Sensoreinrichtung Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung mit einem in einer, insbesondere nur einer, Bewegungsrichtung verlagerbaren Geberelement und mit zumindest zwei gehäusefesten magnetfeldsensitiven Sensoren zur Bestimmung einer Position und/oder Verlagerung des Geberelements, wobei das Geberelement eine erste Magnetanordnung aufweist, die entlang der Bewegungsrichtung des Geberelements unterschiedlich ausgerichtete Magnetfelder aufweist.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Sensoreinrichtungen der eingangs genannten Art bereits bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 199

37 206 C2 eine Sensoreinrichtung mit einer aus mehreren Magneten

bestehenden Magnetanordnung, deren Nord- und Südpole unterschiedlich ausgerichtet sind, sodass sich entlang der Magnetanordnung unterschiedlich ausgerichtete Magnetfelder ergeben. Durch zwei magnetsensitive Sensoren werden die Magnetfelder erfasst, wobei die Ausgangssignale der Sensoren in ein

Verhältnis zueinander gesetzt werden, um ein Summen- und/oder Differenzsignal zu erhalten, aus welchem die Position der Magnetanordnung in Bezug auf die Sensoren feststellbar ist. Ähnliche Sensoreinrichtungen gehen auch bereits aus der DE 10 2009 055 104 AI sowie aus der EP 0 997 706 Bl hervor.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass unabhängig von einem externen homogenen Streufeld die Position des Geberelements eindeutig detektierbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Sensoreinrichtung können große Messwege erreicht und auch ein konstantes Ausgangssignal im sogenannten Klemmbereich ermöglicht werden. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass das

Geberelement eine zweite Magnetanordnung aufweist, die entlang der

Bewegungsrichtung des Geberelements unterschiedlich ausgerichtete

Magnetfelder aufweist. Es sind somit zwei Magnetanordnungen vorhanden, die entlang der Bewegungsrichtung des Geberelements unterschiedliche

Magnetfeldausrichtungen aufweisen. Dabei ist vorgesehen, dass entlang des Geberelements die Magnetanordnungen unterschiedliche Ausrichtungen aufweisen. Durch eine entsprechende Positionierung der Sensoren sind dabei bei einer Verschiebung insbesondere Bewegung des Geberelements in

Bewegungsrichtung eine Magnetfeldveränderung beziehungsweise einer Veränderung der Magnetfeldausrichtung der beiden Magnetanordnungen feststellbar, die auf eine eindeutige Position des Geberelements schließen lässt. Insbesondere in der Ausführung als Differenzsensor ist damit eine eindeutige Positionserfassung des Geberelements gewährleistet, das beispielsweise mechanisch mit einem Aktorelement eines Aktuators, dessen Position überwacht werden soll, verbunden ist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Ausrichtungen der

Magnetanordnungen entlang des Geberelements voneinander unterscheiden. Dadurch ist eine eindeutige Positionsbestimmung des Geberelements in der Bewegungsrichtung sicher gewährleistet. Dadurch, dass sich die Ausrichtungen entlang des Geberelements unterscheiden, sind die Magnetfelder auf gleicher Höhe des Geberelements - in Bewegungsrichtung gesehen - unterschiedlich ausgerichtet, wodurch die eindeutige Positionsbestimmung möglich ist.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Magnetanordnungen als

Magnetbahnen an dem Geberelement angeordnet ausgebildet sind. Dort erstrecken sich die Magnetanordnungen jeweils bahnförmig, insbesondere linear, über das Geberelement und können entsprechend in Bewegungsrichtung von den Sensoren sicher detektiert werden.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Magnetanordnungen

nebeneinander auf dem Geberelement angeordnet ausgebildet sind. Damit sind die Magnetanordnungen auf einer Seite des Geberelements nebeneinanderliegend angeordnet, sodass die Sensoren der gleichen Seite des Geberelements zugeordnet sind, um die jeweiligen Magnetfelder zu erfassen. Dadurch wird ein konstruktiv einfaches und kostengünstiges Geberelement realisiert.

Die Sensoren sind bevorzugt jeweils einer der Magnetanordnungen zugeordnet, sodass jeder der Sensoren jeweils eine der Magnetanordnungen überwacht beziehungsweise die Magnetfelder jeweils einer der Magnetanordnungen erfasst. Dadurch ist eine eindeutige Auswertung der Magnetfelder sicher gewährleistet.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Sensoren in Bewegungsrichtung

nebeneinanderliegend angeordnet sind, sodass sie auf gleicher Höhe - in Bewegungsrichtung gesehen - nebeneinanderliegen, um die Magnetfelder zu erfassen. Dadurch ist eine kompakte Ausführungsform der Sensoreinrichtung gewährleistet. Alternativ sind die Sensoren bevorzugt in Bewegungsrichtung versetzt zueinander beziehungsweise beabstandet zueinander angeordnet oder in einem vorgebbaren Messwinkel zur Messrichtung, um ein genaues

Messergebnis zu erzielen.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die Ausrichtung der Magnetfelder schrittweise verändert oder kontinuierlich. Durch die schrittweise Veränderung der Ausrichtung ist eine einfache Ausführungsform der jeweiligen

Magnetanordnung gewährleistet, die auch kostengünstig realisierbar ist.

Insbesondere kann die jeweilige Magnetanordnung dabei durch mehrere

Einzelmagneten hergestellt werden, die hintereinander angeordnet werden/sind. Die kontinuierliche Veränderung der Ausrichtung der Magnetfelder erlaubt eine höhere Auflösung der Sensoreinrichtung und damit eine genaue

Positionsbestimmung und ist beispielsweise durch eine helixförmige

Aufmagnetisierung eines Magnetkörpers möglich und bevorzugt vorgesehen.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweilige Magnetanordnung aus mehreren Magnetelementen gebildet ist. Wie bereits erwähnt, ist hierbei eine kostengünstige Realisierung der jeweiligen Magnetanordnung mit insbesondere schrittweiser Veränderung der Ausrichtung der Magnetfelder möglich. Die Magnetelemente sind dabei bevorzugt an einem Grundkörper des

Geberelements angeordnet, beispielsweise angeklebt oder formschlüssig oder reifschlüssig an dem Grundkörper gehalten. Die einzelnen Magnetelemente können dabei direkt aneinander anliegen oder beabstandet zueinander angeordnet sein, sodass zwischen ihnen ein Spalt, insbesondere Luftspalt, besteht.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweilige Magnetanordnung aus einem unterschiedlich aufmagnetisierten Magnetfeldkörper gebildet ist. Damit ist die jeweilige Magnetanordnung einteilig aus einem Magnetfeldgeber

beziehungsweise Magnetfeldkörper gefertigt, der insbesondere durch die vorteilhafte Aufmagnetisierung eine Veränderung der Ausrichtung der

Magnetfelder entlang seiner Längserstreckung beziehungsweise in

Bewegungsrichtung des Geberelements aufweist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetanordnungen aus einem einzigen

aufmagnetisierten Magnetfeldkörper gebildet sind. Dadurch wird ein besonders kompaktes Geberelement realisiert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sensoreinrichtung beziehungsweise das Geberelement mehr als zwei Magnetanordnungen mit unterschiedlich ausgerichteten Magnetfeldern entlang der Bewegungsrichtung auf.

Besonders bevorzugt ist das Geberelement linear verschiebbar gelagert. Dazu weist die Sensoreinrichtung zweckmäßigerweise ein Gehäuse auf, in welchem das Geberelement verschiebbar gelagert ist, und welches die Sensoren trägt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass das Geberelement drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei dann die Magnetanordnung sich bevorzugt über den Außenumfang eines dann insbesondere kreisförmigen Grundkörpers des Geberelements in

Umfangsrichtung erstrecken. Durch die Sensoreinrichtung ist somit sowohl eine Linearbewegung und/oder Position als auch eine Drehbewegung und/oder - Position (Winkellage) auf vorteilhafte Weise detektierbar. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige

Figur eine vorteilhafte Sensoreinrichtung in einer vereinfachten Darstellung.

Die Figur zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung eine

Sensoreinrichtung 1, die ein Geberelement 2 und zwei Sensoren 3 aufweist. Weiterhin weist die Sensoreinrichtung 1 ein Gehäuse 4 auf, das vorliegend nur teilweise gezeigt ist. Das Gehäuse 4 dient einerseits zum Lagern des

bewegbaren Geberelements 2 und andererseits zum Halten der Sensoren 3, sodass das Geberelement 2 relativ zu den ortsfest beziehungsweise gehäusefest angeordneten Sensoren 3 bewegbar ist. Gemäß dem vorliegenden

Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, dass das Geberelement 2 linear beziehungsweise translatorisch in dem Gehäuse 4 bewegbar ist, wie durch einen Doppelpfeil 5 gezeigt. Das Geberelement 2 ist dabei vorliegend im Wesentlichen stabförmig ausgebildet, und ist in seiner Längserstreckung gemäß Pfeil 5 in dem Gehäuse 4 verschiebbar.

Das Geberelement 2 weist eine erste Magnetanordnung 6 und eine zweite Magnetanordnung 7 auf, die jeweils eine Magnetbahn bilden. Die Magnetbahnen liegen dabei nebeneinander in Bewegungsrichtung des Geberelements 2 gesehen. Jede Magnetanordnung 6, 7 weist gemäß dem vorliegenden

Ausführungsbeispiel mehrere Magnetelemente 6_1, 6_2, 6_3 und 6_4 beziehungsweise 7_1, 7_2, 7_3 und 7_4 auf. Die Magnetelemente 6_1 bis 7_4 sind dabei bevorzugt direkt aneinander befestigt, beispielsweise verklebt, oder an einem gemeinsamen Grundkörper 8, in der Figur nur gestichelt als Option gezeigt, befestigt.

Die Magnetelemente 6_1 bis 7_4 sind dabei derart ausgebildet und ausgerichtet, dass jede Magnetanordnung 6, 7 in Bewegungsrichtung gesehen Magnetfelder mit unterschiedlicher Ausrichtung aufweisen, wie durch Pfeile in der Figur angezeigt. Dabei unterscheiden sich die Ausrichtungen der benachbarten Magnetanordnungen 6 und 7 voneinander, sodass auf gleicher Höhe - in Bewegungsrichtung des Geberelements 2 gesehen - Magnetfelder mit unterschiedlichen Ausrichtungen nebeneinander liegen. Die beiden Sensoren 3 sind in Bewegungsrichtung gesehen nebeneinander angeordnet, sodass der eine Sensor 3 der ersten Magnetanordnung 6 und der zweite Sensor 3 der zweiten Magnetanordnung 7 zugeordnet ist, um das jeweilige Magnetfeld und dessen Ausrichtung zu erfassen.

Ein hier nicht dargestelltes Steuergerät überwacht dabei die Ausgangssignale der Sensoren 3 und führt diese zu einem Summen-Signal oder Differenz-Signal zusammen, um die Position des Geberelements 2 in Bezug auf die Sensoren 3 zu ermitteln. Weil die Magnetanordnungen 6, 7 jeweils unterschiedliche

Ausrichtungen der Magnetfelder voneinander aufweisen, ist eine eindeutige Positionsbestimmung des Geberelements 6 mit hoher Genauigkeit durchführbar. Wird das Geberelement 2 gemäß Pfeil 5 relativ zu den Sensoren 3 bewegt, so verändern sich die von den Sensoren 3 erfassten Magnetfelder und

Magnetfeldausrichtungen aus dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schrittweise gemäß der vier Magnetelemente 6_1 bis 6_4 beziehungsweise 7_1 bis 7_4.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die

Ausrichtung der Magnetfelder in Bewegungsrichtung sich kontinuierlich oder in besonders kleinen Schritten verändert, um eine hochauflösende

Positionsbestimmung zu gewährleisten. Alternativ zu den Magnetanordnungen 6, 7 aus einzelnen Magnetelementen ist es auch denkbar, einen Magnetkörper für jede Magnetanordnung 6, 7 vorzusehen, der derart aufmagnetisiert ist, dass er ein sich in Längserstreckung in seiner Ausrichtung veränderndes Magnetfeld aufweist. Dazu ist beispielsweise der jeweilige Magnetkörper helixförmig aufmagnetisiert.

Die Sensoren 3 sind insbesondere als Hall- oder XMR-Sensoren ausgebildet und bestimmen insbesondere den Differenzwinkel der Magnetfelder an der

Messstelle der Sensoren 3, die wie bereits gesagt nebeneinander

beziehungsweise quer zur Messrichtung angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, hier nicht dargestellt, ist

vorgesehen, dass das Geberelement 2 nicht stabförmig, sondern kreis- scheibenförmig oder kreis-ringförmig ausgebildet ist, wobei die

Magnetanordnung 6, 7 sich über den Außenumfang des Geberelements in Umfangsrichtung erstrecken, sodass mittels des Geberelements 6 eine Drehbewegung oder Drehwinkelposition erfassbar ist.