Titel

Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sensoren bekannt, welche mindestens eine Rotationseigenschaft rotierender Elemente erfassen. Unter einer Rotationseigenschaft ist dabei allgemein eine Eigenschaft zu verstehen, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreibt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Winkelgeschwindigkeit, eine Drehzahl, eine Winkelbeschleunigung, einen Drehwinkel oder eine andere Eigenschaft handeln, welche eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, gleichförmige oder ungleichförmige Rotation oder Drehung des rotierenden Elements charakterisieren kann. Beispiele derartiger Sensoren sind in Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage, 2012, Seiten 63-74 und 120- 129 beschrieben.

Beispielsweise kann eine Drehzahl eines Rotors oder eine Winkelposition eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine eines Elektrofahrzeugs bestimmt werden. Weiterhin kann auch eine Lage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine relativ zu einer Kurbelwelle mit einem so genannten Phasengeber mittels eines Hall-Sensors bestimmt werden.

Typischerweise wird auf der sich drehenden Achse ein Geberrad angebracht. Auf dem Geberrad können sich Zähne befinden, die durch den Hall-Sensor abgetastet werden, wenn sich die Nockenwelle dreht.

So wird in der DE 40 11 503 Al eine Vorrichtung zur Erfassung eines rotierenden Teils einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der das rotierende Teil eine Geberradscheibe mit einer Vielzahl von regelmäßigen Zähnen versehen ist, wobei wenigstens zwei unterscheidbare Bezugsmarken vorgesehen sind. Die Geberscheibe ist entweder au der Nockenwelle befestigt oder auf der Welle im Zündverteiler. Ferner ist in der DE 10 2013 203 937 Al eine elektrische Maschine mit einem Rotor, welcher in einem Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist beschrieben, wobei zumindest ein optischer Sensor bereitgestellt ist, welcher bezüglich des Stators ortsfest gelagert ist und welcher einen optischen Erfassungsbereich aufweist. Der Rotor weist hier eine

Markierungseinrichtung mit zumindest einer optischen Markierung auf.

Trotz der durch derartige Sensorvorrichtungen bewirkten Verbesserungen besteht nach wie vor Verbesserungspotenzial. So benötigen

Sensorvorrichtungen der beschriebenen Art häufig viel Bauraum und/oder lassen sich in ihrem Aufbau in der Regel nicht an die spezifischen baulichen

Gegebenheiten der Maschine, beispielsweise der elektrischen Maschine, anpassen. Weiterhin entstehen üblicherweise hohe Kosten bei einer Montage und/oder bei einem Wechsel von Sensoranordnungen der beschriebenen Art. Ferner spielt eine funktionale Sicherheit bei Sensoranordnungen der genannten Art und/oder bei den Maschinen, in welche diese Sensoranordnungen zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements in der Regel verbaut werden, eine große Rolle. Weiterhin geschieht die Bestimmung der mindestens einen

Rotationseigenschaft des um die Rotationsachse rotierenden Elements häufig zu langsam.

Offenbarung der Erfindung

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher eine Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements vorgeschlagen. Unter einer„Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzliche eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche geeignet ist, die mindestens eine Rotationseigenschaft zu erfassen und welche beispielsweise mindestens ein elektrisches Messsignal entsprechend der erfassten Eigenschaft erzeugen kann, wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Auch Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein. Unter einer„Rotationseigenschaft“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Eigenschaft verstanden werden, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreibt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Winkelgeschwindigkeit, eine Drehzahl, eine Drehrichtung, eine Winkelbeschleunigung, eine Winkelposition oder eine andere Eigenschaften handeln, welche eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, gleichförmige oder ungleichförmige Rotation oder Drehung des rotierenden Elements zumindest teilweise charakterisieren kann.

Beispielsweise kann es sich bei der Rotationseigenschaft um eine Position, insbesondere eine Winkelposition, oder um eine Drehzahl oder um eine

Kombination beider Größen handeln. Auch andere Eigenschaften und/oder andere Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein. Unter einer „Winkelposition“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Drehwinkel einer rotationsfähigen Vorrichtung, beispielsweise des rotierenden Elements oder des Geberrads, bezüglich einer senkrecht auf der Rotationsachse stehenden Achse verstanden werden.

Die Sensoranordnung kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Brennkraftmaschine oder einem Elektromotor, eingerichtet sein. Unter einem„rotierenden Element“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden werden, welches eine Rotationsachse aufweist und um diese rotiert. Beispielsweise kann das rotierende Element eine Welle in einer Antriebsmaschine sein, beispielsweise eine Nockenwelle. Beispielsweise kann eine Winkelposition einer Nockenwelle oder eine Drehzahl einer Nockenwelle oder eine Kombination beider Größen bestimmt werden. Ferner kann es sich bei dem rotierenden Element auch um ein rotierendes Element eines Elektromotors handeln, beispielsweise um einen Rotor.

Die Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements umfasst mindestens ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad, wobei das Geberrad ein Geberradprofil aufweist. Die Sensoranordnung umfasst weiterhin mindestens einen ersten Inkrementalwinkelsensor und mindestens einen zweiten Inkrementalwinkelsensor, wobei der erste Inkrementalwinkelsensor, der zweite Inkrementalwinkelsensor und das mindestens eine Geberrad derart zueinander angeordnet sind, dass mindestens ein von dem ersten Inkrementalwinkelsensor erzeugtes erstes Sensorsignal und mindestens ein von dem zweiten

Inkrementalwinkelsensor erzeugtes zweites Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind. Unter einem„Geberrad“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung

grundsätzlich ein beliebiges mit dem rotierenden Element verbindbares

Bauelement verstanden werden, das eingerichtet ist, bei Verbindung mit dem rotierenden Element pro Umdrehung des rotierenden Elements mindestens ein messbares Signal, beispielsweise eine Magnetfeldänderung, zu bewirken. Unter einem„Geberradprofil“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung

grundsätzlich die Gesamtheit von Profilelementen und von zwischen den Profilelementen angeordneten Zwischenräumen des Geberrads verstanden werden. Weiterhin kann unter dem Geberradprofil auch die Anordnung, beispielsweise die Reihenfolge, der Profilelemente verstanden werden. Unter einem„Profilelement“ des Geberrads kann im Rahmen der vorliegenden

Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden werden, welches als Bestandteil des Geberrads dazu beiträgt, bei Verbindung des Geberrads mit dem rotierenden Element pro Umdrehung des rotierenden Elements das mindestens eine messbare Signal zu bewirken. Insbesondere kann es sich bei dem

Profilelement um eine beliebige Ausformung der Kontur des Geberrads handeln, insbesondere eine Ausbuchtung, beispielsweise eine stiftförmige, eine zahnförmige oder eine zackenförmige Ausbuchtung, oder eine Einkerbung oder eine Aussparung, beispielsweise ein Loch. Insbesondere kann die zackenförmige Ausbuchtung als Zahn bezeichnet werden und die Einkerbung kann als Lücke bezeichnet werden. Insbesondere kann das Geberrad mindestens ein ferromagnetisches Material umfassen. Insbesondere kann das mindestens eine Profilelement mindestens ein ferromagnetisches Material umfassen. Das Profilelement kann jedoch eine beispielsweise kreisförmige Kontur des

Geberrads auch unverändert lassen. Insbesondere kann das Profilelement durch elektrische, magnetische oder optische Eigenschaften zu der Entstehung des messbaren Signals beitragen. Beispielsweise kann ein Geberrad, insbesondere ein Geberrad mit kreisförmiger Kontur, eine Mehrzahl von Profilelementen aufweisen, welche derart angeordnet sein können, dass mindestens zwei aufeinanderfolgende Profilelemente unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen. Ein solches abschnittsweise unterschiedlich magnetisiertes Geberrad kann auch als Polrad oder als Multipolrad bezeichnet werden. Das Profilelement kann in einer Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad eine Abmessung D aufweisen. Insbesondere kann das Profilelement als Zahn ausgeformt sein und der Zahn kann in der Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad eine Abmessung DZ aufweisen. Weiterhin kann das Profilelement als Lücke ausgeformt sein und die Lücke kann Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad eine Abmessung DL aufweisen. Insbesondere kann die Abmessung DL einen Wert von 1 mm bis 8 mm, bevorzugt 2 mm bis 5 mm besonders bevorzugt von 3,5 mm aufweisen. Weiterhin kann die Abmessung DZ

insbesondere einen Wert von 1 mm bis 8 mm, bevorzugt 2 mm bis 5 mm besonders bevorzugt von 3,2 mm aufweisen. Insbesondere kann die Abmessung DL die Abmessung DZ um einen Wert von 5 % bis 15 %, bevorzugt 7 % bis 12 %, besonders bevorzugt von 10 % überschreiten. Das mindestens eine Geberrad kann mindestens ein Profilelement aufweisen. Das Geberrad kann insbesondere eine Vielzahl von Profilelement aufweisen. Das Geberrad kann einen Radius r aufweisen.

Unter einem„Inkrementalwinkelsensor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Sensor verstanden werden, der eine Winkelposition eines mit einem Geberrad verbundenen, um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements diskontinuierlich, beispielsweise mindestens ein Mal pro Umdrehung, erfassen und mindestens ein Messsignal entsprechend der mindestens einen erfassten Winkelposition erzeugen kann, insbesondere ein elektrisches Messsignal, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Insbesondere kann der Inkrementalwinkelsensor eingerichtet sein, um pro Umdrehung des mit dem Geberrad verbundenen, um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements eine Winkelposition des Elements zu erfassen. Der Inkrementalwinkelsensor kann aber auch eingerichtet sein, um eine Vielzahl von Winkelpositionen des mit dem Geberrad verbundenen, um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements zu erfassen.

Der erste Inkrementalwinkelsensor, der zweite Inkrementalwinkelsensor und das mindestens eine Geberrad sind derart zueinander angeordnet, dass mindestens ein von dem ersten Inkrementalwinkelsensor erzeugtes erstes Sensorsignal und mindestens ein von dem zweiten Inkrementalwinkelsensor erzeugtes zweites Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind. Unter dem Ausdruck „zueinander angeordnet sein“ kann bezüglich beliebiger Objekte im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich verstanden werden, dass die Objekte in Relation zueinander positioniert sind und/oder eine Lage eines Objektes im Raum entsprechend der Lage mindestens eines weiteren Objektes gewählt ist.

Unter einem„Sensorsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges messbares Signal verstanden werden, welches von einem Sensor gemäß einer von dem Sensor erfassten Eigenschaft erzeugt ist. Insbesondere kann es sich bei dem Sensorsignal um ein elektrisches Signal handeln, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom.

Das mindestens eine von dem ersten Inkrementalwinkelsensor erzeugte erste Sensorsignal und das mindestens eine von dem zweiten

Inkrementalwinkelsensor erzeugte zweite Sensorsignal sind gegeneinander phasenverschoben. Unter dem Begriff„phasenverschoben“ kann bezüglich mindestens zweier Sensorsignale im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Relation der Sensorsignale verstanden werden, wobei die Sensorsignale gemäß mindestens einer Eigenschaft mindestens eines periodischen Vorgangs periodisch erzeugt sind. Dementsprechend können die Sensorsignale selber periodischen sein. Insbesondere können die Sensorsignale die Periodendauer des periodischen Vorgangs aufweisen, dessen mindestens eine Eigenschaft sie erfassen. Die Sensorsignale können als phasenverschoben bezeichnet werden, wenn sie in ihren Periodendauern übereinstimmen, in den Zeitpunkten ihrer Nulldurchgänge jedoch nicht. Die Sensorsignale können insbesondere im Rahmen der zumindest teilweisen Erfassung desselben periodischen Vorgangs periodisch erzeugt sein und in ihrer Periodendauer übereinstimmen. Insbesondere kann die Periodendauer einer Dauer einer vollständigen Umdrehung des rotierenden Elements entsprechen. Die Relation der phasenverschobenen Sensorsignale kann durch eine Phasenverschiebung näher beschrieben werden. Stimmen die zwei phasenverschobenen

Sensorsignale in ihrer Periodendauer überein oder ist die Periodendauer des einen Signals ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer des anderen Signals, so ist die Phasenverschiebung für die Dauer des periodischen Vorgangs konstant. Das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal sind

gegeneinander phasenverschoben. Das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal weisen eine Phasenverschiebung auf. Die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal kann konstant sein. Die Periodendauer des ersten Sensorsignals und die Periodendauer des zweiten Sensorsignals können sich ändern, insbesondere entsprechend einer Änderung der Dauer der vollständigen Umdrehung des rotierenden Elements.

Die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal kann auch bei der sich ändernder Periodendauer konstant sein. Die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal kann insbesondere ein Viertel der Periode betragen. Auch eine andere Phasenverschiebung ist grundsätzlich möglich.

Der erste Inkrementalwinkelsensor und der zweite Inkrementalwinkelsensor können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem aktiven

Inkrementalwinkelsensor; einem Einzel-Hall-Sensor; einem Differenzial-Hall- Sensor; einem GMR-basierten Sensor; einem TMR-basierten Sensor; einem AMR-basierten Sensor; einem induktiven Inkrementalwinkelsensor.

Unter einem„aktiven Inkrementalwinkelsensor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Inkrementalwinkelsensor verstanden werden, der ein Messsignal entsprechend einer erfassten

Eigenschaft erzeugen kann, insbesondere ein elektrisches Messsignal, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom, wobei das Messsignal bei konstantem magnetischen Fluss erzeugt wird, beispielsweise bei Anwesenheit eines statischen Magnetfelds. Der aktive Inkrementalwinkelsensor kann insbesondere mindestens ein Hallelement und/oder mindestens einen

Magnetfelderzeuger, insbesondere einen Dauermagneten und/oder einen Elektromagneten, umfassen. Insbesondere kann der aktive

Inkrementalwinkelsensor als Einzel-Hall-Sensor ausgebildet sein. Unter einem „Einzel-Hall-Sensor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebiger Sensor, insbesondere ein aktiver Inkrementalwinkelsensor, verstanden werden, weicher ein Hall-Element umfasst. Weiterhin kann der Einzel-Hall-Sensor mindestens einen Magnetfelderzeuger, insbesondere einen Dauermagneten und/oder einen Elektromagneten, umfassen. Weiterhin kann der aktive

Inkrementalwinkelsensor als Differenzial-Hall-Sensor ausgebildet sein. Unter einem„Differenzial -Hall-Sensor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebiger Sensor, insbesondere ein aktiver Inkrementalwinkelsensor, verstanden werden, weicher eine Mehrzahl von Hall- Elementen, beispielsweise zwei Hall-Elemente, bevorzugt drei Hall-Elemente, umfasst. Dementsprechend können die Hall-Elemente des Differenzial-Hall-Sensors als ein erstes Hall- Element, ein zweites Hall- Element und ein drittes Hall- Element bezeichnet werden. Weiterhin kann der Differenzial-Hall-Sensor mindestens einen

Magnetfelderzeuger, insbesondere einen Dauermagneten und/oder einen Elektromagneten, umfassen. Insbesondere kann der Differenzial -Hall-Sensor und/oder eine weiter unten noch näher beschriebene Auswerteeinheit eingerichtet sein, um mindestens eine Differenz zwischen einer Hall-Spannung des ersten Hall-Elements und des zweiten Hall-Elements sowie eine Differenz zwischen einer Hallspannung das zweiten und des dritten Hall- Elements zu bestimmen. Weiterhin kann der Differenzial-Hall-Sensor mindestens ein

Sensorsignal gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des ersten Hall- Elements und des zweiten Hall- Elements sowie mindestens ein weiteres

Sensorsignal gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung das zweiten und des dritten Hall- Elements. Insbesondere kann das Hall- Element, insbesondere das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Hall- Element, in einer

Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad eine Abmessung aufweisen von 0,2 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 2,5 mm, besonders bevorzugt von 0,4 mm bis 1 mm.

Weiterhin kann der aktive Inkrementalwinkelsensor auch auf weiteren

magnetischen Effekten, insbesondere magnetoresistiven Effekten, beruhen. Beispielsweise kann der aktive Inkrementalwinkelsensor auf mindestens einem der folgenden Effekte beruhen: einem GMR-Effekt; einem TMR-Effekt; einem AMR-Effekt. Hierbei stehen die Abkürzungen GMR, TMR und AMR für die üblicherweise benutzten englischen Begriffe„giant magnetoresistance“ (GMR), „tunnel magnetoresistance“ (TMR) und„anisotrope magnetoresistance“ (AMR). Weiterhin können der erste Inkrementalwinkelsensor und der zweite

Inkrementalwinkelsensor wie bereits erwähnt auch als induktiver

Inkrementalwinkelsensor ausgestaltet sein. Unter einem„induktiven

Inkrementalwinkelsensor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Inkrementalwinkelsensor verstanden werden, der ein Messsignal entsprechend einer erfassten Eigenschaft erzeugen kann, insbesondere ein elektrisches Messsignal, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom, wobei eine Erzeugung des Messsignals auf einer Änderung einer magnetischen Flussdichte beruht. Der induktive Inkrementalwinkelsensor kann insbesondere mindestens eine Spule und/oder mindestens einen

Magnetfelderzeuger, insbesondere einen Dauermagneten und/oder einen Elektromagneten, umfassen. Der induktive Inkrementalwinkelsensor kann auch weitere Elemente, insbesondere mindestens einen von der Spule zumindest teilweise umgebenen Kern umfassen. Der erste Inkrementalwinkelsensor und der zweite Inkrementalwinkelsensor können identisch ausgestaltet sein.

Insbesondere können der erste Inkrementalwinkelsensor und der zweite

Inkrementalwinkelsensor als aktive Inkrementalwinkelsensoren, insbesondere als Differenzial -Hall-Sensoren ausgestaltet sein. Der erste Inkrementalwinkelsensor, der zweite Inkrementalwinkelsensor und das mindestens eine Geberrad sind derart zueinander angeordnet, dass mindestens ein von dem ersten Inkrementalwinkelsensor erzeugtes erstes Sensorsignal und mindestens ein von dem zweiten Inkrementalwinkelsensor erzeugtes zweites Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind. Ein erster Abstand Al des ersten Inkrementalwinkelsensors zu der Rotationsachse und ein zweiter Abstand A2 des zweiten Inkrementalwinkelsensors zu der Rotationsachse können gleich sein. Insbesondere kann die Sensoranordnung ein Geberrad aufweisen und der erste Inkrementalwinkelsensor, der zweite Inkrementalwinkelsensor und das eine Geberrad können in derselben Ebene angeordnet sein. Weiterhin können der erste Inkrementalwinkelsensor und der zweite Inkrementalwinkelsensor zueinander versetzt auf einer Kreisbahn um das Geberrad, insbesondere um die Rotationsachse, angeordnet sein. Weiterhin können der erste

Inkrementalwinkelsensor und der zweite Inkrementalwinkelsensor bezüglich der Rotationsachse einen Winkel a einschließen. Insbesondere kann das das Geberrad mindestens eine Lücke und mindestens einen Zahn aufweisen und der Winkel a kann folgender Gleichung genügen:

2pt * a/360° F n*p mit n Element der natürlichen Zahlen (1)

Hierbei ist p die Summe aus der Abmessung DL der Lücke und der Abmessung DZ des Zahns. Hierbei ist r ein Radius des Geberrads. Insbesondere kann der Winkel a derart gewählt sein, dass die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal ein Viertel der Periode des ersten Sensorsignals, das zweiten Sensorsignals und des rotierenden Elements beträgt. Auch eine andere Phasenverschiebung ist jedoch möglich. Insbesondere kann der Winkel a folgender Gleichung genügen:

2pt * a/360° = (n+0.25)*p mit n Element der natürlichen Zahlen (2)

Auch die weiter unten noch eingeführten und näher beschriebenen Winkel ß und g können den Gleichungen (1 ) und (2) genügen (siehe Gleichungen (3), (4), (5) und (6) unten).

Weiterhin kann die Sensoranordnung eine Vielzahl von Geberrädern umfassen. Insbesondere kann die Vielzahl von Geberrädern in axialer Richtung entlang der Rotationsachse versetzt angeordnet sein. Insbesondere kann die Sensoranordnung zwei Geberräder umfassen, welche als erstes Geberrad und als zweites Geberrad bezeichnet werden können. Insbesondere können das erste Geberrad und das zweite Geberrad entlang der Rotationsachse versetzt angeordnet sein. Insbesondere kann die Sensoranordnung ein erstes Geberrad mit einem ersten Geberradprofil und ein zweites Geberrad mit einem zweiten Geberradprofil aufweisen, wobei der erste Inkrementalwinkelsensor und das erste Geberrad in einer ersten Ebene angeordnet sein können, wobei der zweite Inkrementalwinkelsensor und das zweite Geberrad in einer zweiten Ebene angeordnet sein können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe erstes Geberradprofil und Geberradprofil des ersten Geberrads sowie die Begriffe zweites Geberradprofil und Geberradprofil des zweiten Geberrads gleichbedeutend verwendet. Insbesondere können die Ebenen beabstanded sein um einen Abstand A3 von 1 mm bis 10 cm, bevorzugt von 2 mm bis 5 cm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 3 cm. Insbesondere können das erste Geberradprofil und das zweite Geberradprofil identisch ausgeformt sein.

Weiterhin können das Geberradprofil des ersten Geberrads und das

Geberradprofil des zweiten Geberrads zueinander versetzt angeordnet sein. Insbesondere kann das Geberradprofil des ersten Geberrads im Vergleich zu dem Geberradprofil des zweiten Geberrads bezüglich der Rotationsachse verdreht angeordnet sein. Insbesondere kann eine Projektion des ersten

Geberradprofils in Richtung der Rotationsachse und eine Projektion des zweiten Geberradprofils in Richtung der Rotationsachse einen Versatz, insbesondere einen Versatz entlang einer Kreisbahn um das Geberrad, insbesondere um die Rotationsachse, aufweisen. Insbesondere können die Projektion des ersten Geberradprofils und die Projektion des zweiten Geberradprofils bezüglich der Rotationsachse einen Winkel ß einschließen. Insbesondere kann der Winkel ß derart gewählt sein, dass die Phasenverschiebung zwischen dem ersten

Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal ein Viertel der Periode des ersten Sensorsignals, das zweiten Sensorsignals und des rotierenden Elements beträgt. Auch eine andere Phasenverschiebung ist jedoch möglich. Insbesondere kann der Winkel ß den weiter oben bereits für den Winkel a formulierten Gleichungen (1 ) und (2) genügen:

2pt ^* ß/360° F n ^* p mit n Element der natürlichen Zahlen (3)

2pt ^* ß/360° = (n+0.25) ^* p mit n Element der natürlichen Zahlen (4) Hierbei ist p die Summe aus der Abmessung DL der Lücke und der Abmessung DZ des Zahns. Hierbei ist r der Radius des Geberrads. Die Vielzahl von

Geberrädern, insbesondere das erste Geberrad mit dem ersten Geberradprofil und das zweite Geberrad mit dem zweiten Geberradprofil, können jedoch auch fluchtend bezüglich der Rotationsachse angeordnet sein.

Weiterhin können der erste Inkrementalwinkelsensor und der zweite

Inkrementalwinkelsensor zueinander versetzt angeordnet sein. Insbesondere kann der erste Inkrementalwinkelsensor im Vergleich zu dem zweiten

Inkrementalwinkelsensor bezüglich der Rotationsachse verdreht angeordnet sein. Insbesondere kann eine Projektion des ersten Inkrementalwinkelsensors in Richtung der Rotationsachse und eine Projektion des zweiten

Inkrementalwinkelsensors in Richtung der Rotationsachse einen Versatz entlang einer Kreisbahn um das Geberrad, insbesondere um die Rotationsachse, aufweisen. Insbesondere können die Projektion des ersten

Inkrementalwinkelsensors und die Projektion des zweiten

Inkrementalwinkelsensors bezüglich der Rotationsachse einen Winkel g einschließen. Insbesondere kann der Winkel g den weiter oben bereits für die Winkel a und ß formulierten Gleichungen (1 ) und (2) genügen:

2pt ^* g/360° F n ^* p mit n Element der natürlichen Zahlen (5)

2pt ^* g/360° = (n+0.25) ^* p mit n Element der natürlichen Zahlen (6)

Hierbei ist p die Summe aus der Abmessung DL der Lücke und der Abmessung DZ des Zahns. Hierbei ist r der Radius des Geberrads. Der erste

Inkrementalwinkelsensor und der zweite Inkrementalwinkelsensor können jedoch auch fluchtend bezüglich der Rotationsachse angeordnet sein.

Weiterhin kann die Sensoranordnung mindestens eine Auswerteeinheit umfassen, wobei die Auswerteeinheit eingerichtet sein kann, um das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal zu erfassen. Die Auswerteeinheit kann als einzelne Einheit ausgebildet sein. Die Auswerteeinheit kann jedoch auch ganz oder teilweise in eine Steuereinheit, insbesondere in eine zentrale Steuerung, ausgelagert sein. Weiterhin kann die Auswerteeinheit auch ganz oder teilweise in den ersten Inkrementalwinkelsensor und/oder in den zweiten

Inkrementalwinkelsensor integriert sein, insbesondere in Form mindestens eines ASIC. Hierbei steht die gängige Abkürzung ASIC für den englischen Ausdruck application-specific integrated Circuit. Weiterhin kann die Auswerteeinheit mindestens eine erste Auswerteschaltung aufweisen, wobei die erste

Auswerteschaltung eingerichtet ist, um das erste Sensorsignal aufzubereiten. Weiterhin kann die Auswerteeinheit mindestens eine zweite Auswerteschaltung aufweisen, wobei die zweite Auswerteschaltung eingerichtet ist, um das zweite Sensorsignal aufzubereiten. Das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal können insbesondere jeweils eine Mehrzahl von Sensorsignal umfassen. Insbesondere können das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal jeweils zwei Sensorsignale umfassen, wie am Beispiel des

Differenzial-Hall-Sensors beschrieben. Insbesondere kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um die Differenz zwischen der Hall-Spannung des ersten Hall- Elements und des zweiten Hall- Elements mit mindestens einem ersten oberen Schwellwert und/oder mit mindestens einem ersten unteren Schwellwert zu vergleichen. Weiterhin kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um bei einem Überschreiten des ersten oberen Schwellwerts durch den ASIC eine logische Null auszugeben. Weiterhin kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um bei einem Unterschreiten des ersten unteren Schwellwerts durch den ASIC eine logische Eins auszugeben. Weiterhin kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um die Differenz zwischen der Hall-Spannung des zweiten Hall- Elements und des dritten Hall- Elements mit mindestens einem zweiten oberen Schwellwert und/oder mit mindestens einem zweiten unteren Schwellwert zu vergleichen. Weiterhin kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um bei einem

Überschreiten des zweiten oberen Schwellwerts durch den ASIC eine logische Null auszugeben. Weiterhin kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um bei einem Unterschreiten des zweiten unteren Schwellwerts durch den ASIC eine logische Eins auszugeben.

Insbesondere kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um aus dem ersten Sensorsignal und/oder aus dem zweiten Sensorsignal die mindestens eine Rotationseigenschaft des rotierenden Elements zu bestimmen. Weiterhin kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein um aus einem Vergleich des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignal auf eine Drehrichtung des rotierenden Elements zu schließen. Ferner kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, um aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal auf eine Funktionalität der Sensoranordnung zu schließen. Unter einer„Funktionalität der Sensoranordnung“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Zustand betreffend eine Intaktheit, insbesondere eine Funktionsfähigkeit, der Sensoranordnung verstanden werden. So kann die Auswerteeinheit

insbesondere eingerichtet sein, um aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal, insbesondere aus der Anwesenheit oder der Abwesenheit der Phasenverschiebung auf eine Intaktheit oder einen Defektzustand der Sensoranordnung zu schließen, beispielsweise auf einen durch eine

elektromagnetische Störung, insbesondere ein EMV-Ereignis, hervorgerufenen Defektzustand. Hierbei steht die Abkürzung EMV für elektromagnetische

Verträglichkeit. Bei einem EMV-Ereignis kann es sich insbesondere um ein elektromagnetisches Störereignis handeln.

Weiterhin kann die Sensoranordnung eingerichtet sein, das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal an die Steuereinheit weiterzugeben.

Insbesondere kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein um das erste

Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal an die Steuereinheit

weiterzugeben. Wie bereits beschrieben, kann die Auswerteeinheit auch als Teil der Steuereinheit ausgeformt sein. Alternativ kann aber auch die Steuereinheit als Teil der Auswerteeinheit eingerichtet sein. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements vorgeschlagen, wobei das Verfahren die Verwendung mindestens eines mit dem rotierenden elementverbindenden Geberrads umfasst, wobei das Geberrad ein Geberradprofil aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere

Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle der Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.

Die Verfahrensschritte sind: a) Erzeugen mindestens eines ersten Sensorsignals durch mindestens einen ersten Inkrementalwinkelsensor; und b) Erzeugen mindestens eines zweiten Sensorsignals durch mindestens einen zweiten Inkrementalwinkelsensor, wobei das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind.

Das Verfahren kann insbesondere unter Verwendung einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, also gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen oder gemäß einer der unten noch näher beschriebenen Ausführungsformen, durchgeführt werden. Dementsprechend kann für

Definitionen und optionale Ausgestaltungen weitgehend auf die Beschreibung der Sensoranordnung verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.

Weiterhin kann das Verfahren umfassen:

c) Weitergeben des ersten Sensorsignals an eine Steuereinheit.

Weiterhin kann das Verfahren umfassen:

d) Weitergeben des zweiten Sensorsignals an die Steuereinheit.

Weiterhin kann das Verfahren umfassen:

e) Bestimmen der Rotationseigenschaft aus dem ersten Sensorsignal und/oder dem zweiten Sensorsignal.

Insbesondere kann die Rotationseigenschaft aus dem ersten Sensorsignal und/oder dem zweiten Sensorsignal durch eine Auswerteeinheit und/oder durch die Steuereinheit bestimmt werden.

Weiterhin kann das Verfahren umfassen:

f) Vergleichen des ersten Sensorsignals mit dem zweiten Sensorsignal durch die Steuereinheit.

Insbesondere kann von der Steuereinheit ein zeitlicher Versatz des Eintreffens des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals bestimmt werden.

Weiterhin kann das Verfahren umfassen:

g) Vergleichen der aus dem ersten Sensorsignal bestimmten

Rotationseigenschaft mit der aus dem zweiten Sensorsignal bestimmten Rotationseigenschaft. Insbesondere können das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal jeweils eine Mehrzahl von Sensorsignalen umfassen

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere kann es möglich sein, dass die Sensoranordnung einen einfachen und/oder flexiblen Aufbau, insbesondere einen einfachen und/oder flexiblen Sensoraufbau, aufweisen kann. Insbesondere kann bei einem axial begrenzten Bauraum die Sensoranordnung lediglich ein Geberrad aufweisen und der erste Inkrementalwinkelsensor, der zweite Inkrementalwinkelsensor und das eine Geberrad können in derselben Ebene angeordnet sein. Weiterhin kann die Sensoranordnung bei einem radial begrenzten Bauraum ein erstes Geberrad und ein zweites Geberrad aufweisen, wobei der erste Inkrementalwinkelsensor und das erste Geberrad in einer ersten Ebene angeordnet sein können, wobei der zweite Inkrementalwinkelsensor und das zweite Geberrad in einer zweiten Ebene angeordnet sein können. Weiterhin kann es möglich sein, dass die

erfindungsgemäße Sensoranordnung wenig Bauraum, insbesondere weniger Bauraum als der Stand der Technik, benötigt. Insbesondere kann die

erfindungsgemäße Sensoranordnung sehr kleinbauend sein.

Ferner kann es möglich sein, dass durch eine Kombination des ersten

Inkrementalwinkelsensors und des zweiten Inkrementalwinkelsensors, insbesondere durch die Kombination von zwei Einzelsensoren, hohe

Anforderungen an eine funktionale Sicherheit erfüllbar sein können. Weiterhin ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Sensoranordnung im Vergleich zum Stand der Technik Kosten reduziert, insbesondere bei der Montage und/oder bei einem vollständigen und/oder teilweisen Wechsel der Sensoranordnung, da der erste Inkrementalwinkelsensor und/oder der zweite Inkrementalwinkelsensor radial bezüglich des mindestens einen Geberrads angeordnet sein können und beispielsweise eine Motorwelle nicht komplett umschließen müssen, wie dies bei anderen Sensoranordnungen des Standes der Technik der Fall sein kann, insbesondere beispielsweise bei einem Resolver. Ferner kann es möglich sein, dass die Sensoranordnung eine Drehrichtung des rotierenden Elements schnell erkennen kann, insbesondere spätestens nach einem Passieren eines

Profilelements, insbesondere nach dem Passieren eines Zahns. Weiterhin kann es möglich sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das

erfindungsgemäße Verfahren für eine große Anzahl, insbesondere alle Arten, von elektrischen Maschinen einsetzbar sein kann. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass im Falle der vorliegenden Vorrichtung und/oder im Falle des vorliegenden Verfahrens die Drehzahl des rotierenden Elements nicht aus einer Absolutwinkelinformation des Resolvers durch eine Differentiation abgeleitet werden muss.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten und optionale Merkmale der Erfindung sind in den

Ausführungsbeispielen dargestellt, welche in den nachfolgenden Zeichnungen schematisch gezeigt sind.

Es zeigen:

Figuren 1A, 1B und IC einen ersten, als Differenzial-Hall-Sensor

ausgestalteten Inkrementalwinkelsensor mit einem Geberrad (Figur 1A), ein erstes Sensorsignal umfassend zwei Signale (Figur 1B) und ein weiteres erstes Sensorsignal umfassend zwei Signale (FigurlC);

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung in einer Vorderansicht;

Figur 3 ein Ausschnitt eines Geberradprofils in einer

Vorderansicht;

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der

Sensoranordnung in einer perspektivischen Ansicht;

Figuren 5A, 5B, 6A und 6B zwei weitere Ausführungsbeispiele der

Sensoranordnung in einer Vorderansicht (Figuren 5A und 6A) sowie jeweils ein Ausschnitt der beiden Sensoranordnungen in einer Draufsicht (Figuren 5B und 6B); und

Figur 7 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen

Verfahrens zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine

Rotationsachse rotierenden Elements.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Sensoranordnung 110 zur Bestimmung mindestens einer

Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse 112 rotierenden Elements umfasst mindestens ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad 114, wobei das Geberrad 114 ein Geberradprofil 116 aufweist. Die Sensoranordnung 110 umfasst weiterhin mindestens einen ersten

Inkrementalwinkelsensor 118 und mindestens einen zweiten

Inkrementalwinkelsensor 120, wobei der erste Inkrementalwinkelsensor 118, der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 und das mindestens eine Geberrad 114 derart zueinander angeordnet sind, dass mindestens ein von dem ersten Inkrementalwinkelsensor 118 erzeugtes erstes Sensorsignal 122 und mindestens ein von dem zweiten Inkrementalwinkelsensor 120 erzeugtes zweites

Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind. Der erste

Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem aktiven

Inkrementalwinkelsensor 126; einem Einzel-Hall-Sensor; einem Differenzial-Hall- Sensor 127; einem GMR-basierten Sensor; einem TMR-basierten Sensor; einem AMR-basierten Sensor; einem induktiven Inkrementalwinkelsensor. Figur 1A zeigt beispielhaft einen ersten, als Differenzial-Hall-Sensor 127 ausgestalteten Inkrementalwinkelsensor 112 mit einem Geberrad 114. Der Differenzial-Hall- Sensor 127 kann eine Mehrzahl von Hall- Elementen 128, beispielsweise zwei Hall- Elemente 128, bevorzugt drei Hall- Elemente 128, umfassen, wie in Figur 1A dargestellt. Dementsprechend können die Hall- Elemente 128 des Differenzial - Hall-Sensors 127 als ein erstes Hall- Element 130, ein zweites Hall- Element 132 und ein drittes Hall-Element 134 bezeichnet werden. Weiterhin kann der Differenzial -Hall-Sensor 127 mindestens einen Magnetfelderzeuger 136, insbesondere einen Dauermagneten 138 und/oder einen Elektromagneten, umfassen, wie in Figur 1A gezeigt. Der Dauermagnet 138 kann einen

magnetischen Nordpol 137 und einen magnetischen Südpol 139 umfassen. Insbesondere kann der Differenzial -Hall-Sensor 127 und/oder eine weiter unten noch näher beschriebene Auswerteeinheit 140 eingerichtet sein, um mindestens eine Differenz zwischen einer Hall-Spannung des ersten Hall- Elements 130 und des zweiten Hall- Elements 132 sowie eine Differenz zwischen einer Hallspannung das zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134 zu bestimmen. Weiterhin kann der Differenzial-Hall-Sensor 127 mindestens ein Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des ersten Hall- Elements 130 und des zweiten Hall- Elements 132 sowie mindestens ein weiteres Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134. Insbesondere kann das Hall- Element 128, insbesondere das erste Hall- Element 130 und/oder das zweite Hall- Element 132 und/oder das dritte Hall- Element 134, in einer Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad 114 eine Abmessung aufweisen von 0,2 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 2,5 mm, besonders bevorzugt von 0,4 mm bis 1 mm.

Die Figuren 1B und IC zeigen jeweils ein erstes Sensorsignal 122 wie es mit dem als Differenzial-Hall-Sensor 127 ausgestalteten, ersten

Inkrementalwinkelsensor 118 erzeugt sein kann. Das erste Sensorsignal 122 kann eine Mehrzahl von Sensorsignalen 142 umfassen, insbesondere zwei Sensorsignale 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des ersten Hall- Elements 130 und des zweiten Hall- Elements 132 sowie gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134, wie in den Figuren 1B und C dargestellt. Insbesondere kann das Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des ersten Hall- Elements 130 und des zweiten Hall- Elements 132 als A- Kanal 144 bezeichnet werden und das Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134 kann als B- Kanal 146 bezeichnet werden. Weiterhin können das Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des ersten Hall- Elements 130 und des zweiten Hall- Elements 132 und das Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134 jeweils als Differenzsignal 147 bezeichnet werden. Insbesondere kann die Auswerteschaltung 140, beispielsweise unter Nutzung eines hier nicht dargestellten AS IC, der Bestandteil der Auswerteschaltung 140 sein kann, eine logische Null ausgeben, wenn mindestens eines der beiden Differenzsignal 147 eine obere Schwelle überschreitet, und die

Auswerteschaltung 140, beispielsweise unter Nutzung des ASIC, kann eine logische Eins ausgeben, wenn mindestens eines der beiden Differenzsignale 147 eine untere Schwelle überschreitet. Hierbei steht die auch im Deutschen gängige Abkürzung ASIC für den englischen Begriff„application-specific integrated Circuit“, welcher als anwendungsspezifische integrierte Schaltung übersetzt werden kann. Aufgrund einer räumlichen Anordnung des ersten Hall- Elements 130, des zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134, wie beispielsweise in Figur 1A zu sehen, können das Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des ersten Hall- Elements 130 und des zweiten Hall- Elements 132 und das Sensorsignal 142 gemäß der Differenz zwischen der Hallspannung des zweiten Hall- Elements 132 und des dritten Hall- Elements 134 gegeneinander phasenverschoben sein. Dementsprechend können die beiden Differenzsignale eine Phasenverschiebung aufweisen. In den Figuren 1A und 1B ist das erste Sensorsignal 122 für zwei verschiedene

Drehrichtungen, angezeigt durch jeweils einen kreisförmigen Pfeil, des mit dem rotierenden Element verbindbaren Geberrads 114 als eine Signalstärke 148 gegen eine Zeit aufgetragen. Eine Detektion der Drehrichtung kann insbesondere durch eine Vorzeichenauswertung der Phasenverschiebung der beiden

Differenzsignale 147 geschehen.

Die Sensorvorrichtung 110 weist neben mindestens einem ersten

Inkrementalwinkelsensor 118 mindestens einen zweiten Inkrementalwinkelsensor 120 auf. Der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite

Inkrementalwinkelsensor 120 können identisch ausgestaltet sein. Insbesondere können der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite

Inkrementalwinkelsensor 120 als aktive Inkrementalwinkelsensoren 126, insbesondere als Differenzial -Hall-Sensoren 127 ausgestaltet sein. Der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 können aber auch unterschiedlich ausgestaltet sein. Der erste

Inkrementalwinkelsensor 118, der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 und das mindestens eine Geberrad 114 sind derart zueinander angeordnet, dass mindestens ein von dem ersten Inkrementalwinkelsensor 118 erzeugtes erstes Sensorsignal 122 und mindestens ein von dem zweiten Inkrementalwinkelsensor 120 erzeugtes zweites Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind. Ein erster Abstand Al des ersten Inkrementalwinkelsensors 118 zu der

Rotationsachse 112 und ein zweiter Abstand A2 des zweiten

Inkrementalwinkelsensors 120 zu der Rotationsachse 112 können gleich sein, wie in Figur 2 gezeigt. Insbesondere kann die Sensoranordnung 110 ein

Geberrad 114 aufweisen und der erste Inkrementalwinkelsensor 118, der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 und das eine Geberrad 114 können in derselben Ebene angeordnet sein, wie in Figur 2 dargestellt. Zur Verdeutlichung einer Anordnung in derselben Ebene zeigt Figur 2 die Sensoranordnung 110 in einem Koordinatensystem umfassend eine x-Achse und eine y-Achse. Weiterhin können der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite

Inkrementalwinkelsensor 120 zueinander versetzt auf einer Kreisbahn um das Geberrad 114, insbesondere um die Rotationsachse 112, angeordnet sein, wie ebenfalls in Figur 2 zu sehen. Weiterhin können der erste

Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 bezüglich der Rotationsachse 112 einen Winkel a einschließen, wie in Figur 2 verdeutlicht. Weiterhin kann das Geberrad 114 einen Radius r aufweisen, wie insbesondere in den Figuren 2 und 5A dargestellt.

Das Geberrad 114 weist ein Geberradprofil 116 auf, das mindestens ein

Profilelement 152 umfassen kann. Insbesondere kann das Geberradprofil 116 eine Mehrzahl von Profilelementen 152 umfassen, beispielsweise eine Mehrzahl von Zähnen 154 und eine Mehrzahl von Lücken 156. Der Zahn 154 kann in einer Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad 114 eine Abmessung DZ aufweisen, wie in Figur 3 gezeigt. Weiterhin kann das Profilelement 152 als Lücke 156 ausgeformt sein und die Lücke 156 kann Erstreckungsrichtung tangential zu dem Geberrad 114 eine Abmessung DL aufweisen, wie ebenfalls in Figur 3 zu sehen. Insbesondere kann die Abmessung DL einen Wert von 1 mm bis 8 mm, bevorzugt 2 mm bis 5 mm besonders bevorzugt von 3,5 mm aufweisen. Weiterhin kann die Abmessung DZ insbesondere einen Wert von 1 mm bis 8 mm, bevorzugt 2 mm bis 5 mm besonders bevorzugt von 3,2 mm aufweisen. Insbesondere kann die Abmessung DL die Abmessung DZ um einen Wert von 5 % bis 15 %, bevorzugt 7 % bis 12 %, besonders bevorzugt von 10 % überschreiten. Weiterhin kann der Zahn 154 eine Höhe HZ aufweisen, wobei eine Erstreckungsrichtung der Höhe HZ in radialer Richtung des Geberrads 114 verlaufen kann, wie in Figur 3 dargestellt.

Insbesondere kann das Geberrad 114 mindestens eine Lücke 156 und mindestens einen Zahn 154 aufweisen und der, insbesondere in Figur 2 gezeigte, Winkel a kann folgender Gleichung genügen:

2pt * a/360° * n*p mit n Element der natürlichen Zahlen (1)

Hierbei ist p die Summe aus der Abmessung DL der Lücke 156 und der

Abmessung DZ des Zahns 154. Insbesondere kann der Winkel a derart gewählt sein, dass die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Sensorsignal 122 und dem zweiten Sensorsignal ein Viertel der Periode des ersten Sensorsignals 122, des zweiten Sensorsignals und des rotierenden Elements beträgt. Insbesondere kann der Winkel a folgender Gleichung genügen:

2pt * a/360° = (n+0.25)*p mit n Element der natürlichen Zahlen (2)

Auch die weiter unten noch eingeführten und näher beschriebenen Winkel ß und g können den Gleichungen (1 ) und (2) genügen.

Figur 4 zeigt eine Sensoranordnung 110 in perspektivischer Ansicht. Wie dort zu sehen, können der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite

Inkrementalwinkelsensor 120 in ein gemeinsames Gehäuse 158 mit einem Stecker 160 eingebracht sein.

Figur 5A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 110 in einer Ansicht von vorne. Die Sensoranordnung 110 kann eine Vielzahl von Geberrädern 114 umfassen. Wie in Figur 5A dargestellt, kann die

Sensoranordnung 110 insbesondere zwei Geberräder 114 umfassen, welche als erstes Geberrad 162 und als zweites Geberrad 164 bezeichnet werden können. Insbesondere kann die Sensoranordnung 110 ein erstes Geberrad 162 mit einem ersten Geberradprofil 166 und ein zweites Geberrad 164 mit einem zweiten Geberradprofil 168 aufweisen, wobei der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und das erste Geberrad 162 in einer ersten Ebene angeordnet sein können, wobei der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 und das zweite Geberrad 164 in einer zweiten Ebene angeordnet sein können, wie in Figur 5A dargestellt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe erstes Geberradprofil 166 und Geberradprofil 116 des ersten Geberrads 114 sowie die Begriffe zweites Geberradprofil 168 und Geberradprofil 116 des zweiten Geberrads 164 gleichbedeutend verwendet. Insbesondere können die gerade beschriebenen Ebenen beabstanded sein um einen Abstand A3 vonl mm bis 10 cm, bevorzugt von 2 mm bis 5 cm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 3 cm. Insbesondere können das erste Geberradprofil 166 und das zweite Geberradprofil 168 identisch ausgeformt sein. Weiterhin können das Geberradprofil 116 des ersten Geberrads 162 und das Geberradprofil 116 des zweiten Geberrads 164 zueinander versetzt angeordnet sein, wie in den Figuren 5A und 5B dargestellt. Insbesondere kann eine Projektion des ersten Geberradprofils 166 in Richtung der Rotationsachse 112 und eine Projektion des zweiten Geberradprofils 168 in Richtung der Rotationsachse 112 einen Versatz 170 aufweisen. Insbesondere können die Projektion des ersten Geberradprofils 166 und die Projektion des zweiten Geberradprofils 168 bezüglich der Rotationsachse 112 einen Winkel ß einschließen. Insbesondere kann der Winkel ß derart gewählt sein, dass die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Sensorsignal 122 und dem zweiten Sensorsignal ein Viertel der Periode des ersten Sensorsignals, des zweiten Sensorsignals und des rotierenden Elements beträgt. Wie in Figur 5A weiterhin durch die Vorderansicht der Sensoranordnung 110 veranschaulicht, können eine Projektion des ersten Inkrementalwinkelsensors 118 in Richtung der

Rotationsachse 112 und eine Projektion des zweiten Inkrementalwinkelsensors 120 in Richtung der Rotationsachse 112 vollständig überlappen und

insbesondere keinen Versatz 170 aufweisen.

Figur 5B zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt der Sensoranordnung 110 aus Figur 5A in einer Draufsicht. Zur Verdeutlichung einer Anordnung von dem ersten Geberrad 162 mit dem ersten Geberradprofil 166 und dem zweiten Geberrad 164 mit dem zweiten Geberradprofil 168 sowie dem ersten

Inkrementalwinkelsensor 118 und dem zweiten Inkrementalwinkelsensor 120 zeigen die Figur 5A und 5B die Sensoranordnung 110 in einem

Koordinatensystem umfassend eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse. In den Figuren 5B und 6B ist eine mögliche Drehrichtung des rotierenden Elements und des mit dem rotierenden Element verbindbaren ersten Geberrads 162 und des mit dem rotierenden Element verbindbaren zweiten Geberrads 164, angezeigt durch jeweils einen kreisförmigen Pfeil.

Die Figur 6A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 110 in einer Vorderansicht. Die Sensoranordnung 110 kann, wie in Figur 6A dargestellt, insbesondere das erste Geberrad 162 mit dem ersten Geberradprofil 166 und das zweites Geberrad 164 mit dem zweiten Geberradprofil 168 aufweisen, wobei der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und das erste Geberrad 162 in einer ersten Ebene angeordnet sein können, wobei der zweite

Inkrementalwinkelsensor 120 und das zweite Geberrad 164 in einer zweiten Ebene angeordnet sein können. Ferner können, wie in Figur 6A durch die Vorderansicht der Sensoranordnung 110 veranschaulicht, eine Projektion des ersten Geberrads 162 mit dem ersten Geberradprofil 166 in Richtung der Rotationsachse 112 und eine Projektion des zweiten Geberrads 164 mit dem zweiten Geberradprofil 168 in Richtung der Rotationsachse vollständig überlappen und insbesondere keinen Versatz 170 aufweisen. Insbesondere können das erste Geberradprofil 166 und das zweite Geberradprofil 168 identisch sein. Weiterhin können der erste Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 zueinander versetzt angeordnet sein, wie in den Figuren 6A und 6B gezeigt. Insbesondere können der erste

Inkrementalwinkelsensor 118 und der zweite Inkrementalwinkelsensor 120 einen Versatz 170 aufweisen. Insbesondere können eine Projektion des ersten

Inkrementalwinkelsensors 118 in Richtung der Rotationsachse 112 und eine Projektion des zweiten Inkrementalwinkelsensors 120 in Richtung der

Rotationsachse 112 einen Versatz 170 entlang einer Kreisbahn um eine

Projektion des ersten Geberrads 162 und/oder des zweiten Geberrads 164, insbesondere um die Rotationsachse 112, aufweisen. Insbesondere können die Projektion des ersten Inkrementalwinkelsensors und die Projektion des zweiten Inkrementalwinkelsensors bezüglich der Rotationsachse einen Winkel g einschließen.

Figur 6B zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt der Sensoranordnung 110 aus Figur 6A in einer Draufsicht. Zur Verdeutlichung einer Anordnung von dem ersten Geberrad 162 mit dem ersten Geberradprofil 166 und dem zweiten Geberrad 164 mit dem zweiten Geberradprofil 168 sowie dem ersten

Inkrementalwinkelsensor 118 und dem zweiten Inkrementalwinkelsensor 120 zeigen die Figur 6A und 6B die Sensoranordnung 110 in einem

Koordinatensystem umfassend eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse.

Weiterhin kann die Sensoranordnung 110 mindestens eine in den Figuren nicht dargestellte Auswerteeinheit umfassen, wobei die Auswerteeinheit eingerichtet sein kann, um das erste Sensorsignal 122 und das zweite Sensorsignal zu erfassen. Die Auswerteeinheit kann als einzelne Einheit ausgebildet sein. Die Auswerteeinheit kann jedoch auch ganz oder teilweise in eine ebenfalls in den Figuren nicht dargestellte Steuereinheit, insbesondere in eine zentrale

Steuerung, ausgelagert sein. Weiterhin kann die Auswerteeinheit auch ganz oder teilweise in den ersten Inkrementalwinkelsensor und/oder in den zweiten

Inkrementalwinkelsensor integriert sein, insbesondere in Form mindestens eines ASIC. Hierbei steht die gängige Abkürzung ASIC für den englischen Ausdruck application-specific integrated Circuit. Weiterhin kann die Auswerteeinheit mindestens eine erste Auswerteschaltung aufweisen, wobei die erste Auswerteschaltung eingerichtet ist, um das erste Sensorsignal aufzubereiten. Weiterhin kann die Auswerteeinheit mindestens eine zweite Auswerteschaltung aufweisen, wobei die zweite Auswerteschaltung eingerichtet ist, um das zweite Sensorsignal aufzubereiten.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse 112 rotierenden Elements vorgeschlagen, wobei das Verfahren die Verwendung mindestens eines mit dem rotierenden elementverbindenden Geberrads 114 umfasst, wobei das Geberrad 114 ein Geberradprofil 116 aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle der Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.

Wie in Figur 7 dargestellt, umfasst das Verfahren in einem ersten Schritt a) (Verfahrensschritt 172) ein Erzeugen mindestens eines ersten Sensorsignals 122 durch mindestens einen ersten Inkrementalwinkelsensor 118; und in einem zweiten Schritt b) (Verfahrensschritt 174) ein Erzeugen mindestens eines zweiten Sensorsignals durch mindestens einen zweiten Inkrementalwinkelsensor 120, wobei das erste Sensorsignal 122 und das zweite Sensorsignal gegeneinander phasenverschoben sind.

Weiterhin kann das Verfahren auch weitere, in den Figuren nicht dargestellte Schritte umfassen. Insbesondere kann das Verfahren einen oder mehrere oder alle der folgenden Schritte umfassen:

c) Weitergeben des ersten Sensorsignals 122 an eine Steuereinheit.

d) Weitergeben des zweiten Sensorsignals an die Steuereinheit.

e) Bestimmen der Rotationseigenschaft aus dem ersten Sensorsignal 122

und/oder dem zweiten Sensorsignal.

Insbesondere kann die Rotationseigenschaft aus dem ersten Sensorsignal 122 und/oder dem zweiten Sensorsignal durch eine Auswerteeinheit und/oder durch die Steuereinheit bestimmt werden.

Weiterhin kann das Verfahren umfassen: f) Vergleichen des ersten Sensorsignals 122 mit dem zweiten Sensorsignal durch die Steuereinheit.

Insbesondere kann von der Steuereinheit ein zeitlicher Versatz des Eintreffens des ersten Sensorsignals 122 und des zweiten Sensorsignals bestimmt werden. Weiterhin kann das Verfahren umfassen:

g) Vergleichen der aus dem ersten Sensorsignal 122 bestimmten

Rotationseigenschaft mit der aus dem zweiten Sensorsignal bestimmten Rotationseigenschaft.