特開 2022-36038 位置を検出するためのセンサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022036038

(43)【公開日】2022-03-04

(54)【発明の名称】位置を検出するためのセンサー

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/30 20060101AFI20220225BHJP

【ＦＩ】

G01B7/30 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021132831

(22)【出願日】2021-08-17

(31)【優先権主張番号】10 2020 121 895.8

(32)【優先日】2020-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】301042963

【氏名又は名称】ボーンズ・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】ＢＯＵＲＮＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】１２００ ＣＯＬＵＭＢＩＡ ＡＶＥＮＵＥ，ＲＩＶＥＲＳＩＤＥ，ＣＡＬＩＦＯＲＮＩＡ ９２５０７，Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ミュラー ピーター

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA36

2F063BA11

2F063BC04

2F063BD16

2F063CA09

2F063DA01

2F063DA05

2F063EA01

2F063KA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】通路方向に延びる通路上の位置を最小の可能な測定誤差で出力するセンサーを提供する。
【解決手段】センサー９は、トランスミッタ素子１６と、測定トランスデューサ１８と、評価装置２１とを含み、トランスミッタ素子は、少なくとも１つの中心に配置された磁石（３９）と、縁部に配置された２つの磁石（３７）とを有し、磁石（３７，３９）の磁極（３５，３６）は、通路方向（２４）に対して横方向（２２）に整列され、通路方向に変化するトランスミッタ１７によって生成される磁界を発するように設定され、トランスミッタ素子及び測定トランスデューサは、通路方向に互いに対して移動可能であるように配置され、測定信号２０に基づいて、測定トランスデューサとトランスミッタ素子との間の相対位置に依存するセンサー信号（１９）を出力するように設置され、中心に配置された磁石は、縁部に配置された磁石よりも大きな磁束を励起するように配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通路方向（２４）に延びる通路上の位置を検出するためのセンサー（９）であって、 トランスミッタ素子（１６）と、測定トランスデューサ（１８）と、評価装置（２１）とを含み、
前記トランスミッタ素子（１６）は、少なくとも１つの中心に配置された磁石（３９）と、通路方向（２４）に見て中心に配置された磁石（３９）の前後の縁部に配置された２つの磁石（３７）とを有し、磁石（３７、３９）の磁極（３５、３６）は、通路方向（２４）に対して横方向（２２）に整列され、通路方向（２４）に変化するトランスミッタ（１７）によって生成される磁界を発するように設置され、
前記測定トランスデューサ（１８）は、前記測定トランスデューサ（１８）に到達するトランスミッタ（１７）によって生成される磁界に依存する測定信号（２０）を出力するように配置され、前記トランスミッタ素子（１６）及び前記測定トランスデューサ（１８）は、前記通路方向（２４）に互いに対して移動可能であるように配置され、
前記評価装置（２１）は、前記測定信号（２０）に基づいて、前記測定トランスデューサ（１８）と前記トランスミッタ素子（１６）との間の相対位置に依存するセンサー信号（１９）を出力するように設置され、
前記通路方向（２４）に見て、前記中心に配置された磁石（３９）は、前記縁部に配置された磁石（３７）よりも大きな磁束を励起するように配置される、ことを特徴とするセンサー（９）。

【請求項2】

より大きな磁束を励起するための中心に配置された磁石（３９）は、縁部に配置された磁石（３７）のそれぞれよりも、３０％～６０％、好ましくは４０％～５０％、特に好ましくは４４％大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサー（９）。

【請求項3】

通路方向（２４）に見て中心に配置された磁石（３９）の前後に１つの遷移磁石（３８）がトランスミッタ素子（１６）に配置され、その後に、通路方向（２４）に見て縁部に配置された磁石（３７）が続く、ことを特徴とする先行請求項の１つに記載のセンサー（９）。

【請求項4】

前記遷移磁石（３８）は、中心に配置された磁石（３９）よりも小さいか等しく、且つ縁部に配置された磁石（３７）よりも大きい、ことを特徴とする請求項３に記載のセンサー（９）。

【請求項5】

通路方向（２４）に見て位置を検出するための測定範囲は、遷移磁石（３８）の間にある、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサー（９）。

【請求項6】

更なる測定トランスデューサ（１８’）を含み、前記更なる測定トランスデューサ（１８’）は、通路方向（２４）に見て、前記測定トランスデューサ（１８）の前又は後に配置され、且つ前記測定トランスデューサに到達するトランスミッタ（１７）によって生成された磁界に依存する更なる測定信号を出力するように設置され、前記トランスミッタ素子（１６）及び前記更なる測定トランスデューサ（１８’）は、前記通路方向（２４）に互いに対して移動できるように配置され、前記評価装置（２１）は、２つの測定信号（２０）の間の差に基づいて前記センサー信号（１９）を出力するように設置される、ことを特徴とする先行請求項の１つに記載のセンサー（９）。

【請求項7】

前記縁部に配置された前記磁石（３７）の１つは、少なくとも部分的に、位置を検出するための測定範囲にある、ことを特徴とする請求項６に記載のセンサー（９）。

【請求項8】

前記縁部に配置された前述の磁石（３７）及びその隣接する遷移磁石（３８）は、測定範囲にある、ことを特徴とする請求項７に記載のセンサー（９）。

【請求項9】

前記通路方向（２４）は接線方向であるため、検出される位置は角度位置である、ことを特徴とする先行請求項の１つに記載のセンサー（９）。

【請求項10】

駆動方向に移動可能なシャシー（５）と、
前記駆動方向に見て前記シャシー（５）を前でサポートする２つの前輪（３）と、
前記駆動方向に見て前記シャシー（５）を後でサポートする２つの後輪（４）と、
前記前輪（３）を旋回させるために回転軸（８）の周りに操舵シャフト（７、１１）を回転させるための操舵輪（６）と
前記操舵輪（６）に面する前記操舵シャフトの部分（７）と前記前輪に面する前記操舵シャフトの部分（１１）との間の相対位置を検出するための先行請求項の１つに記載のセンサー（９）と、
検出された相対位置に応じて前記前輪（３）の旋回を調整するためのモータ（１５）と、を含むことを特徴とする車両（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通路方向に延びる通路上の位置を検出するためのセンサーと、そのセンサーを備えた車両に関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

通路方向に延びる通路上の位置を検出するためのセンサーを指定することが本発明のタスクであり、このセンサーは、検出される位置を最小の可能な測定誤差で出力する。

【課題を解決するための手段】

【0003】

このタスクは、独立した請求項の特徴によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

【0004】

本発明の一態様によれば、通路方向に延びる通路上の位置を検出するためのセンサーは、トランスミッタ素子と、測定トランスデューサと、評価装置とを含む。前記トランスミッタ素子は、少なくとも１つの中心に配置された磁石と、通路方向に見て中心に配置された磁石の前後の縁部に配置された２つの磁石とを有する。磁石の磁極は、通路方向に対して横方向に整列され、通路方向に変化するトランスミッタによって生成される磁界を発するように設置される。前記測定トランスデューサは、前記測定トランスデューサに到達するトランスミッタによって生成される磁界に依存する測定信号を発するように設置される。前記トランスミッタ素子及び前記測定トランスデューサは、前記通路方向に互いに対して移動できるように配置される。前記評価装置は、前記測定信号に基づいて、前記測定トランスデューサと前記トランスミッタ素子との間の相対位置に依存するセンサー信号を出力するように配置される。中心に配置された磁石は、前記通路方向に見て、前記縁部に配置された磁石よりも大きな磁束を励起するように配置される。

【0005】

指定されたセンサーは、トランスミッタ素子が測定トランスデューサに対して移動するときに測定トランスデューサに到達する磁界のフィールドベクトルが横軸を中心に回転するというアイデア、及び、測定トランスデューサに到達するフィールドベクトルの向きが測定トランスデューサに対するトランスミッタ素子の相対位置、従って検出される位置の決定に適したメジャーであるというアイデアに基づくものである。しかしながら、フィールドベクトルの大きさは、通路上で見ると一定ではない。これらのフィールドベクトルの変動は、最終的に検出される位置の測定誤差につながる。

【0006】

フィールドベクトルの大きさを通路上でできるだけ一定に保つために、できるだけ多くの短い磁極を通路上で前後に並ぶように配置することができる。しかしながら、測定中、通路方向に見てトランスミッタ素子の中央に配置された磁極が、通路方向に見てトランスミッタ素子の端部に配置された磁極よりも長い場合、フィールドベクトルの大きさは、通路上でより一定に保つことができることがわかる。

【0007】

従って、指定されたセンサーは、１つの通路方向に延びる通路上の位置を小さな測定誤差で出力する。フィールドベクトルをできるだけ一定に保つために多数の短距離磁極を配置する必要があるトランスミッタ素子と比較して、指定されたセンサーは磁極を大幅に少なくするため、より安価に、より少ない必要な設置スペースで製造することもできる。

【0008】

指定されたセンサーの実施形態では、より大きな磁束を励起するための中心に配置された磁石は、縁部に配置された各磁石よりも、３０％～６０％、好ましくは４０％～５０％、特に好ましくは４４％大きい。縁部に配置された磁石が通路方向に短すぎると、それらの効果が小さすぎる。それらが長すぎる場合、上述したように、それらの効果は、可能な限り一定のフィールドベクトルを達成できない。所与の構成では、中心に配置された磁石と相互作用する、縁部に配置された磁石の効果は、可能な限り一定のフィールドベクトルを達成するのに最適である。

【0009】

指定されたセンサーの更なる実施形態では、通路方向に見て、中心に配置された磁石の前後に１つの遷移磁石がトランスミッタ素子に配置され、その後に、通路方向に見て縁部に配置された磁石が続く。中心に配置された磁石と相互作用して、遷移磁石は通路を符号化し、通路を介して検出可能な位置よりも高い分解能を提供する。

【0010】

指定されたセンサーの特定の実施形態では、遷移磁石は、中心に配置された磁石よりも小さいか等しいが、縁部に配置された磁石よりも大きい。このようにして、通路上で可能な限り一定のフィールド強度を得るという上記の効果が達成されることが保証される。

【0011】

指定されたセンサーの好ましい実施形態では、通路方向に見て位置を検出するための測定範囲は、遷移磁石の間にある。この実施形態は、フィールド強度ベクトルの大きさが通路方向に見られるトランスミッタ素子の縁部に向かって常に大きく変化するというアイデアに基づいたものである。フィールド強度ベクトルの可能な限り高い恒常性は、主に、通路方向に見られるトランスミッタ素子の中心に向かって達成される。このため、トランスミッタ素子の中心は、指定されたセンサーの後にあるアイデアを利用するのに特に有利な位置である。

【0012】

別の実施形態では、指定されたセンサーは、更なる測定トランスデューサを含む。前記更なる測定トランスデューサは、通路方向に見て、前記測定トランスデューサの前又は後に配置され、且つ前記測定トランスデューサに到達するトランスミッタによって生成された磁界に依存する更なる測定信号を出力するように設置される。前記トランスミッタ素子及び前記更なる測定トランスデューサは、前記通路方向に互いに対して移動できるように配置される。前記評価装置は、２つの測定信号の間の差に基づいて前記センサー信号を出力するように設置される。このようにして、干渉平均値を測定信号からろ過することができ、位置検出の誤差をさらに低減することができる。

【0013】

指定されたセンサーの特に好ましい実施形態では、縁部に配置された磁石の１つは、少なくとも部分的に位置を検出するための測定範囲にある。テストは、この範囲において、前述の差分測定と組み合わせて、指定されたセンサーの誤差を再び大幅に低減できることを示している。

【0014】

指定されたセンサーのまた別の実施形態では、通路方向は接線方向であるので、検出される位置は角度位置である。

【0015】

本発明の別の態様によれば、車両は、駆動方向に移動可能なシャシーと、前記駆動方向に見て前記シャシーを前でサポートする２つの前輪と、前記駆動方向に見て前記シャシーを後でサポートする２つの後輪と、前記前輪を旋回させるために回転軸の周りに操舵シャフトを回転させるための操舵輪と、前記操舵シャフトの前記操舵輪に面する部分と前記操舵シャフトの前記前輪に面する部分との間の相対位置を検出するための前記センサーの１つと、検出された相対位置に応じて前記前輪の旋回を調整するためのモータと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本発明の上述の特性、特徴及び利点、ならびにそれらが達成される方法は、図面に関連してより詳細に説明される実施形態の以下の説明に関連して、より明確になるであろう。

【図1】操舵システムを備えた車両の概略斜視図である。

【図2】図１からの操舵システム用のトルクセンサーとしての適用における、位置を検出するためのセンサーのバージョンの概略図である。

【図3】図１からの操舵システム用のトルクセンサーの部分的な構成の概略図である。

【図4】図２と３のトルクセンサー用の代替可能なトランスミッタ素子のスケッチである。

【図5】図２と３のトルクセンサー用の更に代替可能なトランスミッタ素子のスケッチである。

【図6】図２と３のトルクセンサー用のまた更に代替可能なトランスミッタ素子のスケッチである。

【図7】図３によるトルクセンサーにおけるトランスミッタ素子の測定誤差曲線の図を示す。

【図8】図３によるトルクセンサーの実施形態のスケッチである。

【図9】図３によるトルクセンサーに図６に従って使用されるトランスミッタ素子の測定誤差曲線の図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図面において、同じ技術的要素には同じ参照符号が付されており、一度しか記載されていない。図面は純粋に概略的なものであり、特に、実際の幾何学的な比率を反映していない。

【0018】

操舵システム２を含む車両１の概略斜視図である図１を参照されたい。

【0019】

本実施形態の例では、車両１は、２つの前輪３と２つの後輪４によってサポートされるシャシー５を含む。前輪３は、操舵システム２によって旋回することができるので、車両１はカーブで駆動することができる。

【0020】

操舵システム２は操舵輪６を含む。操舵輪６は、第１操舵シャフト７に装着され、次に第１操舵シャフト７は、回転軸８の周りに枢動可能に装着される。第１操舵シャフト７は、ここでは角度位置の形態の位置を検出するためにセンサー９に案内され、さらに指定されていない方法でトーション要素１０に接続される。第２操舵シャフト１１は、回転軸８上の第１操舵シャフト７の反対側の前記トーション要素１０に接続され、操舵ギア１２で終わる。操舵輪６が操舵トルク１３の形式のトルクで旋回すると、操舵トルク１３は、それに従って、操舵シャフト７と１１を介して操舵ギア１２に伝達され、操舵ギア１２は、それに応じて車輪角１４を有するカーブで前輪３を操舵する。

【0021】

操舵プロセスは、旋回中の第２操舵シャフト１１を支援する補助モータ１５によってサポートされる。この目的のために、操舵トルク１３は、センサー９によって検出された第１操舵シャフト７と第２操舵シャフト１１との間の相対角度位置から導出される。次に、補助モータ１５は、とりわけ、検出された操舵トルク１３に従って、第２操舵シャフト１１を操舵する。

【0022】

上記の角度位置、従って操舵トルク１３を検出するために、センサー９は、第１操舵シャフト７に接続されて磁界１７を誘導する磁気トランスミッタ素子１６を含む。センサー９は、第２操舵シャフト１１に接続された測定トランスデューサ１８をさらに含み、測定トランスデューサ１８は、第２操舵シャフト１１に対する第１操舵シャフト７、従って磁気トランスミッタ素子１６の相対角度位置の関数として、磁気トランスミッタ素子１６から磁界１７を受信し、受信した磁界に依存する測定信号２０を評価装置２１に転送する。よって、測定信号２０は、情報として検出される角度位置を担う。評価装置２１は、測定信号２０に基づいて２つの操舵シャフト７と１１の相互の相対角度位置を決定し、これに依存する、従ってトーション要素１０の弾力により操舵トルク１３にも依存するセンサー信号１９を出力する。よって、センサー信号１９は、検出される操舵トルク１３に直接依存するので、補助モータ１５は、 第２操舵シャフト１１を旋回させるようにこの情報を直接処理することができる。

【0023】

センサー９のバージョンを示す図２を参照されたい。

【0024】

センサー９の説明では、軸方向２２、半径方向２３、及び円周方向２４に跨る円柱座標系内の空間が想定されている。軸方向２２は、回転軸８の方向に揃えられ、円周方向２４は、回転軸８を中心に円周方向に揃えられる。半径方向２３は、回転軸８に対して半径方向に延びる。

【0025】

この円柱座標系では、センサー９は、第１操舵シャフト７のフォースフィット受けのための回転軸８の周りに延びる第１軸受けブシュ２５、第２操舵シャフト１１のフォースフィット受けのための第２軸受けブシュ２６を含む。

【0026】

この場合、第１軸受けブシュ２５は、 例えば接着剤によって磁界トランスミッタ素子１６が取り付けられる保持部材２７を有する。このようにして、磁界トランスミッタ素子１６は、第１操舵シャフト７が第１軸受けブシュ２５に押し込まれたときに、第１操舵シャフト７上に静止して保持される。

【0027】

キャリア２８が、ここではフランジの形で、第２軸受けブシュ２６上に形成される。プリント回路基板ホルダ３０が、軸方向２２に見て反対側の浮動軸受素子３１上にサポートされるピン２９によってキャリア２８上に保持される。プリント回路基板の形態の評価装置２１が、プリント回路基板ホルダ３０に収容され、次に、測定トランスデューサ１８がそれに、例えばはんだ付けによって電気的及び機械的に接続される。測定トランスデューサ１８からの測定信号２０は、電子部品３２によって評価装置２１で処理され、図２ではそれ以上見えないインタフェースを介してセンサー信号１９として補助モータ１５に転送される。

【0028】

センサー９の動作中に第１操舵シャフト７が回転し、回転がトーション要素１０を介して第２操舵シャフト１１に伝達されると、フォースフィットによって第１操舵シャフト７に保持される第１軸受けブシュ２５は、磁界 トランスミッタ素子１６とともに回転し、第２操舵シャフト１１に保持される第２軸受けブシュ２６は、測定トランスデューサ１８とともに回転する。第２操舵シャフト１１の慣性及びトーション要素１０の弾性により、第１操舵シャフト７は、第１操舵シャフト７が旋回するときに、第２操舵シャフト１１に対して捻じれる。その結果、磁界 トランスミッタ素子１６も通路方向として円周方向２４に測定トランスデューサ１８ に関して回転する。

【0029】

磁界トランスミッタ素子１６の磁界１７は、円周方向２４に変化する。従って、磁界 トランスミッタ素子１６が測定トランスデューサ１８に対して回転すると、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７が変化する。測定トランスデューサ１８に対する磁界トランスミッタ素子１６の回転、従って円周方向２４を走る通路上の センサー９によって検出される位置は、トーション要素１０の弾性により操舵トルク１３の大きさに依存するため、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７、測定信号２０、及び最後にセンサー信号１９も、操舵トルク１３の大きさに依存する。

【0030】

磁界トランスミッタ素子１６は、半径方向リング間隔３３で回転軸８を中心に円周方向に案内される磁気リングセグメントの形態で設計される。測定トランスデューサ１８はまた、半径方向リング距離３３が回転軸８からの距離にあるように配置されるので、磁界トランスミッタ素子１６と測定トランスデューサ１８は半径方向に重なる。図２では、半径方向２３の延長におけるこれらの素子の中心は、測定トランスデューサ１８と磁界 トランスミッタ素子１６の半径方向リング距離３３を決定するための基準点として選択された。半径方向の重なりに加えて、磁界トランスミッタ素子１６は、測定トランスデューサ１８から軸方向測定距離３４で配置される。

【0031】

図１から前述した操舵システム用のセンサー９の部分的な構成の概略図を示す図３を参照しながら、磁界トランスミッタ素子１６の構造を以下により詳細に説明する。

【0032】

ここで、磁界トランスミッタ素子１６は、通路方向として円周方向２４に並んだ５つの個別磁石で構成されている。個々の磁石は、北極３５と南極３６の双極子である。双極子は、円周方向２４を横切って軸方向２２に配向され、従って円周方向２４に対して横方向に配向される。円周方向２４における連続する双極子の向きは、それぞれの場合で軸方向２２に反転するので、磁界トランスミッタ素子１６は、円周方向２４に変化するトランスミッタによって生成された磁界を発するように設置される。

【0033】

以下では、円周方向２４に見て外側に位置する個別の磁石は、縁部に配置された磁石３７と呼ばれ、縁部に配置された磁石３７に隣接する個別の磁石は遷移磁石３８と呼ばれる。縁部に配置された磁石３７の反対側にあり且つ遷移磁石３８に接続されたすべての他の個別の磁石は、以下では、中心に配置された磁石３９と呼ばれる。図３の実施形態では、磁界トランスミッタ素子１６は、単一の中心に配置された磁石３９のみを有するが、それに限定されない。

【0034】

図３の実施形態では、個別の磁石３７、３８及び３９は、通路方向として円周方向２４に見て、異なる長さを有する。円周方向２４に見られる中心に配置された磁石３９の長さ４０から始まり、円周方向２４に見られる縁部に配置された２つの磁石３７は、中心に配置された磁石の長さ４０よりも短い長さ４１を有する。中心に配置された磁石３９と縁部に配置された２つの磁石３７が等しく磁化されたと仮定すると、中心に配置された磁石３９は、従って、縁部に配置された２つの磁石３７のいずれよりも大きな磁束を励起する。

【0035】

縁部に配置された磁石３７のより弱い磁束励起は、原理的には、例えば、縁部に配置された磁石３７を中心に配置された磁石３９よりも弱く磁化することによって、別の方法で達成することもできる。中心に配置された磁石３９と比較して、縁部に配置された磁石３７のより弱い磁束励起のための２つの前述の設計の組み合わせも可能である。

【0036】

中心に配置された磁石３９と比較して、縁部に配置された磁石３７の磁束励起を弱める背後にあるアイデアは、図４～６を参照して以下でより詳細に説明される。

【0037】

まず、図４は、すべての個別の磁石３７、３８、３９が同じ磁束を励起する場合を示す。これは、すべての個別の磁石３７、３８、３９が同じ長さを有し、等しく磁化されたことを意味する。これは、磁界トランスミッタ素子１６を均一な標準素子から組み立てることができるので、経済的な観点から望ましい。

【0038】

以上の図１を参照されたい。図１では、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７は、検出される角度位置を説明する測定信号２０における情報を決定することが説明された。この情報は、検出される角度位置にできるだけ線形に関連するべきである。測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７のフェーズ４３は、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４が円周方向２４にわたって一定であるという条件下でのみ、この目的に適していることが証明された。

【0039】

図４は、すべての個別の磁石３７、３８、３９が同じ磁束を励起するが、図３に示すように、中心に配置された磁石３９、２つの遷移磁石３８及び縁部３７に配置された２つの磁石で構成された磁界トランスミッタ素子１６について、円周方向２４にわたって測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４の曲線４５を示す。

【0040】

このような磁界トランスミッタ素子１６が設置スペースを節約するが、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４のコース４５は、円周方向２４のどの点でも一定ではなく、これにより、角度位置が測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７のフェーズ４３を介して検出される場合、測定に明確な非線形性が導入される。これらの非線形性を修正するには、可能であればフィルタが必要であり、それらを実装するにはコンピューティングリソースが必要である。

【0041】

測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４を円周方向２４の一部の領域で一定に保つ方法の１つは図５に示される。この目的のために、図４に示される磁界トランスミッタ素子１６は単に、さらに中心に配置された磁石３９によって補足される。このようにして、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４は、少なくとも円周方向２４に見られる最も内側の中心に配置された磁石３９の領域で一定に保つことができる。これは、図５の磁界トランスミッタ素子１６の上方のコース４５’によって示される。

【0042】

しかしながら、実装には不要な設置スペースが必要である。

【0043】

図２のセンサー９にも実装される代替の解決策は、図６にスケッチされる。ここで、中心に配置された磁石３９は、縁部に配置された磁石３７と比較して、円周方向２４に延びるため、縁部に配置された磁石よりも大きな磁束を励起する。この解決策により、測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４は、中心に配置された磁石３９の領域で一定に保つことができる。これは、図６の磁界トランスミッタ素子１６の上方のコース４５”によって示される。

【0044】

測定トランスデューサ１８に到達する磁界１７の大きさ４４を、円周方向２４に見て非一定の磁束で一定に保つという先に説明したアイデアは、図７に示される測定結果の比較によって以下により詳細に説明する。

【0045】

図７では、誤差値４６は、円周方向２４にわたる座標系でプロットされる。誤差値４６を記録するために、第２操舵シャフト１１は固定され、第１操舵シャフト７は、第２操舵シャフト１１に対して円周方向２４に及び円周方向２４に対して回転する。このようにして、第１と第２操舵シャフト７、１１の間任意の相対角度位置を円周方向２４に設定することができる。

【0046】

誤差値４６は、円周方向２５における２つの操舵シャフト７、１１の間の実際の相対角度位置について、センサー９によって検出されたこの実際の相対角度位置の測定値との差を説明する。

【0047】

図７では、誤差値４６は、図４による磁界トランスミッタ素子１６がセンサー９に使用されたときに生じた破線の誤差曲線４７でプロットされる。この磁界トランスミッタ素子１６では、個別の磁石３７、３８及び３９はそれぞれ円周方向２４に１２°の延長を有し、円周方向２４に６０°の総延長を与えた。磁界トランスミッタ素子１６は、半径方向２３に１５．５ｍｍ～２１．５ｍｍさらに延び、軸方向２２に５ｍｍの高さを有した。測定トランスデューサ１８は、磁界トランスミッタ素子１６の上方において、半径方向２３に１８．５ｍｍ、軸方向２２に１．５ｍｍに配置された。

【0048】

図７では、誤差値４６は、図３による磁界トランスミッタ素子１６がセンサー９に使用されたときに生じた実線の誤差曲線４８でプロットされる。この磁界トランスミッタ素子１６では、中心に配置された磁石３９と遷移磁石３８はそれぞれ、円周方向２４に１２°の延長を有し、縁部に配置された磁石３７はそれぞれ９°の延長を有し、再び円周方向２４に５４°の総延長を与えた。破線の誤差曲線４７の検出に関して、磁界トランスミッタ素子１６は半径方向２３に１５．５ｍｍ～２１．５ｍｍさらに延び、軸方向２２に５ｍｍの高さを有した。測定トランスデューサ１８は、磁界トランスミッタ素子１６の上方において、半径方向２３に１８．５ｍｍ、軸方向２２に１．５ｍｍに配置された。

【0049】

破線の誤差曲線４７と実線の誤差曲線４８の間の差が点線の差曲線４９で示される。

【0050】

２つの誤差曲線４７と４８の比較、及び差分曲線４９から、中心に配置された磁石３９と比較して縁部に配置された磁石３７を短くした磁界トランスミッタ素子１６は、比較的小さな測定誤差で非常に大きな角度範囲にわたって使用できることがすぐに明らかである。それにより、このような磁界トランスミッタ素子１６は、円周方向２４にさらにコンパクトになるように設計される。

【0051】

図８と９は、図３～６において差分測定で説明された磁界トランスミッタ素子１６の効果を説明するために使用される。この目的のために、図３からの構成は、測定トランスデューサ１８から円周方向２４に３０°で離間された更なる測定トランスデューサ１８’によって延長される。図３からのすべての他の構成、特に幾何学的寸法は保持されている。

【0052】

差分測定では、一方の測定トランスデューサ１８の測定信号２０を、他方の測定トランスデューサ１８’の測定信号から差し引き（図示せず）、センサー信号１９を決定する。図７と同様に、２つの操舵シャフト７、１１の間の相対角度位置の差分測定のための誤差曲線４７と４８及び差分曲線４９が図９にプロットされる。

【0053】

誤差曲線４７と４８及び差分曲線４９から、縁部に配置された磁石３７に向かって回転方向２４に見られる後の遷移磁石３８の領域での誤差は、磁束の減衰した縁部に配置された磁石３７を備えた磁界トランスミッタ素子１６の使用によって、ほぼ相殺できることがすぐに明らかである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】