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EP-4392750-B1 - SENSOR APPARATUS FOR A MOTOR VEHICLE STEERING SYSTEM, STEERING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD FOR PRODUCING A SENSOR APPARATUS

EP4392750B1EP 4392750 B1EP4392750 B1EP 4392750B1EP-4392750-B1

Inventors

  • WENTE, Philipp

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20210825

Claims (15)

  1. Sensor device (4) for a motor vehicle steering system (1), comprising a sensor housing (6) in which an electrical magnetic sensor (7) is arranged and coupled to magnetic flux conductors (5), and wherein the flux conductors (5) can be connected to stator elements (42), wherein the stator elements (42) can be positioned in the magnetic field of a magnet (41) rotatable about an axis (L), the sensor housing (6) being filled with a potting compound (9), characterized in in that the flux conductors (5) are led through through-openings (65) in the sensor housing (6) to the outside, where they are connected to the stator elements (42).
  2. Sensor device according to claim 1, characterized in that the sensor housing (6) comprises a plastic injection-molded part.
  3. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the through-holes (65) are arranged in a bottom (61) of the sensor housing (6) arranged at the bottom.
  4. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow conductors (5) are inserted into the through openings (65) with a precise fit.
  5. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow conductors (5) and the through openings (65) have corresponding sealing elements.
  6. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow conductors (5) are inserted from the inside through the through openings (65).
  7. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow conductors (5) and the through openings (65) have corresponding stop elements.
  8. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the flux conductors (5) have coupling sections (59, 69).
  9. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic sensor (7) is mounted on a printed circuit board (71).
  10. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that a connection cable (73) led out of the sensor housing (6) is connected to the magnetic sensor (7).
  11. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a torque sensor and/or a rotation angle sensor.
  12. A steering system for a motor vehicle, comprising a sensor device according to one of the preceding claims 1 to 11.
  13. Method for manufacturing a sensor device (4), in which a magnetic sensor (7) is magnetically coupled to flux conductors (5) in a sensor housing (6), wherein the flux conductors can be magnetically coupled to stator elements (42) which can be positioned in the magnetic field of a magnet, characterized by the steps: a) Providing a sensor housing having through openings (65), b) inserting flux conductors (5) through the through openings (65), c) positioning a magnetic sensor (7) in the sensor housing (6) for magnetic coupling to the flux conductors (5) passed through the through openings (65), d) filling a liquid, curable potting resin (9) into the sensor housing (6), e) hardening of the potting resin, f) coupling the flux conductors (5) to the stator elements (42).
  14. Method according to claim 13, characterized in that the potting resin is filled in using a low-pressure process.
  15. Method according to one of the claims 13 to 14, characterized in that the through-openings (65) are arranged in a base (61) of the sensor housing (6), which is at the bottom when the liquid potting resin (9) is filled in.

Description

Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Lenksystem, umfassend ein Sensorgehäuse, in dem ein elektrischer Magnetsensor angeordnet und an magnetische Flussleiter angekoppelt ist, wobei die Flussleiter mit Statorelementen verbindbar sind, und wobei die Statorelemente im Magnetfeld eines um eine Achse rotierbaren Magneten positionierbar sind, wobei das Sensorgehäuse mit einer Vergussmasse gefüllt ist. Ein Lenksystem mit einer derartigen Sensorvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Sensorvorrichtung sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Eine derartige Sensorvorrichtung dient in einem elektro-mechanischen Hilfskraft-Lenksystem oder einem Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs zur Erfassung eines manuellen Lenkbefehls. Die Sensorvorrichtung umfasst mindestens einen Drehsensor, welcher bei einer Drehung einer Lenkwelle durch manuelle Betätigung einer Lenkhandhabe die dadurch bewirkte Verdrehung, und zusätzlich oder alternativ das in die Lenkwelle eingebrachte manuelle Lenkmoment erfasst und in elektrische Steuersignale zur Ansteuerung eines elektrischen Lenkantriebs umsetzt, der einen entsprechenden Lenkeinschlag der gelenkten Rädererzeugt. Zur Erfassung des Lenkbefehls sind Drehsensoren mit einer magnetischen Sensorvorrichtung bekannt, welche als Drehmomentsensor oder Drehwinkelsensor ausgebildet sein können, oder als kombinierte Drehmoment- und Drehwinkelsensoren. Eine gattungsgemäße magnetische Sensorvorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der DE 10 2015 122 179 A1 oder der DE 10 2016 124 370 A1 beschrieben. Diese umfasst zwei Statorelemente und einen Magneten, der relativ zu den Statorelementen drehbar angeordnet, und derart ausgestaltet ist, dass er einen von der relativen Winkelorientierung abhängigen Magnetfluss in die Statorelemente einkoppelt. Bei einem Drehmomentsensor ist der Magnet mit einem ersten Lenkwellenteil verbunden, welches über einen Drehstab torsionselastisch mit einem zweiten Lenkwellenteil verbunden ist, an dem die Statorelemente angebracht sind. Durch die Messung des in die Statorelemente eingekoppelten Magnetflusses kann die relative Verdrehung der beiden Lenkwellenteile bestimmt werden, die mit der Größe des eingebrachten Lenkmoments korrespondiert. Zur Realisierung eines Drehwinkelsensors ist es möglich, durch eine drehfeste Fixierung der Statorelemente den Drehwinkel einer relativ dazu drehbaren, einen Magneten aufweisenden Lenkwelle zu bestimmen. Die beiden Statorelemente sind über magnetische Flussleiter an einen magneto-elektrischen Magnetsensor angekoppelt, der beispielsweise ein Hall- oder magnetoresistives (GMR-) Sensorelement umfasst, in dem der über die Flussleiter eingeleitete Magnetfluss in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Die magnetischen Flussleiter sind aus einem magnetisch gut leitfähigen Material ausgebildet, beispielsweise aus Eisenblech. Um eine möglichst effiziente und sichere Übertragung des Magnetflusses von den Statorelementen auf den Magnetsensor durch eine diesbezüglich optimierte magnetische Wirkverbindung zu gewährleisten, ist eine definierte relative Anordnung der Flussleiter und des Magnetsensors erforderlich. Dabei muss eine über die Serienfertigung gleichbleibende, im Betrieb unveränderbare relative räumliche Orientierung sichergestellt sein, wobei Beeinträchtigungen durch externe Einflüsse wie Verunreinigungen oder dergleichen, möglichst vermieden werden sollen. Insbesondere müssen die von dem zu messenden Magnetfluss durchsetzten Übergänge zwischen den Flussleitern und den Statorelementen und dem Magnetsensorelement innerhalb enger Toleranzen definierte magnetische Eigenschaften haben. In dem genannten Stand der Technik ist beschrieben, die Statorelemente, die Flussleiter und den Magnetsensor im durchgehenden Innenraum eines Sensorgehäuses anzubringen. Die Flussleiter sind an den Statorelementen fixiert, und erstrecken sich in dem offenen Innenraum des Sensorgehäuses bis zum Magnetsensor hin. Dadurch wird zwar eine ansatzweise Positionierung der Flussleiter relativ zum Magnetsensor ermöglicht. Nachteilig ist jedoch, dass durch die fixe Verbindung die Ausrichtung mit den Statorelementen und die Montage aufwendig ist, und die magnetische Ankopplung zwischen den Flussleitern und dem Magnetsensor empfindlich gegenüber im Betrieb unvermeidlichen mechanischen Störeinflüssen ist, wie etwa Erschütterungen, Vibrationen und dergleichen. Außerdem ist nicht auszuschließen, dass Verunreinigungen oder Fremdkörper durch die Lagerung des darin drehbar angeordneten Statormoduls in das Sensorgehäuse eindringen und den magnetischen Übergang zwischen Flussleiter und Magnetsensor stören. Eine Sensorvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der WO 2016/175139 A1. Diese ist jedoch aufwendig in der Fertigung und relativ unflexibel im Einsatz. Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufbau z