translatorischen Positionierungen der Buchse.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Positi ^¬ onssensor gemäß Anspruch 1.

Der Positionssensor umfasst bevorzugt genau zwei von einander beabstandete Magnetfeldsensorelemente .

Die zwei voneinander beabstandeten Magnetfeldsensorelemente sind vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer Geraden senkrecht zur Mittelachse der Welle und diese Mittelachse schneidend angeordnet. Dabei sind die beiden Magnetfeldsen ^¬ sorelemente insbesondere mindestens ein Viertel, besonders bevorzugt mindestens ein Drittel, des Radius der Buchse von ^¬ einander beabstandet angeordnet.

Die Drehwinkelstellung des Lagers und die translatorische Positionierung der Buchse beziehen sich bevorzugt auf relative Positionierungen bzw. relative Auslenkungen zwischen Buchse und Welle des Lagers.

Der Positionssensor umfasst vorzugsweise eine elektronische Auswerteschaltung, welche so ausgelegt ist, dass sie aus den Ausgangssignalen der Magnetfeldsensorelemente ein Drehwinkelsignal und ein Translations-Positionssignal ermittelt bzw. berechnet und bereitstellt.

Der Positionsgeber ist bevorzugt als magnetisierte Partikel in einem Elastomerkörper ausgebildet, wobei der

Elastomerkörper in der Buchse eingelassen ist, und wobei die magnetisierten Partikel ein magnetisches Muster aufweisen und dieses durch ihre Magnetisierung und Anordnung abbilden, wobei diese magnetisierten Partikel insbesondere in der Buchse umlaufend, alternierend magnetisierte Zonen ausbil ^¬ den .

Alternativ vorzugsweise umfasst der Positionsgeber zwei oder mehr, insbesondere genau zwei, Stabmagnete, welche in einen Elastomerkörper eingelassen sind, der in die Buchse eingelassen ist, wobei die Stabmagnete besonders bevorzugt im We ^¬ sentlichen axial bezogen auf die Welle im Elastomerkörper ausgerichtet und magnetisiert sind.

Es ist zweckmäßig, dass die Buchse wenigstens zwei magneti ^¬ sche Marken aufweist, welche insbesondere zahnförmig ausbil ^¬ det sind und im Wesentlichen gegenüber auf dem äußeren Rand der Buchse angeordnet sind, insbesondere bezogen auf die Mittelachse der Welle, wobei jeder Marke wenigstens ein Mag ^¬ netfeldsensorelement, insbesondere genau ein Magnetfeldsen- sorelement, zugeordnet ist.

Es ist bevorzugt, dass der Positionssensor eine Flussleit ^¬ einrichtung aus magnetisch leitfähigem Material umfasst, die ein Teil des magnetischen Kreises bildet, welcher zusätzlich die wenigstens zwei Magnetfeldsensorelemente sowie den we ^¬ nigstens einen magnetischen Positionsgeber umfasst. Die Flussleiteinrichtung umfasst dabei insbesondere ein Gebersegment und ein Sensiersegment , wobei das Gebersegment in die Buchse eingearbeitet ist und als Positionsgeber dient und das Sensiersegment direkt oder indirekt mit den beiden Magnetfeldsensorelementen verbunden ist, die über jeweils einen Luftspalt mit dem Gebersegment magnetisch gekoppelt sind. Das Gebersegment ist dabei besonders bevorzugt in ei ^¬ nen Elastomerkörper zumindest teilweise eingebettet, welcher in die Buchse eingelassen ist, wobei das Gebersegment und das Sensiersegment der Flussleiteinrichtung ganz besonders bevorzugt aus weichmagnetischem Material ausgebildet sind und der magnetische Kreis zusätzlich wenigstens einen Perma ^¬ nentmagneten zur Erzeugung des Magnetfelds aufweist.

Unter dem Elastomerkörper wird bevorzugt generell ein elas ^¬ tisches Material verstanden, das in der Lagerbuchse angeord ^¬ net ist, ohne chemische Einschränkung.

Der Elastomerkörper mit Positionsgeber ist vorzugsweise an der Stirnseite der Buchse des Lagers angeordnet, insbesonde ^¬ re in einer umlaufenden Nut in der Stirnseite der Buchse.

Die wenigstens zwei Magnetfeldsensorelemente sind bevorzugt als magnetoresistive Sensorelemente und/oder Hallelemente ausgebildet .

Die elektronische Auswerteschaltung ist bevorzugt so ausge ^¬ legt, dass sie gleichgerichtete Winkeländerungen bezüglich der Erfassung durch beide Magnetfeldsensorelemente als translatorische Positionsänderungen identifiziert und diese hinsichtlich der Ermittlung der Drehwinkelstellung

herausrechnet .

Es ist bevorzugt, dass aus dem Ablenkwinkel des Magnetfeldes zwischen Positionsgeber und dem jeweiligen Magnetfeldsensor- element, auf die Winkelposition geschlossen wird.

Der Positionssensor umfasst vorzugsweise eine Koppelstange, in welche die Buchse mit dem Positionsgeber angeordnet ist, sowie einen Kugelkopf, in oder an welchem die Magnetfeldsensorelemente angeordnet sind.

Aus den Verformungen des Elastomerkörpers, welche über das Magnetfeld durch zumindest die beiden Magnetfeldsensorele ^¬ mente erfasst werden, wird in der entsprechend ausgelegten Auswerteschaltung bevorzugt auf die Kräfte im Lager ge ^¬ schlossen bzw. diese Kräfte berechnet.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des Positionssensors als Höhenstandssensor in Kraftfahrzeugen. Insbesondere wird der Positionssensors in Systemen zur Leuchtweitenregulierung oder Fahrwerksregelung oder Niveauregulierung oder Beladungsabschätzung verwendet.

Weitere bevorzugte Aus führungs formen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.

Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Positionssensors, bei welchem in der Buchse ein Elastomerkörper mit magnetischen Partikeln eingelassen ist, welche umlaufend, alternierend magnetisierte Zonen ausbil ^¬ den,

Fig. 2 ein beispielhafter Positionssensor, dessen Buchse auf ihrem Rand zwei magnetische Marken aufweist,

Fig. 3 ein beispielhafter Positionssensor, dessen Positionsgeber zwei Stabmagneten, eingelassen in einen Elastomerkörper in der Buchse, aufweist, und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Positionssensors mit einer Flussleiteinrichtung, die ein Gebersegment eingelassen in einen Elastomerkörper in der Buchse sowie ein Sensiersegment auf Seiten der Magnet ^¬ feldsensorelemente umfasst.

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Positionssensor, umfassend ein Lager mit Buchse 3 und Welle 4, das an einer Koppelstange 12 angeordnet ist, welcher ein nicht dargestellter Kugel ^¬ kopf zugeordnet ist. In Buchse 3 ist magnetischer Positions ^¬ geber 1 eingelassen, welcher aus magnetischen Partikeln, in einen Elastomerkörper 5 eingebettet, besteht. Dabei sind die magnetischen Partikel so angeordnet und magnetisiert , dass sie bezüglich der Buchse 3 umlaufende, alternierend magneti ^¬ sierte Zonen N, S bilden. Das Magnetfeld, das durch den Po ^¬ sitionsgeber 1 erzeugt wird, wird von zwei Magnetfeldsensor- elementen 2 erfasst, welche bezogen auf die Mittelachse der Welle 4 gegenüber angeordnet sind und sowohl die Drehwinkel ^¬ stellung der Buchse 3 als auch die translatorische Positio ^¬ nierung der Buchse 3 erfassen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Positionssensors dargestellt, bei dem auf dem äußersten Rand der Buchse 3, gegenüberliegend bezüglich der Mittelachse der Welle 4, zwei magnetische Marken 7 als Positionsgeber angeordnet sind, de ^¬ nen jeweils berührungslos ein Magnetfeldsensorelement 2 zu ^¬ geordnet ist. Die magnetischen Marken 7 sind zahnförmig ausgebildet und können permanentmagnetisch sein oder weichmagnetisch, wobei dann ein nicht dargestellter zusätzlicher Permanentmagnet bei wenigstens einem der Magnetfeldsensor- elemente 2 oder den Marken 7 angeordnet ist. Buchse 3 ist an einer Koppelstange 12 angeordnet.

Der anhand der Fig. 3 veranschaulichte, beispielhafte Posi ^¬ tionssensor umfasst zwei Stabmagnete 6, als Positionsgeber, die in Elastomerkörper 5 in Buchse 3 eingelassen sind. Buchse 3 und Welle 4 bilden ein Lager, dessen Drehwinkelstellung erfasst wird sowie die translatorische Positionierung der Buchse, durch zwei nicht dargestellte Magnetfeldsensorele- mente .

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Positionssensors, der eine Flussleiteinrichtung 8 aus magnetisch leitfähigem Material aufweist. Die Flussleiteinrichtung 8 umfasst ein Gebersegment 9, welches als Positionsgeber dient, und in Elastomerkörper 5 in Buchse 3 eingelassen ist. Dabei weist Gebersegment 9, wie in Fig. 4 b) veranschaulicht, zwei Win ^¬ kelsegmente auf, welche zu den Magnetfeldsensorelementen 2 zugewandt in den Elastomerkörper 5 eintauchen und in der Mitte durch Welle 4 getrennt sind. Die beiden Magnetfeldsen- sorelemente 2 sind über Sensiersegment 10 der Flussleitein ^¬ richtung gemeinsam mit einem Permanentmagnet 11 magnetisch gekoppelt. So ergibt sich ein magnetischer Kreis, ausgehend von dem einen Magnetfeldsensorelement 2, das über einen Luftspalt mit dem einen Winkelsegment des Gebersegments 9 magnetisch gekoppelt ist. Die beiden Winkelsegmente des Ge ^¬ bersegments 9 sind über einen Luftspalt bzw. die Welle 4 miteinander gekoppelt. Das andere Winkelsegment des Geber ^¬ segments 9 ist dann über den anderen Luftspalt mit dem ande ^¬ ren Magnetfeldsensorelement 2 gekoppelt, wobei dieses andere Magnetfeldsensorelement 2 über das Sensiersegment 10 und den Permanentmagneten 11 mit dem ersten Magnetfeldsensorelement magnetisch gekoppelt ist. In Fig. 4 a) ist veranschaulicht, wie Buchse 3 an einer Koppelstange 12 angeordnet ist, und mit Welle 4 ein Lager bildet, wobei in Buchse 3 der

Elastomerkörper 5 eingelassen ist, welcher das Gebersegment 9 als Positionsgeber aufweist, das mit jeweils einem Ende einem Magnetfeldsensorelement 2 zugeordnet ist.