DE102021117890A1 - Inductive linear position sensor and vehicle with an inductive linear position sensor - Google Patents

Inductive linear position sensor and vehicle with an inductive linear position sensor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Induktiven Linearwegsensor zum Aufnehmen einer Position eines beweglichen Messziels, mit einem Grundkörper, einer Sendespule und zumindest einer entlang des Messweges angeordneten ersten Empfangsspule, wobei die erste Empfangsspule einen ersten Empfangsspulenstrang und einen zweiten Empfangsspulenstrang aufweist, welche jeweils einen getrennt voneinander entlang des Messweges jeweils im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion angeordneten Verlauf aufweisen und damit eine Induktionsfläche oder mehrere Induktionsflächen aufspannen, und die Position des Messzieles gegenüber dem Grundkörper mittels eines elektromagnetischen Anregens des Messziels mit der Sendespule sowie einem elektromagnetischen Auslesens einer von der Position des Messziels abhängigen elektromagnetischen Reaktion des Messziels mittels der ersten Empfangsspule erfolgt, wobei der erste Empfangsspulenstrang der ersten Empfangsspule und/oder der zweite Empfangsspulenstrang der ersten Empfangsspule gegenüber dem Verlauf gemäß der elementaren trigonometrischen Funktion in einem ersten Endbereich und/oder in einem zweiten Endbereich des Messweges in Richtung einer Mittelachse eingeschnürt angeordnet ist oder sind, sodass die Induktionsfläche oder eine der Induktionsflächen zwischen dem ersten Empfangsspulenstrang und dem zweiten Empfangsspulenstrang zum Dämpfen der von der Position des Messziels abhängigen elektromagnetischen Reaktion im ersten Endbereich des Messweges und/oder im zweiten Endbereich des Messweges reduziert ist oder sind.The invention relates to an inductive linear displacement sensor for recording a position of a movable measurement target, with a base body, a transmission coil and at least one first reception coil arranged along the measurement path, the first reception coil having a first reception coil train and a second reception coil train, each of which is separated from one another along the measurement path each have a course arranged essentially according to an elementary trigonometric function and thus span an induction surface or several induction surfaces, and the position of the measurement target relative to the base body by means of an electromagnetic excitation of the measurement target with the transmission coil and an electromagnetic readout of an electromagnetic field dependent on the position of the measurement target The measurement target reacts by means of the first reception coil, the first reception coil train being the first reception coil and/or the second reception coil train of the first receiving coil is or are arranged constricted in relation to the course according to the elementary trigonometric function in a first end area and/or in a second end area of the measurement path in the direction of a central axis, so that the induction surface or one of the induction surfaces between the first receiving coil train and the second receiving coil train for Dampening of the position of the measurement target dependent electromagnetic reaction in the first end of the measurement path and / or in the second end of the measurement path is reduced or are.

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Linearwegsensor zum Aufnehmen einer Position eines entlang eines Messweges beweglichen Messziels, mit einem Grundkörper, einer entlang des Messweges angeordneten Sendespule und zumindest einer entlang des Messweges angeordneten ersten Empfangsspule, wobei die erste Empfangsspule einen ersten Empfangsspulenstrang und einen zweiten Empfangsspulenstrang aufweist und der erste Empfangsspulenstrang und der zweite Empfangsspulenstrang jeweils einen getrennt voneinander entlang des Messweges jeweils im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion angeordneten Verlauf aufweisen und damit eine Induktionsfläche oder mehrere Induktionsflächen aufspannen, und die Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper mittels eines elektromagnetischen Anregens des Messziels mit der Sendespule sowie einem elektromagnetischen Auslesens einer von der Position des Messziels abhängigen elektromagnetischen Reaktion des Messziels mittels der ersten Empfangsspule erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, oder allgemein ein mechatronisches System, welches sich beispielsweise in einem Fahrzeug befindet, mit einem induktiven Linearwegsensor gemäß der obig bezeichneten Art.The invention relates to an inductive linear displacement sensor for recording a position of a measurement target movable along a measurement path, having a base body, a transmission coil arranged along the measurement path and at least one first reception coil arranged along the measurement path, the first reception coil having a first reception coil train and a second reception coil train and the first receiving coil train and the second receiving coil train each have a course arranged separately from one another along the measurement path, each essentially according to an elementary trigonometric function, and thus span an induction surface or several induction surfaces, and the position of the measurement target relative to the base body by means of electromagnetic excitation of the measurement target with the Transmission coil and an electromagnetic readout of a dependent on the position of the measurement target electromagnetic response of the measurement target by means of the first rec ang coil takes place. Furthermore, the invention relates to a vehicle, or in general a mechatronic system, which is located in a vehicle, for example, with an inductive linear displacement sensor of the type described above.

Bekannte induktive Linearwegsensoren der bezeichneten Art werden beispielsweise zum Aufnehmen einer Position einer Lenkung, insbesondere einer Vorderachslenkung oder einer Hinterachslenkung für ein Fahrzeug verwendet. Dabei wird die Position eines Messzieles gegenüber dem Linearwegsensor ermittelt und daraus ein Rückschluss auf einen Lenkeinschlag gezogen.Known inductive linear displacement sensors of the type described are used, for example, to record a position of a steering system, in particular a front-axle steering system or a rear-axle steering system for a vehicle. The position of a measurement target in relation to the linear displacement sensor is determined and a conclusion about a steering angle is drawn from this.

Solche induktiven Linearwegsensoren sind unter anderem auch in redundantem Aufbau bekannt, sodass ein entsprechendes Sicherheitslevel für den sicheren Betrieb einer entsprechenden Lenkung eingehalten werden kann.Such inductive linear displacement sensors are also known, inter alia, in a redundant structure, so that a corresponding safety level for the safe operation of a corresponding steering system can be maintained.

Insbesondere bei induktiven Linearwegsensoren mit gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion angeordneten Verläufen entsprechender Empfangsspulenstränge kann es im Endbereich des Sensors dazu kommen, dass ein aufgenommenes Signal des Messzieles nicht mehr im Wesentlichen linear oder sogar übermäßig nichtlinear verläuft und damit weitere elektronische Bauteile, welche zur Weiterverarbeitung der entsprechenden Signale verwendet werden, beispielsweise in Sättigung laufen oder nicht mehr zuverlässig arbeiten. Es kommt hierbei insbesondere zu einer veränderten Signalamplitude und/oder zu einem Signalamplituden-offset, insbesondere bei Abwesenheit und/oder übermäßiger Verschiebung des Messzieles.In particular in the case of inductive linear displacement sensors with courses of corresponding receiving coil strands arranged according to an elementary trigonometric function, it can happen in the end area of the sensor that a recorded signal of the measurement target is no longer essentially linear or even extremely non-linear and thus further electronic components, which are required for further processing of the corresponding Signals are used, for example run into saturation or no longer work reliably. This results in particular in a changed signal amplitude and/or in a signal amplitude offset, in particular in the absence and/or excessive displacement of the measurement target.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the invention is to improve the prior art.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen induktiven Linearwegsensor gemäß Anspruch 1.The task is solved by an inductive linear position sensor according to claim 1.

Das Einschnüren des entsprechenden ersten Empfangsspulenstrangs und/oder des entsprechenden zweiten Empfangsspulenstrangs im jeweiligen Endbereich bewirkt, dass eine Signalveränderung aufgrund der reduzierten Induktionsfläche abgedämpft ist, sodass beispielsweise ein Begradigen eines Messsignals oder ein Verhindern eines Herauslaufens des Messsignals aus einem durch weitere Bauteile oder nachgelagerte Elektronik verwertbaren Bereich gedämpft wird.The constriction of the corresponding first receiving coil train and/or the corresponding second receiving coil train in the respective end area causes a signal change due to the reduced induction surface to be damped, so that, for example, a measurement signal is straightened or the measurement signal is prevented from escaping from a signal that can be used by other components or downstream electronics area is attenuated.

Insbesondere kann damit verhindert werden, dass beispielsweise ein nachgelagerter Schaltkreis durch Randeffekte, welche in entsprechenden Endbereichen auftreten, außerhalb eines Messbereiches läuft oder beispielsweise in Sättigung geführt wird, sodass ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung kein Messignal mehr aufgenommen werden könnte.In particular, this can prevent a downstream circuit from running outside a measurement range or being led to saturation, for example, due to edge effects that occur in corresponding end areas, so that a measurement signal could no longer be recorded without the configuration according to the invention.

Folgende Begriffe seien an dieser Stelle erläutert:The following terms are explained here:

Ein „induktiver Linearwegsensor“ ist ein Messelement, ein Sensor oder ein anderes elektrisches oder elektronisches Element, welches dazu geeignet ist, entsprechende Sensorsignale in elektrischer oder elektronischer Form zu generieren, um beispielsweise einen Linearweg eines Messziels aufzunehmen. Ein solcher induktiver Linearwegsensor weist dabei beispielsweise Spulen auf, mittels welcher eine elektromagnetische Reaktion aufgenommen werden kann. Zudem kann ein solcher induktiver Linearwegsensor auch eine Spule oder mehrere Spulen zum Anregen beispielsweise eines Messzieles umfassen.An “inductive linear path sensor” is a measuring element, a sensor or another electrical or electronic element which is suitable for generating corresponding sensor signals in electrical or electronic form, for example in order to record a linear path of a measurement target. Such an inductive linear displacement sensor has coils, for example, by means of which an electromagnetic reaction can be recorded. In addition, such an inductive linear displacement sensor can also include a coil or multiple coils for exciting a measurement target, for example.

Eine „Position entlang eines Messweges“ ist dabei ein Ort, insbesondere ein relativer Ort, in Bezug zu beispielsweise einer Längsachse oder einer Messachse des induktiven Linearwegsensors, welcher relativ oder auch absolut angegeben werden kann.A “position along a measurement path” is a location, in particular a relative location, in relation to, for example, a longitudinal axis or a measurement axis of the inductive linear displacement sensor, which can be specified in relative or absolute terms.

Ein „Messziel“ ist beispielsweise ein flächiges Stück Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, welches von beispielsweise elektromagnetischen Feldern der Sendespule angeregt wird und dann eine elektromagnetische Wirkung, verstärkend oder auch abschirmend, auf eine oder mehrere Empfangsspulen entfaltet, sodass beispielsweise ein elektrisches oder auch elektromagnetisches Verhalten einer oder mehrerer Empfangsspulen so verändert wird, dass diese Veränderung als Messsignal des induktiven Linearwegsensors aufnehmbar ist. Dabei kommt es beispielsweise zu einem Ausblenden eines ohne das Messziel messbaren Signals an der entsprechenden Stelle der jeweiligen Empfangsspule. Ein solches Messziel kann allerdings auch jede andere Anordnung sein, welche elektromagnetische Signale aufnehmen, umwandeln und/oder weitergeben kann.A "measurement target" is, for example, a flat piece of metal, in particular steel or aluminum, which is excited by, for example, electromagnetic fields from the transmitting coil and then has an electromagnetic effect, amplifying or shielding, on one or more receiving coils, so that, for example, an electrical or electromagnetic Behavior of one or more receiving coils is changed so that this change can be recorded as a measurement signal of the inductive linear displacement sensor. In this case, for example, a signal that can be measured without the measurement target is masked out at the corresponding point of the respective receiving coil. However, such a measurement target can also be any other arrangement that can record, convert and/or pass on electromagnetic signals.

Ein „Grundkörper“ ist beispielsweise ein Gehäuse, ein Rahmen oder auch eine andere stützende Anordnung des induktiven Linearwegsensors, welche dazu geeignet ist, übrige Bestandteile zu halten, zu stützen und/oder aufzunehmen. Beispielsweise ist ein solcher Grundkörper ein Spritzgussbauteil oder eine Leiterplatine (PCB, printed circuit board) aus Kunststoff, in welchem insbesondere entsprechende Spulen aufgenommen, aufgedruckt oder direkt mit eingespritzt sein können.A "base body" is, for example, a housing, a frame or another supporting arrangement of the inductive linear displacement sensor, which is suitable for holding, supporting and/or accommodating other components. For example, such a base body is an injection-molded component or a circuit board (PCB, printed circuit board) made of plastic, in which in particular corresponding coils can be accommodated, printed on or injected directly.

Eine „Sendespule“ ist beispielsweise eine ringförmige, ovale oder auch anders geformte Anordnung aus insbesondere konzentrischen Leiterbahnen, welche geeignet ist, damit eine Spulenfläche, nämlich eine Induktionsfläche, aufzuspannen, sodass bei einem Anlegen einer Spannungsveränderung, insbesondere einer Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 1 MHz bis 100MHz, an die Sendespule ein entsprechendes zeitveränderliches elektromagnetisches Signal ausgesendet wird, welches dann beispielsweise vom Messziel aufgenommen werden kann. Eine Anordnung dieser Sendespule „entlang des Messweges“ beschreibt dabei den Umstand, dass beispielsweise die Sendespule eine Induktionsfläche aufspannt, welche insbesondere mindestens den kompletten Messweg des induktiven Linearwegsensors überspannt und damit ein Anregen des Messzieles entlang des vollständigen Messweges ermöglicht.A "transmitting coil" is, for example, a ring-shaped, oval or other shaped arrangement of in particular concentric conductor tracks, which is suitable for spanning a coil surface, namely an induction surface, so that when a voltage change is applied, in particular an AC voltage with a frequency of, for example, 1 MHz to 100MHz, a corresponding time-varying electromagnetic signal is sent to the transmission coil, which can then be picked up by the measurement target, for example. An arrangement of this transmitter coil "along the measurement path" describes the fact that, for example, the transmitter coil spans an induction surface, which in particular spans at least the entire measurement path of the inductive linear displacement sensor and thus enables the measurement target to be excited along the entire measurement path.

Eine „Empfangsspule“ beschreibt eine entsprechende Anordnung einer Leiterbahn oder mehrerer Leiterbahnen, wobei mittels der ersten Empfangsspule eine Induktionsfläche aufgespannt wird, also die Empfangsspule derart geometrisch angeordnet ist, dass zwischen den jeweiligen Leiterbahnen eine entsprechende Fläche aufgespannt wird. Eine solche Empfangsspule weist dabei beispielsweise einen ersten Empfangsspulenstrang und einen zweiten Empfangsspulenstrang auf, wobei ein jeweiliger Empfangsspulenstrang eine auf beispielsweise einer jeweiligen Seite einer Mittelachse oder auf einer jeweiligen Seite des Messweges angeordnete Leiterbahnen beschreibt. Ein solcher erster Empfangsspulenstrang und zweiter Empfangsspulenstrang ist dabei so geometrisch getrennt voneinander angeordnet, dass eine entsprechende Induktionsfläche, nämlich die Fläche zwischen den jeweiligen Empfangsspulensträngen, aufgespannt wird.A "receiving coil" describes a corresponding arrangement of a conductor track or several conductor tracks, with the first receiving coil spanning an induction surface, i.e. the receiving coil being arranged geometrically in such a way that a corresponding surface is spanned between the respective conductor tracks. Such a receiving coil has, for example, a first receiving coil train and a second receiving coil train, with a respective receiving coil train describing a conductor track arranged, for example, on a respective side of a central axis or on a respective side of the measurement path. Such a first receiving coil strand and a second receiving coil strand are arranged geometrically separate from one another in such a way that a corresponding induction surface, namely the surface between the respective receiving coil strands, is spanned.

Ein Verlauf des jeweiligen Empfangsspulenstrangs entlang des Messweges jeweils im Wesentlichen entlang eines gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion angeordneten Verlaufes beschreibt dabei, dass entsprechende Empfangsspulenstränge dabei auch entlang des Messweges getrennt voneinander, jedoch jeweils auf unterschiedlichen Seiten des Messweges angeordnet verlaufen können. Kennzeichnend für eine „im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion“ verlaufenden Anordnung ist dabei der Umstand, dass eine mäandernde Anordnung gewählt wird, beispielsweise in etwa gemäß einer trigonometrischen Funktion, wie beispielsweise einer Sinusfunktion oder einer Cosinusfunktion, jedoch auch in anders gearteten Funktion. „Im Wesentlichen“ beschreibt dabei, dass keine mathematisch exakte trigonometrisch Funktion abgebildet sein muss, sondern auch eine andere, mäandernde, beispielsweise verrundete Funktion, die einer trigonometrischen Funktion dem Verlauf nach ähnelt, abgebildet sein kann.A course of the respective receiving coil strand along the measurement path, in each case essentially along a course arranged according to an elementary trigonometric function, describes that corresponding receiving coil strands can also run separately from one another along the measurement path, but can each be arranged on different sides of the measurement path. Characteristic of an arrangement running “substantially according to an elementary trigonometric function” is the fact that a meandering arrangement is selected, for example roughly according to a trigonometric function, such as a sine function or a cosine function, but also in other types of functions. “Essentially” describes that a mathematically exact trigonometric function does not have to be mapped, but that another, meandering, rounded function, for example, which resembles a trigonometric function in terms of its progression, can also be mapped.

Eine „Induktionsfläche“ ist eine jeweilige zwischen den jeweiligen Empfangsspulensträngen aufgespannte geometrische Fläche, welche in Zusammenhang mit einer elektrischen Anregung der entsprechenden Empfangsspule ein induktives Zusammenwirken der jeweiligen Empfangsspule mit dem Messziel ermöglicht. Eine Solche Induktionsfläche kann auch als „Spulenfläche“ bezeichnet werden.An "induction surface" is a respective geometric surface spanned between the respective receiving coil strands, which, in connection with an electrical excitation of the corresponding receiving coil, enables an inductive interaction of the respective receiving coil with the measurement target. Such an induction surface can also be referred to as a "coil surface".

Ein „elektromagnetisches Anregen“ des Messziels beschreibt das oben schon bezeichnete Anregen des Messzieles mittels beispielsweise einer Wechselspannung, welche an der Sendespule angelegt wird, sodass elektromagnetische Felder auf das Messziel übergehen und im Messziel auf Grund der elektrischen Leitfähigkeit im Messziel Wirbelströme induzieren, welche wiederum ein Magnetfeld induzieren. Dieses induzierte Magnetfeld kann dann beispielsweise mittels eines „elektromagnetischen Auslesens“ durch die entsprechende Empfangsspule erfolgen, indem nämlich beispielsweise ein entsprechendes elektrisches Signal in der Empfangsspule erzeugt oder auch ein elektrisches Schwingverhalten der Empfangsspule durch ein entsprechend induziertes Magnetfeld des Messziels verändert wird. Dieses Signal oder auch diese Veränderung kann dann mittels einer äußeren Sensorik oder äußeren Elektronik ausgelesen werden. Dieses Induzieren eines Magnetfelds durch das Messziel oder auch ein Abschirmen des Magnetfeldes für die jeweilige Empfangsspule ist ein Beispiel für eine „von der Position des Messziels abhängigen elektromagnetischen Reaktion“ des Messziels. Durch den mäandernden, insbesondere im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion angeordneten Verlauf wird dabei abhängig von der Position des Messziels gegenüber der entsprechenden Empfangsspule eine unterschiedliche elektromagnetische Reaktion hervorgerufen, da das Messziel über beziehungsweise in Bezug zu unterschiedlichen Induktionsflächenbereichen bewegt wird und damit auch eine unterschiedliche Reaktion ausgelesen werden kann."Electromagnetic excitation" of the measurement target describes the above-mentioned excitation of the measurement target, for example by means of an alternating voltage, which is applied to the transmitter coil, so that electromagnetic fields are transferred to the measurement target and induce eddy currents in the measurement target due to the electrical conductivity in the measurement target, which in turn induce magnetic field. This induced magnetic field can then take place, for example, by means of an "electromagnetic readout" by the corresponding receiving coil, for example by generating a corresponding electrical signal in the receiving coil or by changing an electrical oscillation behavior of the receiving coil by a correspondingly induced magnetic field of the measurement target. This signal or this change can then be read out by means of an external sensor system or external electronics. This induction of a magnetic field by the measurement target or a shielding of the magnetic field for the respective receiving coil is an example of an "electromagnetic reaction dependent on the position of the measurement target" of the measurement target. Due to the meandering course, which is in particular arranged essentially according to an elementary trigonometric function, it becomes dependent on the position of the measurement target a different electromagnetic reaction is caused compared to the corresponding receiving coil, since the measurement target is moved over or in relation to different induction surface areas and a different reaction can therefore also be read out.

Ein „Endbereich“ beschreibt einen entlang des Messweges oder einer Mittelachse parallel zum Messweg verlaufenden Bereich an einem jeweiligen Ende des Messweges. Beispielsweise ist ein solcher Endbereich am Grundkörper eines längs ausgerichteten induktiven Linearwegsensors an einem jeweiligen Anfang und einem jeweiligen Ende angeordnet, also an einem beispielsweise weitesten Ausschlag oder einer weitesten Position des Messziels in einer und/oder einer entgegengesetzten Richtung gegenüber dem induktiven Linearwegsensor.An “end area” describes an area running along the measurement path or a central axis parallel to the measurement path at a respective end of the measurement path. For example, such an end area is arranged on the base body of a longitudinally aligned inductive linear displacement sensor at a respective beginning and a respective end, i.e. at a furthest deflection or a furthest position of the measurement target in one and/or an opposite direction compared to the inductive linear displacement sensor.

Eine „Mittelachse“ beschreibt dabei eine, beispielsweise geometrische, Längsachse des induktiven Linearwegsensors, welche im Wesentlichen entlang des Messweges verläuft. „Im Wesentlichen“ beschreibt dabei nicht den exakt parallelen oder exakt mit dem Messweg angeordneten Verlauf der Mittelachse, sondern sinnvolle technische Abweichungen von beispielsweise +5° bis -5° oder auch entsprechend entsprechendem Versatz gegenüber einer Achse des Messweges von beispielsweise bis zu 15 % gegenüber einer Breite des induktiven Linearwegsensors.A “central axis” describes a longitudinal axis, for example a geometric one, of the inductive linear displacement sensor, which essentially runs along the measurement path. "Essentially" does not describe the course of the central axis that is exactly parallel or arranged exactly with the measuring path, but sensible technical deviations of, for example, +5° to -5° or also a corresponding offset in relation to an axis of the measuring path of, for example, up to 15% a width of the inductive linear displacement sensor.

„Eingeschnürt“ beschreibt dabei den Umstand, dass der entsprechende Empfangsspulenstrang näher in Richtung der Mittelachse verläuft als dies durch den Verlauf gemäß der elementaren trigonometrischen Funktion sonst an dieser Stelle bezogen auf die Längsausdehnung, nämlich bezogen auf den Messweg, des induktiven Linearwegsensors der Fall wäre. Mittels eines solchen Einschnürens wird damit die jeweilige Induktionsfläche zwischen dem ersten Empfangsspulenstrang und dem zweiten Empfangsspulenstrang reduziert, sodass eine kleinere Reduktionsfläche gegenüber einem ohne die Einschnürung vorliegenden üblichen Verlauf des jeweiligen Empfangsspulenstrangs vorliegt."Constricted" describes the fact that the corresponding receiving coil strand runs closer to the central axis than would otherwise be the case at this point due to the course according to the elementary trigonometric function in relation to the longitudinal extension, namely in relation to the measuring path, of the inductive linear displacement sensor. By means of such a constriction, the respective induction surface between the first receiving coil train and the second receiving coil train is reduced, so that there is a smaller reduction area compared to a typical course of the respective receiving coil train without the constriction.

Durch diese geometrische Anordnung des jeweiligen Empfangsspulenstrangs erfolgt ein „Dämpfen“ der von der Position des Messziels abhängigen elektromagnetischen Reaktion im jeweiligen Endbereich des Messweges, nämlich ein Verändern eines Verlaufes eines entsprechenden Messsignals derart, dass beispielsweise eine übermäßige sensorische Reaktion in Bezug auf ein erzeugtes Messsignal abgemildert wird, und damit ein beispielsweise Überlaufen einer entsprechenden Ausleseelektronik durch z.B. das Erreichen einer Sättigung verhindert wird. Hierbei kann beispielsweise eine Abweichung von der Linearität einer Signalamplitude unter einem Wert von 10% gegenüber einer linearen Signalamplitude erreichet werden, wenn dies beispielsweise durch Betriebsgrenzen einer Ausleseelektronik vorgegeben ist.This geometric arrangement of the respective receiving coil strand results in a "dampening" of the electromagnetic reaction, which is dependent on the position of the measurement target, in the respective end area of the measurement path, namely a change in the course of a corresponding measurement signal in such a way that, for example, an excessive sensory reaction in relation to a measurement signal generated is mitigated and thus, for example, an overflow of a corresponding readout electronics due to e.g. reaching saturation is prevented. In this case, for example, a deviation from the linearity of a signal amplitude below a value of 10% compared to a linear signal amplitude can be achieved if this is specified, for example, by operating limits of readout electronics.

Um den induktiven Linearwegsensor sicher so zu gestalten, dass eine absolute Bestimmung der Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper des induktiven Linearwegsensors möglich ist, weist der induktive Linearwegsensor eine zweite Empfangsspule, eine dritte Empfangsspule, eine vierte Empfangsspule und/oder eine weitere Empfangsspule mit einem jeweiligen ersten Empfangsspulenstrang und einem jeweiligen zweiten Empfangsspulenstrang auf, wobei der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang so ausgestaltet sind, dass der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang getrennt voneinander entlang des Messweges jeweils im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion verlaufend angeordnet sind und damit eine Induktionsfläche oder jeweils mehrere Induktionsflächen aufspannen, und die Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper mittels eines elektromagnetischen Anregens des Messziels mit der Sendespule sowie einem elektromagnetischen Auslesens einer von der Position des Messzieles abhängigen elektromagnetischen Reaktion des Messziels mittels der ersten Empfangsspule, der zweiten Empfangsspule, der dritten Empfangsspule, der vierten Empfangsspule und/oder der weiteren Empfangsspule erfolgt, wobei der jeweilige erste Empfangsspulenstrang oder der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang der ersten Empfangsspule, der zweiten Empfangsspule, der dritten Empfangsspule, der vierten Empfangsspule und/oder der weiteren Empfangsspule gegenüber dem Verlauf der elementaren trigonometrischen Funktion in einem ersten Endbereich und/oder in einem zweiten Endbereich des Messweges in Richtung einer Mittelachse eingeschnürt angeordnet ist oder sind, sodass die Induktionsfläche oder eine der Induktionsflächen zwischen dem jeweiligen ersten Empfangsspulenstrang und dem jeweiligen zweiten Empfangsspulenstrang zum Dämpfen der von der Position des Messziels abhängigen elektromagnetischen Reaktion im ersten Endbereich des Messweges und/oder im zweiten Endbereich des Messweges reduziert ist.In order to design the inductive linear displacement sensor in such a way that an absolute determination of the position of the measurement target relative to the base body of the inductive linear displacement sensor is possible, the inductive linear displacement sensor has a second receiving coil, a third receiving coil, a fourth receiving coil and/or a further receiving coil with a respective first receiving coil train and a respective second receiving coil train, wherein the respective first receiving coil train and the respective second receiving coil train are designed in such a way that the respective first receiving coil train and the respective second receiving coil train are arranged separately from one another along the measurement path, each running essentially according to an elementary trigonometric function and thus span an induction surface or several induction surfaces, and determine the position of the measurement target in relation to the base body by means of electromagnetic excitation of the measurement target with the S end coil and an electromagnetic readout of an electromagnetic reaction of the measurement target that is dependent on the position of the measurement target by means of the first reception coil, the second reception coil, the third reception coil, the fourth reception coil and/or the further reception coil, with the respective first reception coil train or the respective second reception coil train of the first receiving coil, the second receiving coil, the third receiving coil, the fourth receiving coil and/or the further receiving coil is or are arranged constricted in relation to the profile of the elementary trigonometric function in a first end area and/or in a second end area of the measuring path in the direction of a central axis , So that the induction surface or one of the induction surfaces between the respective first receiving coil train and the respective second receiving coil train for damping the dependent on the position of the measurement target electromagnetic reaction in is reduced in the first end area of the measurement path and/or in the second end area of the measurement path.

Dabei kann die zweite Empfangsspule, die dritte Empfangsspule, die vierte Empfangsspule und/oder die weitere Empfangsspule jeweils analog zur ersten Empfangsspule geometrisch ausgestaltet sein, es ist jedoch auch jede andere geometrische Ausgestaltung, insbesondere ein jeweils anderer Verlauf der Empfangsspulenstränge, möglich. Somit kann durch eine beispielsweise Verlagerung der entsprechenden Empfangsspulen gegeneinander entlang des Messweges eine Überlagerung von entsprechenden Signalen der jeweiligen Empfangsspulen genutzt werden, um ein absolutes Messsignal zu erzeugen, sodass eine absolute Position des Messziels gegenüber dem induktiven Linearwegsensor ausgelesen werden kann. Zudem kann durch mehrere Empfangsspulen oder mehrere Paare oder Gruppen von Empfangsspulen eine Redundanz innerhalb eines induktiven Linearwegsensors geschaffen werden, in dem die Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper des induktiven Linearwegsensors mittels mehrerer Spulen und/oder mehrerer Spulengruppen oder Spulenpaare aufgenommen wird, sodass bei Ausfall einer Empfangsspule oder mehrerer Empfangsspulen trotzdem noch sicher ein Signal aufgenommen werden kann. Dies ist insbesondere bei der Verwendung in sicherheitskritischen Systemen notwendig.The second receiving coil, the third receiving coil, the fourth receiving coil and/or the further receiving coil can each be configured geometrically analogous to the first receiving coil, but any other geometric configuration is also possible, in particular a different course of the receiving coil strands. Thus, by shifting the corresponding receiving coils relative to one another along the measurement path, for example, a superimposition of ent Speaking signals of the respective receiving coils are used to generate an absolute measurement signal, so that an absolute position of the measurement target relative to the inductive linear displacement sensor can be read. In addition, multiple receiving coils or multiple pairs or groups of receiving coils can create redundancy within an inductive linear displacement sensor, in which the position of the measurement target relative to the base body of the inductive linear displacement sensor is recorded using multiple coils and/or multiple coil groups or coil pairs, so that if one Receiving coil or multiple receiving coils still safely a signal can be picked up. This is particularly necessary when used in safety-critical systems.

Ein entsprechendes Einschnüren des jeweiligen Empfangsspulenstrangs der jeweiligen Empfangsspule kann dann für exakt die Empfangsspule oder exakt die Empfangsspulen erfolgen, bei denen beispielsweise ein nicht linearer Effekt einer Positionsveränderung des Messziels gegenüber dem induktiven Linearsensor im jeweiligen Endbereich zu erwarten ist. Somit kann oder können eine Empfangsspule, mehrere Empfangsspulen oder auch alle Empfangsspulen mit einer entsprechenden Einschnürung versehen werden, sofern dies notwendig ist.A corresponding constriction of the respective receiving coil strand of the respective receiving coil can then take place for exactly the receiving coil or exactly the receiving coils in which, for example, a non-linear effect of a change in position of the measurement target compared to the inductive linear sensor in the respective end area is to be expected. Thus, one receiving coil, several receiving coils or also all receiving coils can be provided with a corresponding constriction, if this is necessary.

In einer Ausführungsform ist oder sind der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang im ersten Endbereich des Messweges und/oder im zweiten Endbereich des Messweges konvex zur Mittelachse gerichtet verlaufend ausgebildet, sodass eine exponentielle Dämpfung der von der Position des Messziels abhängigen Reaktion im ersten Endbereich des Messweges und/oder im zweiten Endbereich des Messweges erreicht ist.In one embodiment, the respective first receiving coil train and the respective second receiving coil train in the first end area of the measurement path and/or in the second end area of the measurement path is/are designed to run convexly in relation to the central axis, so that an exponential damping of the reaction dependent on the position of the measurement target occurs in the first end area of the measurement path and/or in the second end area of the measurement path.

Damit kann eine exponentielle, nämlich übermäßige, Dämpfung eines jeweiligen Signals, nämlich der von der Position des Messziels abhängigen Reaktion, im jeweiligen Endbereich erzeugt werden, sodass entsprechende Negativeffekte bei Erreichen des jeweiligen Endbereiches mit dem Messziel kompensiert oder überkompensiert werden.An exponential, namely excessive, damping of a respective signal, namely the reaction dependent on the position of the measurement target, can be generated in the respective end area, so that corresponding negative effects are compensated or overcompensated when the respective end area is reached with the measurement target.

„Konvex zur Mittelachse“ beschreibt dabei einen Verlauf des entsprechenden Empfangsspulenstrangs, welcher ausgewölbt in Richtung der Mittelachse gerichtet ist, wonach also zunächst in Richtung des jeweiligen Endbereichs verlaufend eine starke Dämpfung erfolgt und damit auch eine starke Reduzierung der Induktionsfläche, welche dann flacher in Richtung des Endbereiches ausläuft."Convex to the central axis" describes a course of the corresponding receiving coil strand, which is curved in the direction of the central axis, after which there is strong damping initially in the direction of the respective end area and thus also a strong reduction in the induction surface, which is then flatter in the direction of the End area expires.

Eine „exponentielle Dämpfung“ beschreibt dabei eine Dämpfung, welche entgegen eines sonstig linearen oder im Wesentlichen linearen Verlaufs zunächst übermäßig stark verläuft und dann in Richtung des Endbereichs ausläuft.An “exponential damping” describes damping which, contrary to an otherwise linear or essentially linear course, is initially excessively strong and then tapers off in the direction of the end region.

Um entsprechende Signale des induktiven Linearwegsensors zuverlässig auslesen zu können und damit ein verlässliches Sensorsignal zu erzeugen, ist die jeweilige elementare trigonometrische Funktion im Wesentlichen eine Sinusfunktion, eine Cosinusfunktion, eine Trapezfunktion und/oder eine verrundete Rechteckfunktion, wobei insbesondere die erste Empfangsspule, die zweite Empfangsspule, die dritte Empfangsspule, die vierte Empfangsspule und/oder die weitere Empfangsspule entlang des Messweges und/oder entlang der Mittelachse gegeneinander versetzt, insbesondere um einen Teilbetrag ihrer jeweiligen Periodenlänge, beispielsweise um π/2, phasenversetzt angeordnet sind.In order to be able to reliably read out corresponding signals from the inductive linear displacement sensor and thus generate a reliable sensor signal, the respective elementary trigonometric function is essentially a sine function, a cosine function, a trapezoidal function and/or a rounded rectangular function, with the first receiving coil, the second receiving coil in particular , the third receiving coil, the fourth receiving coil and/or the further receiving coil along the measurement path and/or along the central axis are offset from one another, in particular are arranged phase-offset by a fraction of their respective period length, for example by π/2.

Sofern als elementare trigonometrische Funktion für den Verlauf der jeweiligen Empfangsspule eine im Wesentlichen gemäß einer Sinusfunktion und/oder einer Cosinusfunktion ausgebildeten Funktion verwendet wird, kann bei einem Verschieben des Messziels entlang des Messweges eine periodische Veränderung des Messsignals ausgelesen werden, welche dann im Idealfall bei der Überlagerung mehrerer Empfangsspulen zu einem linearen Messsignal führt. „Im Wesentlichen“ beschreibt hierbei technische Abweichungen gegenüber einem geometrisch exakten Verlauf von beispielsweise bis zu 5 %. Entsprechende Abweichungen von einer Sinusfunktion und/oder einer Cosinusfunktion können technisch jedoch auch angezeigt werden, beispielsweise bezüglich einer Bauraumoptimierung oder anderer Randbedingungen, sodass die jeweilige elementare trigonometrische Funktion auch zu einer Trapezfunktion, einer verrundeten Trapezfunktion und/oder einer verrundeten Rechteckfunktion verändert sein kann. Auch eine Trapezfunktion und/oder eine Rechteckfunktion, jeweils mit oder ohne Verrundung, spannt eine jeweilige Induktionsfläche auf und kann zu einem entsprechend nutzbaren Signal des induktiven Linearwegsensors führen.If a function designed essentially according to a sine function and/or a cosine function is used as the elementary trigonometric function for the course of the respective receiving coil, a periodic change in the measurement signal can be read out when the measurement target is displaced along the measurement path, which then ideally occurs during the Superposition of several receiving coils leads to a linear measurement signal. "Essentially" describes technical deviations from a geometrically exact course of, for example, up to 5%. Corresponding deviations from a sine function and/or a cosine function can also be displayed technically, for example with regard to space optimization or other boundary conditions, so that the respective elementary trigonometric function can also be changed to a trapezoidal function, a rounded trapezoidal function and/or a rounded rectangular function. A trapezoidal function and/or a rectangular function, each with or without rounding, spans a respective induction surface and can lead to a correspondingly usable signal from the inductive linear displacement sensor.

Insbesondere sind dabei entsprechende Empfangsspulen entlang des Messweges und/oder entlang der Mittelachse gegeneinander versetzt, insbesondere um einen Teilbetrag ihrer jeweiligen Periodenlänge. Beträgt der dadurch erreichte Versatz beispielsweise exakt π/2 in Bezug auf den Verlauf einer Sinusfunktion, so wird ein jeweils versetztes periodisches Signal erzeugt, wenn das Messziel entlang des Messweges des induktiven Linearwegsensors verschoben wird. Somit kann aus einer Verrechnung entsprechender Sensorsignale auch auf einen Absolutwert bezüglich der Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper des induktiven Linearwegsensors geschlossen werden.In particular, corresponding receiving coils are offset from one another along the measuring path and/or along the central axis, in particular by a fraction of their respective period length. If the offset achieved in this way is, for example, exactly π/2 in relation to the course of a sine function, then a respectively offset periodic signal is generated when the measurement target is displaced along the measurement path of the inductive linear displacement sensor. Thus, from a calculation of corresponding sensor signals, an absolute value with regard to the position of the measuring be closed in relation to the base body of the inductive linear displacement sensor.

In einer weiteren Ausführungsform wird oder werden die Sendespule mittels eines Erregerschaltkreises elektromagnetisch angeregt, wobei insbesondere ein jeweiliger Schwingkreis mit einer Anregungsfrequenz mit der Sendespule elektrisch verbunden ist.In a further embodiment, the transmission coil is or are excited electromagnetically by means of an exciter circuit, in particular a respective resonant circuit being electrically connected to the transmission coil with an excitation frequency.

Mittels eines solchen Erregerschaltkreises kann damit die Sendespule beispielsweise in einer Frequenz elektromagentisch angeregt werden, welche einer Resonanzfrequenz der Sendespule oder auch einer Resonanzfrequenz des Messzieles entspricht und damit ein bestmögliches Reaktionssignal des Messzieles erzeugt. Ebenso kann eine jeweilige Empfangsspule mittels eines weiteren Erregerschaltkreises so angeregt werden, dass elektromagnetische Eigenschaften des Messzieles und der jeweiligen Empfangsspule aufeinander abgestimmt sind, sodass eine bestmögliche elektromagnetische Reaktion auf eine Positionsveränderung des Messzieles mittels der jeweiligen Empfangsspule aufgenommen werden kann.Using such an excitation circuit, the transmission coil can be excited electromagnetically, for example, at a frequency that corresponds to a resonance frequency of the transmission coil or a resonance frequency of the measurement target, and thus generates the best possible reaction signal from the measurement target. A respective receiving coil can also be excited by means of a further excitation circuit in such a way that electromagnetic properties of the measurement target and the respective receiving coil are matched to one another, so that the best possible electromagnetic reaction to a change in the position of the measurement target can be recorded by the respective receiving coil.

Beispielsweise ist dazu ein Schwingkreis mit einer entsprechenden Anregungsfrequenz mit der Sendespule und/oder der jeweiligen Empfangsspule elektrisch verbunden.For example, an oscillating circuit with a corresponding excitation frequency is electrically connected to the transmitting coil and/or the respective receiving coil.

Ein „Erregerschaltkreis“ kann dabei jede elektrische oder elektronische Schaltung sein, welche dazu geeignet ist, die Sendespule und/oder eine jeweilige Empfangsspule in elektrische Schwingung zu versetzen. Beispielsweise ist ein solcher Erregerschaltkreis ein „Schwingkreis“, welcher im einfachsten Fall aus einer zusätzlich zur jeweiligen Spule angebrachten Kapazität, nämlich beispielsweise einem Kondensator, sowie einem elektrischen Widerstand besteht. Für diesen Fall würde die jeweilige Spule die Induktivität des Schwingkreises bilden. Der elektrische Widerstand kann dabei auch durch jeweilige Leiterbahnen der Sendespule oder auch der Empfangsspule gebildet sein. Gleiches gilt für die Sendespule.An “exciter circuit” can be any electrical or electronic circuit that is suitable for causing the transmitting coil and/or a respective receiving coil to oscillate electrically. For example, such an excitation circuit is an “oscillating circuit” which, in the simplest case, consists of a capacitance that is attached in addition to the respective coil, namely, for example, a capacitor, and an electrical resistor. In this case, the respective coil would form the inductance of the oscillating circuit. In this case, the electrical resistance can also be formed by respective conductor tracks of the transmission coil or of the reception coil. The same applies to the transmitter coil.

Um die Position des Messziels gegenüber dem induktiven Linearwegsensor entlang des Messweges in einfacher Weise mit elektronischen Mitteln auslesen zu können, ist eine Reaktionsspannung an der Empfangsspule oder einer jeweiligen Empfangsspule, insbesondere eine durch die Reaktion des Messziels induzierte Reaktionsspannung, mittels einer Messeinheit zum Messen einer elektrischen Spannung messbar.In order to be able to easily read out the position of the measurement target relative to the inductive linear displacement sensor along the measurement path using electronic means, a reaction voltage at the receiving coil or a respective receiving coil, in particular a reaction voltage induced by the reaction of the measurement target, is to be measured using a measuring unit for measuring an electrical tension measurable.

Somit reduziert sich die Aufgabe des Auslesens entsprechender Sensorsignale des induktiven Linearwegsensors auf das Auslesen entsprechender Spannungen oder Spannungsveränderungen, wodurch in der Folge einfache elektronische Bauteile genutzt werden können, um den induktiven Linearwegsensor zuverlässig auszulesen.The task of reading out corresponding sensor signals of the inductive linear displacement sensor is thus reduced to reading out corresponding voltages or voltage changes, as a result of which simple electronic components can subsequently be used to reliably read out the inductive linear displacement sensor.

Eine „Reaktionsspannung“ beschreibt dabei beispielsweise eine Veränderung der periodischen Wechselspannung, welche durch einen entsprechenden Schwingkreis auf die jeweilige Empfangsspule aufgeprägt ist. Somit kann eine solche Reaktionsspannung auch eine Spannungsdifferenz oder eine Abweichung von einer erwarteten Spannung zu einem bestimmten Messzeitpunkt sein. Insbesondere ist eine solche Reaktionsspannung durch die Reaktion des Messziels in die jeweilige Empfangsspule induziert. Alternativ ist eine solche Reaktionsspannung die in die jeweilige Empfangsspule induzierte oder die von der jeweiligen Empfangsspule abgeschirmte Spannung, welche dann für den erstgenannten Fall als Spannungsanstieg oder für den zweitgenannten Fall als Spannungsabfalls messbar wird.A “reaction voltage” describes, for example, a change in the periodic AC voltage, which is impressed on the respective receiving coil by a corresponding resonant circuit. Such a reaction voltage can therefore also be a voltage difference or a deviation from an expected voltage at a specific measurement time. In particular, such a reaction voltage is induced in the respective receiving coil by the reaction of the measurement target. Alternatively, such a reaction voltage is the voltage induced in the respective receiving coil or the voltage shielded by the respective receiving coil, which can then be measured as a voltage increase in the first case or as a voltage drop in the second case.

Eine „Messeinheit“ zum Messen einer elektrischen Spannung kann dabei beispielsweise ein Mikrocontroller, ein integrierter Schaltkreis oder auch eine oszilloskopische Anordnung sein. Allerdings kann hierzu jede elektronische Einrichtung genutzt werden, welche in der Lage ist, in entsprechender zeitlicher Auflösung eine Spannung festzustellen und in ein entsprechendes Ausgangssignal zu verwerten.A “measuring unit” for measuring an electrical voltage can be, for example, a microcontroller, an integrated circuit or an oscilloscope arrangement. However, any electronic device can be used for this that is able to determine a voltage with a corresponding time resolution and to convert it into a corresponding output signal.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Aufnehmen der Position, insbesondere einer absoluten Position, des linear entlang des Messweges beweglichen Messziels mittels einer mathematischen Berechnung, insbesondere einer Division, in einer Berechnungseinheit, welche dem induktiven Linearwegsensor zugeordnet ist, aus einem Signal der elektromagnetischen Reaktion der ersten Empfangsspule und einem jeweiligen Signal einer oder mehreren der zweiten, dritten, vierten und/oder weiteren Empfangsspulen.In a further embodiment, the position, in particular an absolute position, of the measurement target, which can be moved linearly along the measurement path, is recorded by means of a mathematical calculation, in particular a division, in a calculation unit which is assigned to the inductive linear displacement sensor, from a signal of the electromagnetic reaction of the first Receiving coil and a respective signal of one or more of the second, third, fourth and / or further receiving coils.

So kann beispielsweise mittels der Berechnungseinheit bei um einen Betrag von π/2 gegeneinander verschobenen einander zugeordneten Empfangsspulen eine Division des Sinussignals einer ersten Empfangsspule und des Cosinussignals einer zweiten Empfangsspule, also mittels eines Bildens eines Kotangens, ein linearisiertes Signal bezüglich der Position des Messzieles ermittelt werden. Andere mathematische Berechnungen sind hier möglich, welche jeweils angepasst an die geometrische Ausformung der Empfangsspulen erfolgen können.For example, the calculation unit can be used to determine a linearized signal with regard to the position of the measurement target by dividing the sine signal of a first reception coil and the cosine signal of a second reception coil, in the case of mutually assigned receiving coils that are offset by an amount of π/2, i.e. by forming a cotangent . Other mathematical calculations are possible here, which can each be adapted to the geometric shape of the receiving coils.

Führt man eine solche Berechnung bezüglich jeweils zwei zueinander zugeordneten Empfangsspulen für mehrere Paare von Empfangsspulen durch, so kann ein redundantes lineares Signal der Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper des induktiven Linearwegsensors ermittelt werden, sodass ein besonders zuverlässiges Ermitteln der Position des Messziels gegenüber dem Grundkörper des induktiven Linearwegsensors ermöglicht ist.If such a calculation is carried out with respect to two receptions assigned to one another coil through for several pairs of receiving coils, a redundant linear signal of the position of the measurement target relative to the base body of the inductive linear displacement sensor can be determined, so that a particularly reliable determination of the position of the measurement target relative to the base body of the inductive linear displacement sensor is made possible.

Eine „mathematische Berechnung“ beschreibt jede mögliche Addition, Subtraktion, Division oder Multiplikation oder auch komplexe Berechnung zwischen unterschiedlichen Signalen, beispielsweise unterschiedlichen Spannungsveränderungen an unterschiedlichen Empfangsspulen.A "mathematical calculation" describes every possible addition, subtraction, division or multiplication or complex calculation between different signals, for example different voltage changes at different receiving coils.

Eine „Berechnungseinheit“ ist beispielsweise ein Mikrocontroller, ein integrierter Schaltkreis oder eine elektronische Anordnung, welche dazu geeignet ist, entsprechende Berechnungen durchzuführen. Für einfache mathematische Berechnungen kann hierzu auch eine Anordnung aus entsprechenden Widerständen, beispielsweise eines Spannungsteilers, ausreichend sein.A "calculation unit" is, for example, a microcontroller, an integrated circuit or an electronic arrangement which is suitable for carrying out corresponding calculations. An arrangement of corresponding resistors, for example a voltage divider, can also be sufficient for this purpose for simple mathematical calculations.

Ein „Signal“ der elektromagnetischen Reaktion ist beispielsweise eine Spannungsveränderung, eine Spannung oder ein Stromfluss, welcher zur Übermittlung des entsprechenden Messwertes dient.A "signal" of the electromagnetic reaction is, for example, a voltage change, a voltage or a current flow, which is used to transmit the corresponding measured value.

Um den induktiven Linearwegsensor besonders kompakt aufbauen zu können, ist die Sendespule an einem Außenbereich des Grundkörpers, insbesondere um einen Rand des Grundkörpers herum, angeordnet, wobei die Sendespule insbesondere aus mehreren Windungen und/oder mehreren Ebenen aus jeweiligen Windungen gebildet ist.In order to be able to construct the inductive linear displacement sensor in a particularly compact manner, the transmission coil is arranged on an outer region of the base body, in particular around an edge of the base body, with the transmission coil being formed in particular from a plurality of turns and/or a number of levels of respective turns.

Somit bildet die Sendespule beispielsweise eine äußere Begrenzung des induktiven Linearwegsensors, wodurch zusätzlich sichergestellt ist, dass ein entlang des Messweges über den induktiven Linearwegsensor geführtes Messziel jederzeit elektromagnetisch mit der Sendespule in Eingriff gebracht ist, wodurch ein besonders zuverlässiger induktiver Linearwegsensor geschaffen ist.The transmission coil thus forms, for example, an outer boundary of the inductive linear displacement sensor, which additionally ensures that a measurement target guided along the measurement path via the inductive linear displacement sensor is brought into electromagnetic engagement with the transmission coil at all times, as a result of which a particularly reliable inductive linear displacement sensor is created.

Ein „Außenbereich“ beschreibt dabei den Bereich des Grundkörpers, welcher beispielsweise entlang einer Kontur des Grundkörpers mit einer Breite von beispielsweise 10 % der Fläche des Grundkörpers verläuft. Ein entsprechender „Rand“ des Grundkörpers verläuft dabei entlang der Kontur des Grundkörpers, beispielsweise entlang einer länglichen Ausdehnung des Grundkörpers.An “outer area” describes the area of the base body which runs, for example, along a contour of the base body with a width of, for example, 10% of the area of the base body. A corresponding “edge” of the base body runs along the contour of the base body, for example along an elongate extent of the base body.

Eine „Windung“ der Sendespule ist ein jeweiliger geschlossener Verlauf einer entsprechenden Leiterbahn oder beispielsweise eines die Sendespule bildenden Drahtes, also ein Verlauf der Leiterbahn um einen Vollwinkel von 360°.A "winding" of the transmission coil is a respective closed course of a corresponding conductor track or, for example, of a wire forming the transmission coil, ie a course of the conductor track around a full angle of 360°.

Eine „Ebene“ aus jeweiligen Windungen beschreibt dabei eine geometrische Ebene, in welcher eine entsprechende Windung angeordnet ist, welche im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse der entsprechenden Sendespule angeordnet ist.A “plane” made up of respective windings describes a geometric plane in which a corresponding winding is arranged, which is arranged essentially perpendicular to a central axis of the corresponding transmission coil.

In einer weiteren Ausführungsform ist oder sind die erste Empfangsspule und/oder die zweite Empfangsspule, die dritte Empfangsspule, die vierte Empfangsspule und/oder die weitere Empfangsspule von der Sendespule umgeben am Grundkörper, insbesondere innerhalb einer von der Sendespule gebildeten Grundfläche, angeordnet.In a further embodiment, the first receiving coil and/or the second receiving coil, the third receiving coil, the fourth receiving coil and/or the further receiving coil is or are surrounded by the transmitting coil on the base body, in particular within a base area formed by the transmitting coil.

Dieser Aufbau des induktiven Linearwegsensors stellt eine besonders kompakte Bauweise sicher, wobei insbesondere auch sichergestellt ist, dass ein entsprechendes Messzieljeweils mit der jeweiligen Empfangsspule elektromagnetisch im Eingriff ist, und zwar über den vollständigen Messweg des induktiven Linearwegsensors.This structure of the inductive linear displacement sensor ensures a particularly compact design, it also being ensured in particular that a corresponding measurement target is electromagnetically engaged with the respective receiving coil over the entire measurement path of the inductive linear displacement sensor.

In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10.In a further aspect, the object is achieved by a vehicle according to claim 10.

Ein solches Fahrzeug kann die obig beschrieben Vorteile eines entsprechend zuverlässigen kompakt umgesetzten induktiven Linearwegsensors vorteilhaft nutzen. Beispielsweise kann so mittels einer Anordnung aus mehreren Empfangsspulen gemäß der obig beschriebenen Art ein redundanter induktiver Linearwegsensor geschaffen werden, welcher beispielsweise eine Vorderachslenkung oder eine Hinterachslenkung eines entsprechenden Fahrzeuges besonders betriebssicher gestaltet.Such a vehicle can advantageously use the above-described advantages of a correspondingly reliable, compactly implemented inductive linear displacement sensor. For example, a redundant inductive linear displacement sensor can be created by means of an arrangement of several receiving coils according to the type described above, which, for example, makes a front-axle steering system or a rear-axle steering system of a corresponding vehicle particularly reliable.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes in isometrischer Ansicht,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung im Lenkgetriebe der 1,
  • 3 eine Übersichtsdarstellung eines induktiven Linearwegsensors, sowie
  • 4 eine vergrößerte Detaildarstellung des induktiven Linearwegsensors der 3.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments. Show it
  • 1 a schematic representation of a steering gear in an isometric view,
  • 2 a schematic representation of a sensor arrangement in the steering gear 1 ,
  • 3 an overview of an inductive linear displacement sensor, and
  • 4 an enlarged detailed view of the inductive linear displacement sensor 3 .

Ein Lenkgetriebe 101 weist einen Antrieb 103 auf, wobei der Antrieb 103 einen Motor (nicht dargestellt) umfasst. Innerhalb eines Führungsrohres 105 ist ein Lenkgestänge 107 mit Anschlussköpfen 109 geführt. Es wird an dieser Stelle auf die detaillierte Ausgestaltung der Mechanik des Lenkgetriebes 101 verzichtet. Es sei jedoch erwähnt, dass der im Antrieb 103 befindliche Motor mittels eines Zahnriemens auf einen Spindelantrieb für das Lenkgestänge 107 einwirkt, sodass das Lenkgestänge 107 axial entlang einer Linearbewegung 111 im Lenkgetriebe 101 bewegt werden kann. Das Lenkgetriebe 101 ist beispielsweise für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeuges (nicht dargestellt) eingesetzt, wobei dann entsprechende mechanische Bauteile einer Anlenkung der Hinterradlenkung, also beispielsweise Spurstangen oder Lenker mit den Anschlussköpfen 109 mechanisch kontaktiert werden, sodass mittels der Linearbewegung 111 des Lenkgestänges 107 ein Lenkeinschlag entsprechender Räder bewirkt wird (detaillierte Darstellung entfällt).A steering gear 101 has a drive 103, the drive 103 including a motor (not shown). A steering linkage 107 with connection heads 109 is guided within a guide tube 105 . At this point, the detailed design of the mechanics of the steering gear 101 is omitted. However, it should be mentioned that the Drive 103 located motor acts by means of a toothed belt on a spindle drive for the steering linkage 107, so that the steering linkage 107 can be moved axially along a linear movement 111 in the steering gear 101. The steering gear 101 is used, for example, for the rear-axle steering of a vehicle (not shown), in which case the corresponding mechanical components of an articulation of the rear-wheel steering, for example tie rods or control arms, are mechanically contacted with the connection heads 109, so that the linear movement 111 of the steering linkage 107 results in a corresponding steering angle Wheels is effected (detailed representation omitted).

Weiterhin ist innerhalb des Antriebs 103 auf dem Lenkgestänge 107 ein Messziel 303 angeordnet, welches in Bezug zu einem fest gegenüber dem Antrieb 103 und dem Führungsrohr 105 angeordneten Linearwegsensor 301 mit der Linearbewegung 111 des Lenkgestänges 107 beweglich ist (detaillierte Darstellung siehe 2).Furthermore, a measurement target 303 is arranged inside the drive 103 on the steering linkage 107, which is movable in relation to a linear displacement sensor 301 arranged fixedly opposite the drive 103 and the guide tube 105 with the linear movement 111 of the steering linkage 107 (for a detailed illustration see Fig 2 ).

Wird nun mittels des Antriebs 103 das Lenkgestänge 107 im Führungsrohr 105 bewegt, wobei das Lenkgestänge 107 die Linearbewegung 111 ausführt, so wird auch das Messziel 303, welches fest am Lenkgestänge 107 angeordnet ist, gegenüber dem Linearwegsensor 301 entlang einer Linearbewegung 311 bewegt. Dabei überstreicht das Messziel 303 den Linearwegsensor 301 entlang einer Mittelachse 351, welche gleichzeitig auch entlang des Messweges des Linearwegsensors 301 verläuft. Eine so aufgenommene Position des Messzieles 303 korreliert damit auch mit dem jeweiligen Lenkeinschlag, der durch die Bewegung des Lenkgestänges 107 verursacht wird und kann damit als Rückmeldung für den Lenkeinschlag verwendet werden.If the steering linkage 107 is now moved in the guide tube 105 by means of the drive 103, with the steering linkage 107 executing the linear movement 111, the measurement target 303, which is fixedly arranged on the steering linkage 107, is also moved along a linear movement 311 relative to the linear displacement sensor 301. The measurement target 303 sweeps over the linear displacement sensor 301 along a central axis 351, which also runs along the measurement path of the linear displacement sensor 301 at the same time. A position of the measurement target 303 recorded in this way thus also correlates with the respective steering angle caused by the movement of the steering linkage 107 and can thus be used as feedback for the steering angle.

Der Linearwegsensor 301 weist einen Grundkörper 315 auf, welcher ein Kunststoff-Spritzgussteil ist. Entlang eines Randes 317 des Grundkörpers 315 verläuft in mehreren Ebenen (in die Bildebene hinein) eine Sendespule 321 aus Leiterbahnen, welche mittels eines externen Schwingkreises (nicht dargestellt) angeregt wird, sodass die Sendespule 321 in einem Betriebszustand ein konstantes, zeitlich veränderliches elektromagnetisches Wechselfeld mit beispielsweise einer konstanten Amplitude aussendet. Die Frequenz dieses Wechselfeldes ist dabei je nach Gegebenheiten auf das elektromagnetische Verhalten der Bauteile, insbesondere eines Messziels 303, des Linearwegsensors 301 abgestimmt und kann variieren. Die Abstimmung erfolgt dabei mit dem Zweck, ein möglichst eindeutiges und deutliches Signal erzeugen zu können, also beispielsweise auf eine Resonanzfrequenz oder bevorzugte Frequenz für die Ausbildung von Wirbelströmen im Messziel 303.The linear displacement sensor 301 has a base body 315, which is a plastic injection molded part. A transmission coil 321 made of conductor tracks runs along an edge 317 of the base body 315 in several planes (into the plane of the image), which is excited by means of an external resonant circuit (not shown), so that the transmission coil 321 generates a constant, time-varying electromagnetic alternating field in one operating state For example, emits a constant amplitude. Depending on the circumstances, the frequency of this alternating field is matched to the electromagnetic behavior of the components, in particular a measurement target 303, of the linear displacement sensor 301 and can vary. The purpose of the tuning is to be able to generate a signal that is as unambiguous and clear as possible, for example to a resonant frequency or preferred frequency for the formation of eddy currents in the measurement target 303.

Innerhalb der von der Sendespule 321 gebildeten Fläche ist eine Mehrzahl von Empfangsspulen angeordnet. Die Empfangsspule 331 sowie die Empfangsspule 335 sind dabei symmetrisch zu einer Symmetrieachse 353 angeordnet, verlaufen also beiderseits dieser Symmetrieachse 353 symmetrisch zu ihren jeweilig gegenüberliegend der Symmetrieachse 353 liegenden Spulenwindungen. Eine Empfangsspule 333 sowie eine Empfangsspule 337 sind asymmetrisch gegenüber der Symmetrieachse 353 entlang der Mittelachse 351 angeordnet.A plurality of receiving coils are arranged within the area formed by the transmitting coil 321 . The receiving coil 331 and the receiving coil 335 are arranged symmetrically to an axis of symmetry 353 , ie they run on both sides of this axis of symmetry 353 symmetrically to their respective coil turns lying opposite the axis of symmetry 353 . A reception coil 333 and a reception coil 337 are arranged asymmetrically with respect to the axis of symmetry 353 along the central axis 351 .

Die Empfangsspule 331 sowie die Empfangsspule 335 bilden eine erste Gruppe von Empfangsspulen, die Empfangsspule 333 sowie die Empfangsspule 337 bilden eine zweite Gruppe von Empfangsspulen. Eine jeweilige Gruppe von Empfangsspulen wird dabei zum Erzeugen jeweilig eines Teils eines redundanten Messsignals für eine Position des Messziels 303 in Bezug zum Linearwegsensor 301 genutzt, sodass ein entsprechend ermittelter Lenkeinschlag auch einem gewünschten Sicherheitslevel für ein mit dem Lenkeinschlag korreliertes Signal genügt.The reception coil 331 and the reception coil 335 form a first group of reception coils, the reception coil 333 and the reception coil 337 form a second group of reception coils. A respective group of receiving coils is used to generate a part of a redundant measurement signal for a position of the measurement target 303 in relation to the linear displacement sensor 301, so that a correspondingly determined steering angle also satisfies a desired safety level for a signal correlated with the steering angle.

Dabei sind die Empfangsspule 331 und die Empfangsspule 335 entlang der Mittelachse 351 um einen Phasenversatz 362 gegeneinander angeordnet, welcher einem Versatz von π/2 ihrer jeweiligen Periodenlänge entspricht. Die Empfangsspulen 333 und 337 sind um einen Versatz 361 gegeneinander angeordnet, welcher ebenfalls einem Betrag von π/2 der Periodenlänge entspricht. Jede Empfangsspule ist dabei gemäß eines Sinus /Cosinusverlaufes ausgebildet, wodurch jeweils zwischen entsprechenden Empfangsspulensträngen eine Induktionsfläche ausgespannt wird. Beispielhaft sei hier für die Empfangsspule 337 ein erster Empfangsspulenstrang 338 sowie ein zweiter Empfangsspulenstrang 339 beschrieben. Ebenso weisen die übrigen Empfangsspulen entsprechende Empfangsspulenstränge auf, welche jeweils gemäß der Sinus /Cosinusfunktion mäandernd um die Mittelachse 351 herum verlaufen.In this case, the receiving coil 331 and the receiving coil 335 are arranged relative to one another along the central axis 351 by a phase offset 362, which corresponds to an offset of π/2 of their respective period length. The receiving coils 333 and 337 are arranged relative to one another by an offset 361, which also corresponds to an amount of π/2 of the period length. Each receiving coil is designed according to a sine/cosine curve, as a result of which an induction surface is stretched between the corresponding receiving coil strands. A first receiving coil train 338 and a second receiving coil train 339 are described here for the receiving coil 337 as an example. The other receiving coils also have corresponding receiving coil strands, which meander around the central axis 351 according to the sine/cosine function.

Die jeweiligen Empfangsspulen können ebenfalls mit einem jeweiligen Schwingkreis (nicht dargestellt) angeregt werden, für das vorliegende Beispiels ist dies jedoch nicht der Fall. Gleitet nun das Messziel 303 entlang der Mittelachse 351 über den Grundkörper 315 des Linearwegsensors 301, so wird das Messziel 303 vom elektromagnetischen Feld der Sendespule 321 angeregt und schirmt auf Grund im Messziel 303 verorteten Induktionsvorgängen seinerseits elektromagnetische Felder gegen die Empfangsspulen ab, deren elektromagnetisches Verhalten damit verändert wird, indem die von der Sendespule induzierten Spannungen lokal reduziert werden. Eine dadurch verursachte Veränderung einer an den Empfangsspulen gemessenen elektrischen Spannungen kann dann zum Bestimmen der Position des Messzieles 303 in Relation zur jeweiligen Empfangsspule genutzt werden. Sofern zwei gegeneinander phasenverschobene Empfangsspulen einer jeweiligen Gruppe gemeinsam ausgelesen und deren Spannungsabweichungen miteinander, beispielsweise in einer Berechnungseinheit oder einem Steuergerät (nicht dargestellt) verrechnet werden, beispielsweise durch eine Division, so kann auch eine absolute Position des Messzieles 303 gegenüber dem Grundkörper 315 des Linearwegsensors 301 ausgelesen werden. Folglich kann auch ein absoluter Lenkwinkel bestimmt werden. Ein entsprechendes Auslesen einer zweiten Gruppe von Empfangsspulen kann dann zum Erreichen eines Sicherheitslevels mittels Redundanz genutzt werden.The respective receiving coils can also be excited with a respective resonant circuit (not shown), but this is not the case for the present example. If measurement target 303 now slides along central axis 351 over base body 315 of linear displacement sensor 301, measurement target 303 is excited by the electromagnetic field of transmission coil 321 and, due to induction processes located in measurement target 303, shields electromagnetic fields from the reception coils, and their electromagnetic behavior accordingly is changed by locally reducing the voltages induced by the transmitter coil. A resulting change in an electrical voltage measured at the receiving coils can then be used to determine the Position of the measurement target 303 are used in relation to the respective receiving coil. If two mutually phase-shifted receiving coils of a respective group are read out together and their voltage deviations are offset against one another, for example in a calculation unit or a control unit (not shown), for example by division, an absolute position of the measurement target 303 relative to the base body 315 of the linear displacement sensor 301 be read out. Consequently, an absolute steering angle can also be determined. A corresponding reading of a second group of receiving coils can then be used to achieve a safety level by means of redundancy.

Eine erfindungsgemäße Besonderheit der Empfangsspule 337 sei im Folgenden detailliert erläutert (vergleiche 4):A special feature of the receiving coil 337 according to the invention is explained in detail below (cf 4 ):

Gegenüber einem der Sinus-/Cosinusfunktion folgenden Verlauf 345 der Empfangsspule 337 ist diese Empfangsspule 337 in einem Endbereich 347 und symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 353 auch in einem Endbereich 349 verengt. Dazu weist der jeweilige Empfangsspulenstrang 338 und Empfangsspulenstrang 339 eine Einschnürung 341 und eine Einschnürung 340 auf, wobei der jeweilige Empfangsspulenstrang dabei konvex in Richtung der Mittelachse 351 ausgebuchtet ausgebildet ist, wodurch eine verkleinerte Induktionsfläche 347 gegenüber der vom ungestörten Verlauf 345 aufgespannten Induktionsfläche entsteht. Vom Rand 317 des Grundkörpers 315 betrachtet erscheint dieser Verlauf konkav, also eingebuchtet in Richtung der Mittelachse 351.Compared to a profile 345 of the reception coil 337 following the sine/cosine function, this reception coil 337 is narrowed in an end area 347 and also in an end area 349 symmetrically with respect to the axis of symmetry 353 . For this purpose, the respective receiver coil train 338 and receiver coil train 339 have a constriction 341 and a constriction 340, with the respective receiver coil train being designed with a convex bulge in the direction of the central axis 351, resulting in a reduced induction surface 347 compared to the induction surface spanned by the undisturbed course 345. Viewed from the edge 317 of the base body 315, this course appears concave, i.e. indented in the direction of the central axis 351.

Durch diese Anordnung der Empfangsspulenstränge im Endbereich 347 und auch im Endbereich 349 wird eine Signalverzerrung, welche durch das Erreichen des jeweiligen Endbereiches durch das Messziel 303 entstehen, entsprechend exponentiell gedämpft. Somit können in der obig beschriebenen Berechnung teilweise aufkommenden Nichtlinearitäten abgemildert werden.This arrangement of the receiving coil strands in the end area 347 and also in the end area 349 correspondingly exponentially dampens any signal distortion that occurs when the measurement target 303 reaches the respective end area. In this way, non-linearities that sometimes occur in the calculation described above can be mitigated.

Ein Diagramm 501 zeigt die entsprechend aufgenommenen Spannungssignale der jeweiligen Empfangsspulen beispielhaft. Das Diagramm 501 weist eine Abszisse 503 und eine Ordinate 505 auf, wobei auf der Abszisse 503 die Position des Messzieles gegenüber dem Linearwegsensor 301 beispielhaft zwischen -30mm und + 30mm aufgetragen ist, die Ordinate 505 stellt eine entsprechend gemessene Spannungsamplitude in den jeweiligen Empfangsspulen in Form eines jeweiligen Signals dar. Dabei ist das Signal 531 der Empfangsspule 331, das Signal 533 der Empfangsspule 333, das Signal 535 der Empfangsspule 335 und das Signal 537 der Empfangsspule 337 zugeordnet. Die Darstellung im Diagramm 501 entspricht dabei einer vollständig linearisierten Ausgestaltung des Linearwegsensors 301 mittel der erfindungsgemäßen Gestaltung.A diagram 501 shows the correspondingly recorded voltage signals of the respective receiving coils as an example. Diagram 501 has an abscissa 503 and an ordinate 505, with the position of the measurement target relative to linear displacement sensor 301 being plotted on abscissa 503, for example between −30 mm and +30 mm, ordinate 505 represents a correspondingly measured voltage amplitude in the respective receiving coils of a respective signal. The signal 531 is assigned to the receiving coil 331, the signal 533 to the receiving coil 333, the signal 535 to the receiving coil 335 and the signal 537 to the receiving coil 337. The representation in the diagram 501 corresponds to a completely linearized configuration of the linear displacement sensor 301 by means of the configuration according to the invention.

Bezugszeichenlistereference list

101101
Lenkgetriebesteering gear
103103
Antriebdrive
105105
Führungsrohrguide tube
107107
Lenkgestängesteering linkage
109109
Anschlusskopfconnection head
111111
Linearbewegunglinear motion
301301
Linearwegsensorlinear displacement sensor
303303
Messzielmeasurement target
311311
Linearbewegunglinear motion
315315
Grundkörperbody
317317
Randedge
321321
Sendespuletransmitter coil
331331
Empfangsspulereceiving coil
333333
Empfangsspulereceiving coil
335335
Empfangsspulereceiving coil
337337
Empfangsspulereceiving coil
338338
Empfangsspulenstrangreceive coil train
339339
Empfangsspulenstrangreceive coil train
340340
Einschnürungconstriction
341341
Einschnürungconstriction
342342
Induktionsflächeinduction surface
345345
VerlaufCourse
347347
Endbereichend area
349349
Endbereichend area
351351
Mittelachsecentral axis
353353
Symmetrieachseaxis of symmetry
361361
Versatzoffset
362362
Versatzoffset
501501
Diagrammdiagram
503503
Abszisseabscissa
505505
Ordinateordinate
531531
Signalsignal
533533
Signalsignal
535535
Signalsignal
537537
Signalsignal

Claims (10)

Induktiver Linearwegsensor (301) zum Aufnehmen einer Position (311) eines entlang eines Messweges (351) beweglichen Messziels (303), mit einem Grundkörper (315), einer entlang des Messweges (351) angeordneten Sendespule (321) und zumindest einer entlang des Messweges (351) angeordneten ersten Empfangsspule(337), wobei die erste Empfangsspule (337) einen ersten Empfangsspulenstrang (338) und einen zweiten Empfangsspulenstrang (339) aufweist und der erste Empfangsspulenstrang (338) und der zweite Empfangsspulenstrang (339) jeweils einen getrennt voneinander entlang des Messweges (351) jeweils im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion angeordneten Verlauf aufweisen und damit eine Induktionsfläche oder mehrere Induktionsflächen aufspannen, und die Position des Messzieles (303) gegenüber dem Grundkörper (315) mittels eines elektromagnetischen Anregens des Messziels (303) mit der Sendespule (321) sowie einem elektromagnetischen Auslesens einer von der Position (311) des Messziels (303) abhängigen elektromagnetischen Reaktion des Messziels (303) mittels der ersten Empfangsspule (337) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Empfangsspulenstrang (338) der ersten Empfangsspule (337) und/oder der zweite Empfangsspulenstrang (339) der ersten Empfangsspule (303) gegenüber dem Verlauf (345) gemäß der elementaren trigonometrischen Funktion in einem ersten Endbereich (347) und/oder in einem zweiten Endbereich (349) des Messweges (351) in Richtung einer Mittelachse (351) eingeschnürt (340, 341) angeordnet ist oder sind, sodass die Induktionsfläche (342) oder eine der Induktionsflächen (342) zwischen dem ersten Empfangsspulenstrang (338) und dem zweiten Empfangsspulenstrang (339) zum Dämpfen der von der Position (311) des Messziels (303) abhängigen elektromagnetischen Reaktion im ersten Endbereich (347) des Messweges (351) und/oder im zweiten Endbereich (349) des Messweges (351) reduziert ist oder sind.Inductive linear displacement sensor (301) for recording a position (311) of a measurement target (303) movable along a measurement path (351), with a base body (315), a transmission coil (321) arranged along the measurement path (351) and at least one along the measurement path (351) arranged first receiving coil (337), wherein the first receiving coil (337) has a first receiving coil train (338) and a second receiving coil train (339) and the first receiving coil train (338) and the second receiving coil train (339) each along a separate line of the measurement path (351) each have a course arranged essentially according to an elementary trigonometric function and thus span an induction surface or several induction surfaces, and the position of the measurement target (303) relative to the base body (315) by means of electromagnetic excitation of the measurement target (303) with the Transmission coil (321) and an electromagnetic readout from the position (311) of the measurement target (303)-dependent electromagnetic reaction of the measurement target (303) by means of the first receiving coil (337), characterized in that the first receiving coil train (338) of the first receiving coil (337) and/or the second receiving coil train (339) of the first receiving coil (303) compared to the course (345) according to the elementary trigonometric function in a first end area (347) and/or in a second end area (349) of the measurement path (351) in the direction of a central axis (351) constricted (340, 341). is or are, so that the induction surface (342) or one of the induction surfaces (342) between the first receiving coil train (338) and the second receiving coil train (339) for damping the position (311) of the measurement target (303) dependent electromagnetic reaction in the first End area (347) of the measuring path (351) and/or in the second end area (349) of the measuring path (351) is or are reduced. Induktiver Linearwegsensor gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Empfangsspule (331), eine dritte Empfangsspule (333), eine vierte Empfangsspule (335) und/oder eine weitere Empfangsspule mit einem jeweiligen ersten Empfangsspulenstrang und einem jeweiligen zweiten Empfangsspulenstrang, wobei der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang so ausgestaltet sind, dass der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang getrennt voneinander entlang des Messweges (351) jeweils im Wesentlichen gemäß einer elementaren trigonometrischen Funktion verlaufend angeordnet sind und damit jeweils eine Induktionsfläche oder jeweils mehrere Induktionsflächen aufspannen, und die Position (311) des Messzieles (303) gegenüber dem Grundkörper (315) mittels eines elektromagnetischen Anregens des Messziels (303) mit der Sendespule (321) sowie einem elektromagnetischen Auslesens einer von der Position (311) des Messziels (303) abhängigen elektromagnetischen Reaktion des Messziels (303) mittels der ersten Empfangsspule (337), der zweiten Empfangsspule (331), der dritten Empfangsspule (333), der vierten Empfangsspule (335) und/oder der weiteren Empfangsspule erfolgt, wobei der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und/oder der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang der ersten Empfangsspule (337), der zweiten Empfangsspule (331), der dritten Empfangsspule (333), der vierten Empfangsspule (335) und/oder der weiteren Empfangsspule gegenüber dem Verlauf der elementaren trigonometrischen Funktion in einem ersten Endbereich (347) und/oder in einem zweiten Endbereich (349) des Messweges (311) in Richtung einer Mittelachse (351) eingeschnürt angeordnet ist oder sind, sodass die Induktionsfläche oder eine der Induktionsflächen zwischen dem jeweiligen ersten Empfangsspulenstrang und dem jeweiligen zweiten Empfangsspulenstrang zum Dämpfen der von der Position (311) des Messziels (303) abhängigen elektromagnetischen Reaktion im ersten Endbereich (347) des Messweges (351) und/oder im zweiten Endbereich (349) des Messweges (351) reduziert ist.Inductive linear position sensor according to claim 2 , characterized by a second reception coil (331), a third reception coil (333), a fourth reception coil (335) and/or a further reception coil with a respective first reception coil train and a respective second reception coil train, the respective first reception coil train and the respective second reception coil train are designed in such a way that the respective first receiving coil train and the respective second receiving coil train are arranged separately from one another along the measuring path (351), each running essentially according to an elementary trigonometric function and thus each spanning an induction surface or in each case several induction surfaces, and the position (311) of the measurement target (303) relative to the base body (315) by means of electromagnetic excitation of the measurement target (303) with the transmission coil (321) and electromagnetic reading of an electromagnetic reaction dependent on the position (311) of the measurement target (303). of the measurement target (303) by means of the first receiving coil (337), the second receiving coil (331), the third receiving coil (333), the fourth receiving coil (335) and/or the further receiving coil, with the respective first receiving coil strand and/or the respective second receiving coil phase of the first receiving coil (337), the second receiving coil (331), the third receiving coil (333), the fourth receiving coil (335) and/or the further receiving coil compared to the course of the elementary trigonometric function in a first end region (347) and/or in a second end region (349) of the measuring path (311) is or are arranged constricted in the direction of a central axis (351), so that the induction surface or one of the induction surfaces between the respective first receiver coil train and the respective second receiver coil train for damping the Position (311) of the measurement target (303) dependent electromagnetic reaction in the first end (347) of Messwe ges (351) and/or in the second end area (349) of the measuring path (351) is reduced. Induktiver Linearwegsensor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste Empfangsspulenstrang und der jeweilige zweite Empfangsspulenstrang im ersten Endbereich (347) des Messweges (351) und/oder im zweiten Endbereich (349) des Messweges (351) konvex zur Mittelachse (351) gerichtet verlaufend ausgebildet ist oder sind, sodass eine exponentielle Dämpfung der von der Position des Messziels (303) abhängigen Reaktion im ersten Endbereich (347) des Messweges (351) und/oder im zweiten Endbereich (349) des Messweges (351) erreicht ist.Inductive linear position sensor according to claim 1 or 2 , characterized in that the respective first receiving coil train and the respective second receiving coil train in the first end region (347) of the measurement path (351) and/or in the second end region (349) of the measurement path (351) is designed to run convexly towards the central axis (351) or are, so that an exponential damping of the position of the measurement target (303)-dependent reaction in the first end area (347) of the measurement path (351) and/or in the second end area (349) of the measurement path (351) is achieved. Induktiver Linearwegsensor gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige elementare trigonometrische Funktion im Wesentlichen eine Sinusfunktion, eine Cosinusfunktion, eine Trapezfunktion und/oder eine verrundete Rechteckfunktion ist, wobei insbesondere die erste Empfangsspule (337), die zweite Empfangsspule(331), die dritte Empfangsspule (333), die vierte Empfangsspule (335) und/oder die weitere Empfangsspule entlang des Messweges (351) und/oder entlang der Mittelachse (351) gegeneinander versetzt (361, 362), insbesondere um einen Teilbetrag ihrer jeweiligen Periodenlänge, beispielsweise um Pi/2, phasenversetzt angeordnet sind.Inductive linear displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the respective elementary trigonometric function is essentially a sine function, a cosine function, a trapezoidal function and/or a rounded rectangular function, with the first receiving coil (337), the second receiving coil (331) in particular , the third receiving coil (333), the fourth receiving coil (335) and/or the further receiving coil along the measuring path (351) and/or along the central axis (351) offset (361, 362) from one another, in particular by a fraction of their respective period length , for example by Pi/2, are arranged out of phase. Induktiver Linearwegsensor gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespule (321) und/oder die jeweilige Empfangsspule (331, 333, 335, 337) mittels eines Erregerschaltkreises elektromagnetisch angeregt wird oder angeregt werden, wobei insbesondere ein jeweiliger Schwingkreis mit einer Anregungsfrequenz mit der Sendespule (321) und/oder der jeweiligen Empfangsspule (331, 333, 335, 337) elektrisch verbunden ist.Inductive linear displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting coil (321) and/or the respective receiving coil (331, 333, 335, 337) is or are being excited electromagnetically by means of an excitation circuit, with in particular a respective resonant circuit having an excitation frequency is electrically connected to the transmitting coil (321) and/or the respective receiving coil (331, 333, 335, 337). Induktiver Linearwegsensor gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reaktionsspannung einer Empfangsspule (331, 333, 335, 337) oder einer jeweiligen Empfangsspule (331, 333, 335, 337), insbesondere eine durch die Reaktion des Messzieles (303) induzierter Reaktionsspannung, mittels einer Messeinheit zum Messen einer elektrischen Spannung messbar ist.Inductive linear displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a reaction voltage of a receiving coil (331, 333, 335, 337) or a respective receiving coil (331, 333, 335, 337), in particular one induced by the reaction of the measurement target (303). Response voltage can be measured using a measuring unit for measuring an electrical voltage. Induktiver Linearwegsensor gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnehmen der Position (311), insbesondere einer absoluten Position, des linear entlang des Messweges (351) beweglichen Messziels (303) mittels einer mathematischen Berechnung, insbesondere einer Division, in einer Berechnungseinheit, welche dem induktiven Linearwegsensor (301) zugeordnet ist, aus einem Signal der elektromagnetischen Reaktion der ersten Empfangsspule (337) und einem jeweiligen Signal einer oder mehrerer der zweiten Empfangsspule (331), der dritten Empfangsspule (333), der vierten Empfangsspule (335) und/oder weiteren Empfangsspulen erfolgt.Inductive linear displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the position (311), in particular an absolute position, of the measurement target (303) movable linearly along the measurement path (351) is recorded by means of a mathematical calculation, in particular a division, in a calculation unit , which is assigned to the inductive linear displacement sensor (301), from a signal of the electromagnetic reaction of the first receiving coil (337) and a respective signal of one or more of the second receiving coil (331), the third receiving coil (333), the fourth receiving coil (335) and/or further receiving coils. Induktiver Linearwegsensor gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespule (321) an einem Außenbereich (317) des Grundkörpers (315), insbesondere um einen Rand des Grundkörpers (315) herum, angeordnet ist, wobei die Sendespule (321) insbesondere aus mehreren Windungen und/oder mehreren Ebenen aus jeweiligen Windungen gebildet ist.Inductive linear displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission coil (321) is arranged on an outer region (317) of the base body (315), in particular around an edge of the base body (315), the transmission coil (321) in particular is formed of multiple turns and / or multiple levels of respective turns. Induktiver Linearwegsensor gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Empfangsspule (337) und/oder die zweite Empfangsspule (331), die dritte Empfangsspule (333), die vierte Empfangsspule (335) und/oder die weitere Empfangsspule von der Sendespule (321) umgeben am Grundkörper (315), insbesondere innerhalb einer von der Sendespule (321) gebildeten Grundfläche angeordnet, ist oder sind.Inductive linear displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first receiving coil (337) and/or the second receiving coil (331), the third receiving coil (333), the fourth receiving coil (335) and/or the further receiving coil is different from the transmitting coil (321) is or are surrounded on the base body (315), in particular arranged within a base area formed by the transmission coil (321). Fahrzeug mit einem induktiven Linearwegsensor (301) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, wobei der induktive Linearwegsensor (301) insbesondere zum Aufnehmen eines Lenkeinschlages einer Lenkung, beispielsweise einer Vorderachslenkung oder einer Hinterachslenkung eines Fahrzeuges, eingesetzt ist.Vehicle with an inductive linear displacement sensor (301) according to one of the preceding Claims 1 until 9 , wherein the inductive linear displacement sensor (301) is used in particular for recording a steering angle of a steering system, for example a front-axle steering system or a rear-axle steering system of a vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0743508A2 (en) 1995-05-16 1996-11-20 Mitutoyo Corporation Induced current position transducer
DE10039170A1 (en) 1999-09-03 2001-06-13 Trw Fahrwerksyst Gmbh & Co Vehicle steering mechanism has steering linkage, two adjusters and electronic controls for adjusting steering gear and for detecting the position of an adjustment motor through a positioning sensor.

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