DE10357146A1 - Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates - Google Patents

Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates Download PDF

Info

Publication number
DE10357146A1
DE10357146A1 DE10357146A DE10357146A DE10357146A1 DE 10357146 A1 DE10357146 A1 DE 10357146A1 DE 10357146 A DE10357146 A DE 10357146A DE 10357146 A DE10357146 A DE 10357146A DE 10357146 A1 DE10357146 A1 DE 10357146A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
sensor device
shaft
capacitor plates
capacitors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10357146A
Other languages
German (de)
Inventor
Ronny Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10357146A priority Critical patent/DE10357146A1/en
Publication of DE10357146A1 publication Critical patent/DE10357146A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/241Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
    • G01D5/2412Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/70Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
    • G01D2205/77Specific profiles
    • G01D2205/777Whorl-shaped profiles

Abstract

Sensor device comprises first (2) and second (5) capacitors, with each capacitor having at least a moving capacitor plate (3, 6) and at least a fixed capacitor plate (4, 7). The moving capacitor plates are mounted on a rotating shaft (8), in particular the steering column. As the steering column rotates the capacitance of the capacitors varies.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Winkel- und/oder Drehmomenterfassung und insbesondere einen Winkel- und/oder Drehmomentsensor für Fahrzeuge.The The present invention relates to a sensor device for angular and / or torque detection and in particular an angle and / or torque sensor for vehicles.

Sensoren zur Aufnahme von Winkeln und/oder von Drehmomenten sind aus dem Stand der Technik in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt und werden häufig in Fahrzeugen verwendet. Bekannte Sensoren verwenden kapazitive, induktive, Laufzeit- oder optische Messverfahren. Für eine Anwendung derartiger Sensoren in Fahrzeugen sind sehr hohe Anforderungen hinsichtlich einer thermischen und mechanischen Belastbarkeit des Sensors und eine uneingeschränkte Funktionalität über möglichst die gesamte Lebensdauer von Fahrzeugen bei geringstmöglichen Kosten gestellt. Bei der Verwendung von optischen Sensoren liegt das Hauptproblem darin, dass bei Verschmutzungserscheinungen im optischen Weg oder einer schleichenden Erblindung der Detektoren die Funktionalität nicht mehr gegeben ist. Die Verwendung von induktiven Messprinzipien für Sensoren ist bei einer Förderung nach einer hochgenauen Winkelauflösung zu ungenau. Messprinzipien, die die Laufzeit von Ultraschallsignalen ausnutzen, sind sehr teuer und aufwendig herzustellen und somit für eine Großserienproduktion zur Verwendung in Fahrzeugen nicht geeignet. Bei kapazitiven Messprinzipien sind vor allem die relative Luftfeuchte, die eine Änderung der Elektrizitätskonstante der Luft hervorruft und somit die Kapazität zwischen den Kondensatorplatten beeinflusst, und die Temperaturschwankungen, die vor allem die Größe und den Abstand der Kondensatorplatten beeinflusst, für eine genaue Signalauswertung problematisch. Von daher werden bisher im Fahrzeugsektor hauptsächlich optische Winkelsensoren verwendet.sensors for recording angles and / or torques are from the State of the art in diverse Embodiments known and are often used in vehicles. Known sensors use capacitive, inductive, transit time or optical measuring methods. For An application of such sensors in vehicles are very high Requirements regarding a thermal and mechanical load capacity of the sensor and an unrestricted Functionality over as possible the entire lifetime of vehicles at the lowest possible Costs. When using optical sensors lies the main problem is that in case of signs of pollution in the optical path or a creeping blindness of the detectors the functionality no longer exists. The use of inductive measuring principles for sensors is in a promotion too inaccurate after a high-precision angular resolution. Measurement principles, which exploit the duration of ultrasound signals are very expensive and consuming to manufacture and thus for mass production for use not suitable in vehicles. For capacitive measuring principles are especially the relative humidity, which is a change of the electricity constant of the Air causes and thus the capacity between the capacitor plates influenced, and the temperature fluctuations, especially the size and the distance affected by the capacitor plates, for accurate signal evaluation problematic. Therefore, so far in the automotive sector mainly optical Angle sensors used.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie eine Winkelmessung bis fast 720° unter Verwendung des kapazitativen Messprinzips ermöglicht. Erfindungsgemäß sind hierbei Absolutwinkelmessungen von 720°-X° möglich, wobei der Winkel X durch die Breite der verwendeten Kondensatorplatten bestimmt wird. Die Breite der Kondensatorplatten kann dabei derart gewählt werden, dass der Winkel X ca. 10° beträgt, sodass eine Absolutwinkelmessung von deutlich über 700° Absolutwinkel möglich ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Sensorvorrichtung einen ersten und einen zweiten Kondensator aufweist. Beide Kondensatoren weisen jeweils wenigstens eine bewegbare und eine feststehende Kondensatorplatte auf. Die bewegbaren Kondensatorplatten sind dabei an einer drehbar gelagerten Welle angeordnet, deren Drehwinkel gemessen werden soll. Die feststehenden und/oder bewegbaren Kondensatorplatten weisen dabei eine derartige Form auf, dass sich die Kapazität der Kondensatoren bei einer Drehung der Welle ändert. Die doppelte Anordnung der Kondensatoren ermöglicht somit eine Messung eines Absolutwinkels von deutlich über 700°, ohne dass die Sensorvorrichtung eine aufwendige Zähleinrichtung aufweist. Dabei ist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung sehr kostengünstig in einer Großserienfertigung herstellbar und sehr robust, sodass problemlos eine Verwendung in Fahrzeugen möglich ist.The inventive sensor device with the features of claim 1, in contrast, the Take advantage of using an angle measurement up to almost 720 ° the capacitive measuring principle allows. According to the invention here are Absolute angle measurements of 720 ° -X ° possible, where the angle X through the width of the capacitor plates used is determined. The width of the capacitor plates can be such chosen be that the angle X is about 10 °, so an absolute angle measurement of well over 700 ° absolute angle is possible. According to the invention this is achieved in that the sensor device has a first and a having second capacitor. Both capacitors point each at least one movable and a fixed capacitor plate on. The movable capacitor plates are rotatable on one mounted shaft whose rotation angle is to be measured. The fixed and / or movable capacitor plates have it has a shape such that the capacitance of the capacitors changes with a rotation of the shaft. The double arrangement of the capacitors thus enables a measurement of a Absolute angle of significantly above 700 °, without the sensor device has a complex counting device. there is the sensor device according to the invention very inexpensive in a mass production manufacturable and very sturdy, so easy to use in Vehicles possible is.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.The under claims have preferred developments of the invention to the subject.

Um eine besonders einfache Auswertung der kapazitativen Messsignale zu ermöglichen, ist die Form der feststehenden und/oder bewegbaren Kondensatorplatten asymmetrisch gewählt. Besonders bevorzugt sind die Kondensatorplatten des ersten Kondensators spiegelverkehrt zu den Kondensatorplatten des zweiten Kondensators angeordnet und um 180° verdreht zueinander angeordnet. Dabei weisen die Kondensatorplatten des ersten und zweiten Kondensators die gleiche äußere Form auf.Around a particularly simple evaluation of the capacitive measurement signals to enable is the shape of the fixed and / or movable capacitor plates chosen asymmetrically. Particularly preferred are the capacitor plates of the first capacitor mirrored to the capacitor plates of the second capacitor arranged and rotated by 180 ° arranged to each other. In this case, the capacitor plates of the first and second capacitor the same outer shape.

Vorzugsweise weist die bewegbare Kondensatorplatte der Kondensatoren eine Schneckenform auf, wobei die bewegbare Kondensatorplatte senkrecht zur Achse der Welle angeordnet ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schneckenform der bewegbaren Kondensatorplatte dabei derart gebildet, dass die Schneckenform an einem Punkt auf der Welle beginnt und eine gleichmäßige Steigung entlang der Welle aufweist. Vorzugsweise liegen der Anfangspunkt und der Endpunkt der Schnecke auf einer Linie durch den Mittelpunkt der Welle und ein Abstand vom Anfangspunkt zum Endpunkt entlang der Linie entspricht vorzugsweise dem doppelten Radius der Welle.Preferably the capacitive capacitor plate of the capacitors has a worm shape, wherein the movable capacitor plate is perpendicular to the axis of the shaft is arranged. According to one Particularly preferred embodiment of the invention is the screw shape the movable capacitor plate thereby formed such that the Snail shape starts at a point on the shaft and a steady slope along the shaft. Preferably, the starting point and the end point of the snail on a line through the center point the wave and a distance from the starting point to the end point the line preferably corresponds to twice the radius of the shaft.

Eine Kontaktierung der bewegbaren Kondensatorplatten der Sensorvorrichtung erfolgt vorzugsweise über die Welle. Dadurch kann ein besonders kostengünstiger Aufbau erreicht werden.A Contacting of the movable capacitor plates of the sensor device preferably takes place via the wave. As a result, a particularly cost-effective construction can be achieved.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die bewegbaren Kondensatorplatten auf den Umfang der Welle aufgelegt, sodass die bewegbaren Kondensatorplatten praktisch einen zusätzlichen Mantel zu der Welle bilden. Die Länge der bewegbaren Kondensatorplatten in Axialrichtung der Welle ist dabei an jedem Punkt des Wellenumfangs unterschiedlich. Besonders bevorzugt ändert sich die Länge der bewegbaren Kondensatorplatten in Axialrichtung der Welle dabei mit einer konstanten Steigung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Welle vorzugsweise aus einem nicht-leitenden Material hergestellt oder über der Welle ist eine zylindrische Hülse aus einem nicht-leitenden Material angeordnet.According to another preferred embodiment of the present invention, the movable capacitor plates are placed on the circumference of the shaft, so that the movable capacitor plates practically form an additional jacket to the shaft. The length of the movable capacitor plates in the axial direction of the shaft is different at each point of the shaft circumference. Beson Preferably, the length of the movable capacitor plates in the axial direction of the shaft changes with a constant pitch. In this embodiment, the shaft is preferably made of a non-conductive material or over the shaft is a cylindrical sleeve made of a non-conductive material.

Um zusätzlich zur Winkelmessung noch eine Drehmomentmessung mit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung möglich zu machen, umfasst die Sensorvorrichtung vorzugsweise einen dritten und einen vierten Kondensator, welche ebenfalls an der Welle angeordnet sind. Dabei ist zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator und dem dritten und vierten Kondensator ein Torsionsstab angeordnet. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Kondensatoren an der Welle redundant angeordnet. Ein Drehmoment kann dabei durch Erfassen eines zeitlich unterschiedlichen Reagierens der Kondensatorpaare rechts und links des Torsionsstabs detektiert werden, wobei die Größe des Signals durch die jeweils auftretende maximale Kapazitätsdifferenz gemessen wird und daraus ein Drehmomentwert bestimmt werden kann.Around additionally for angle measurement nor a torque measurement with the sensor device according to the invention possible The sensor device preferably comprises a third one and a fourth capacitor, which is also disposed on the shaft are. It is between the first and the second capacitor and the third and fourth condenser arranged a torsion bar. Preferably, the first and second capacitors are on the shaft arranged redundantly. A torque can be detected by detecting a temporally different reacting of the capacitor pairs on the right and the left of the torsion bar are detected, the size of the signal is measured by the occurring maximum capacitance difference and From this a torque value can be determined.

Um eine besonders einfache Auswertbarkeit der Messsignale zu ermöglichen, sind die Kondensatoren der Sensorvorrichtung derart angeordnet, dass im Ausgangspunkt der Messung eine maximale oder eine minimale Kapazität der Kondensatoren erhalten wird. Der Ausgangspunkt bei einem Lenkwinkelsensor wäre dabei beispielsweise die Neutralstellung des Lenkrads.Around to enable a particularly easy readability of the measuring signals the capacitors of the sensor device are arranged such that in the starting point of the measurement a maximum or a minimum capacity the capacitors is obtained. The starting point for a steering angle sensor would be present for example, the neutral position of the steering wheel.

Um eine Unempfindlichkeit der erfindungsσemäßen Sensorvorrichtung gegenüber äußeren Einflüssen wie z.B. Temperaturschwankungen, Schwankungen der Luftfeuchte, Änderung des Abstands der Kondensatorplatten aufgrund einer Temperaturänderung usw., zu erreichen, ist vorzugsweise ein Referenzkondensator vorgesehen, welcher unmittelbar, d.h. in gleichem klimatischen Raum, benachbart zu den Kondensatoren der Sensorvorrichtung angeordnet ist. Der Referenzkondensator weist dabei eine Plattendicke wie die Kondensatoren der Sensorvorrichtung auf. Dadurch können beispielsweise durch eine Differenzsignalauswertung der Signale des Messkondensators mit feststehenden Referenzkapazitäten abgeglichen werden. Vorzugsweise ist die Kapazität des Referenzkondensators dabei gleich oder größer wie die Maximalkapazität der Messkondensatoren. Weiterhin sei angemerkt, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung als Drehmomentsensor für jedes Kondensatorpaar ein separater Referenzkondensator vorgesehen sein kann. Vorzugsweise sind die Referenzkondensatoren dabei in einem abgeschlossenen Gehäuse mit den Kondensatoren der Sensorvorrichtung angeordnet.Around a insensitivity of erfindungsσemäßen sensor device against external influences such e.g. Temperature fluctuations, fluctuations in air humidity, change the distance of the capacitor plates due to a temperature change etc., a reference capacitor is preferably provided, which is immediate, i. in the same climatic space, adjacent is arranged to the capacitors of the sensor device. The reference capacitor has a plate thickness as the capacitors of the sensor device on. Thereby can for example, by a difference signal evaluation of the signals of the measuring capacitor with fixed reference capacitances become. Preferably, the capacitance of the reference capacitor the same or greater than the maximum capacity the measuring capacitors. Furthermore, it should be noted that when using the sensor device according to the invention as a torque sensor for each capacitor pair provided a separate reference capacitor can be. Preferably, the reference capacitors are in a closed housing arranged with the capacitors of the sensor device.

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung wird besonders bevorzugt in Fahrzeugen und dabei besonders vorteilhaft als Lenkwinkelsensor verwendet. Dabei ist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung auch für direkte Lenksysteme wie z.B. sogenannte "steer-by-wire"-Systeme geeignet, welche mit sehr wenig Lenkeinschlag arbeiten.The inventive sensor device is particularly preferred in vehicles and particularly advantageous used as steering angle sensor. In this case, the sensor device according to the invention also for direct steering systems, such as so-called "steer-by-wire" systems are suitable, which with very little Steering lock work.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:following The present invention is based on preferred embodiments described in conjunction with the drawing. In the drawing is:

1 eine schematische Seitenansicht einer Sensorvorrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 FIG. 2 shows a schematic side view of a sensor device for detecting a rotation angle according to a first exemplary embodiment of the invention, FIG.

2 eine Seitenansicht einer auf der in 1 gezeigten Welle befestigten bewegbaren Kondensatorplatte des ersten Kondensators, 2 a side view of one on the in 1 shown shaft mounted movable capacitor plate of the first capacitor,

3 eine Seitenansicht einer auf der in 1 gezeigten Welle befestigten bewegbaren Kondensatorplatte des zweiten Kondensators, 3 a side view of one on the in 1 shown shaft mounted movable capacitor plate of the second capacitor,

4 eine Darstellung der variablen Kondensatorplatte von 2 mit relativen Größenangaben, 4 a representation of the variable capacitor plate of 2 with relative sizes,

5 eine schematische Schnittansicht der Sensorvorrichtung von 1, 5 a schematic sectional view of the sensor device of 1 .

6 ein Diagramm, welches die Kapazitäten in Abhängigkeit des Drehwinkels der Welle darstellt, 6 a diagram showing the capacities as a function of the rotation angle of the shaft,

7 ein Diagramm, welches die Differenzkapazität der Kondensatoren an der Welle zu feststehenden Referenzkondensatoren über den Drehwinkel der Welle darstellt, 7 a diagram showing the differential capacitance of the capacitors on the shaft to fixed reference capacitors over the rotation angle of the shaft,

8 eine schematische Seitenansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erfassung eines Drehwinkels und eines Drehmoments, 8th 1 is a schematic side view of a sensor device according to a second embodiment for detecting a rotation angle and a torque,

9 eine schematische Seitenansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 9 a schematic side view of a sensor device according to a third embodiment of the invention, and

10 eine schematische Ansicht einer Sensorvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 10 a schematic view of a sensor device according to a fourth embodiment of the invention.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 eine Sensorvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.The following is with reference to the 1 to 7 a sensor device 1 according to a first embodiment of the present invention.

Wie in 1 gezeigt, umfasst die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 1 einen ersten Kondensator 2 und einen zweiten Kondensator 5. Der erste Kondensator 2 besteht aus mehreren bewegbaren Kondensatorplatten 3 und mehreren feststehenden Kondensatorplatten 4. Genauer, besteht der erste Kondensator 2 in diesem Ausführungsbeispiel aus fünf bewegbaren Kondensatorplatten 3 und fünf feststehenden Kondensatorplatten 4. Zur besseren Übersichtlichkeit sind in 1 nicht alle Kondensatorplatten bezeichnet. Eine bewegbare Kondensatorplatte 3 ist in 2 in Seitenansicht dargestellt. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die bewegbare Kondensatorplatte 3 in Form einer Schnecke ausgebildet und an einer Welle 8, deren Drehwinkel bestimmt werden soll, befestigt. Die Schneckenform der bewegbaren Kondensatorplatte 3 beginnt dabei an einem Punkt B auf der Welle und endet in einem Punkt F (vgl. 4).As in 1 shown, comprises the sensor device according to the invention 1 a first capacitor 2 and a second capacitor 5 , The first capacitor 2 consists of several movable capacitor plates 3 and several fixed capacitor plates 4 , More precisely, there is the first capacitor 2 in this embodiment, five movable capacitor plates 3 and five fixed capacitor plates 4 , For better clarity are in 1 not all capacitor plates labeled. A movable capacitor plate 3 is in 2 shown in side view. How out 2 is apparent, is the movable capacitor plate 3 formed in the form of a worm and on a shaft 8th whose rotation angle is to be determined attached. The worm shape of the movable capacitor plate 3 starts at a point B on the shaft and ends at a point F (cf. 4 ).

Die genauen Größenverhältnisse sind im Detail in 4 dargestellt. Die Schneckenform beginnt hierbei auf der Welle 8 im Punkt B und läuft über die Punkte C, D, E und F einmal um den Umfang der Welle 8. Dabei vergrößert sich die Schnecke, ausgehend von dem Punkt B, mit einer konstanten Steigung. Wie in 4 gezeigt, verbreitert sich die Schnecke in Punkt C, ausgehend von einem Mittelpunkt M der Welle 8, auf das 0,5-fache eines Radiusses A der Welle 8. Im Punkt D verbreitert sich die Schnecke auf die Länge des Radiusses A, in Punkt E verbreitert sich die Schnecke auf das 1,5-fache des Radiusses A und in Punkt F hat die Schnecke das 2-fache des Radiusses A erreicht.The exact proportions are detailed in 4 shown. The worm shape starts here on the shaft 8th at point B and passes over the points C, D, E and F once around the circumference of the shaft 8th , In this case, the screw increases, starting from the point B, with a constant slope. As in 4 As shown, the worm widened in point C, starting from a center M of the shaft 8th , 0.5 times a radius A of the shaft 8th , At point D, the worm widened to the length of radius A, at point E the worm widened to 1.5 times the radius A and at point F the worm reached 2 times the radius A.

Wie aus 1 in Verbindung mit 5 ersichtlich ist, sind der erste Kondensator 2 und der zweite Kondensator 5 spiegelverkehrt zueinander an der Welle 8 angeordnet und um 180° an der Welle verdreht. Weiterhin sind die feststehenden Kondensatorplatten 4 bzw. 7 durch dünne Stäbe gebildet. Eine Kontaktierung der bewegbaren Kondensatorplatten 3 und 6 erfolgt über die Welle 8 und eine Verbindungsleitung 9. Somit sind die feststehenden Kondensatorplatten 4 und 7, wie in 1 gezeigt, aus einer Vielzahl von einzelnen Stäben gebildet, welche über ein oberes gemeinsames Verbindungselement miteinander verbunden sind, sodass sie im Wesentlichen eine kammartige Gestalt aufweisen. Zwischen den feststehenden Kondensatorplatten sind dabei jeweils die an der Welle 8 befestigten bewegbaren Kondensatorplatten 3, 6 angeordnet. Die Anzahl der feststehenden und bewegbaren Kondensatorplatten des ersten und zweiten Kondensators sind dabei gleich und bestimmen das messbare Kapazitätsmaximum und -minimum. Die Breite der feststehenden Kondensatorplatten 4 und 7 bestimmt dabei den maximalen messbaren eindeutigen Absolutwinkel. Wenn die Breite der feststehenden Kondensatorplatte theoretisch gegen Null geht, kann ein Absolutwinkel von plus/minus 360°, d.h., in der Summe ein Winkel von 720°, gemessen werden. Da die feststehenden Kondensatorplatten 4 und 7 jedoch eine gewisse Breite aufweisen müssen, ist der tatsächliche messbare Absolutwinkel etwas kleiner als 720°.How out 1 combined with 5 is apparent, are the first capacitor 2 and the second capacitor 5 mirrored to each other on the shaft 8th arranged and rotated by 180 ° on the shaft. Furthermore, the fixed capacitor plates 4 respectively. 7 formed by thin rods. A contacting of the movable capacitor plates 3 and 6 takes place over the shaft 8th and a connection line 9 , Thus, the fixed capacitor plates 4 and 7 , as in 1 shown formed from a plurality of individual bars, which are interconnected via an upper common connecting element, so that they have a substantially comb-like shape. Between the fixed capacitor plates are each on the shaft 8th fixed movable capacitor plates 3 . 6 arranged. The number of fixed and movable capacitor plates of the first and second capacitors are the same and determine the measurable maximum and minimum capacitance. The width of the fixed capacitor plates 4 and 7 determines the maximum measurable definite absolute angle. If the width of the fixed capacitor plate theoretically goes to zero, an absolute angle of plus / minus 360 °, ie, in the sum of an angle of 720 °, can be measured. Because the fixed capacitor plates 4 and 7 however, must have a certain width, the actual measurable absolute angle is slightly smaller than 720 °.

Die Funktion der erfindungsgemäße Sensorvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiel ist dabei wie folgt: Wie in 5 gezeigt, ist die jeweilige Überdeckung der feststehenden und variablen Kondensatorplatten ursächlich für die Kapazität des jeweiligen Kondensators. Wenn sich die Welle 8 mit den daran befestigen bewegbaren Kondensatorplatten 3 bzw. 6 dreht, ändert sich die Kapazität des ersten und zweiten Kondensators, wobei die Kapazitätsänderung proportional zu dem Drehwinkel der Welle 8 ist. Somit kann in einer Auswerteeinheit anhand der Änderungen der Kapazität oder anhand eines Vergleichs der aktuellen Kapazität der Kondensatoren mit gespeicherten Referenzwerten der Kapazität der Drehwinkel der Welle 8 bestimmt werden.The function of the sensor device according to the invention of the first embodiment is as follows: As in 5 shown, the respective coverage of the fixed and variable capacitor plates is the cause of the capacitance of the respective capacitor. When the wave 8th with the attachable movable capacitor plates 3 respectively. 6 turns, the capacitance of the first and second capacitors changes, the capacitance change being proportional to the rotation angle of the shaft 8th is. Thus, in an evaluation unit based on the changes in the capacitance or on the basis of a comparison of the actual capacitance of the capacitors with stored reference values of the capacitance, the rotation angle of the shaft 8th be determined.

6 zeigt die Änderungen der Kapazität entsprechend einer Änderung eines Lenkwinkels der Welle 8. Da die beiden Kondensatoren 2 und 5 spiegelverkehrt und um 180° verdreht auf der Welle 8 angeordnet sind, ergeben sich in 6 zwei spiegelverkehrte Verläufe der Kapazität. Hierbei ist die in gestrichelter Weise angezeichnete Kurve der Kapazitätsverlauf C1 des ersten Kondensators 2 und die durchgezogene Linie der Kapazitätsverlauf C2 des zweiten Kondensators 5. Um ein möglichst genaues Messergebnis zu erhalten, wird vorzugsweise der Winkel der Welle 8 nur mit einem Kondensator gemessen. Hierbei gibt die schnelle Kapazitätsänderung eines Kondensators nahe dem Wert Null des Winkels das Entscheidungskriterium zur Messung eines Winkels in positiver Richtung durch den ersten Sensor 2 mit der Kapazitätskurve C1, welche hier in 1 gestrichelt dargestellt ist, da hierbei über den Winkel 0 bis +360°-X° eine Kapazitätsänderung ohne Vorzeichenwechsel vorliegt. Bei einer Drehung der Welle 8 in negativer Richtung wird in entsprechender Weise das Messsignal C2 des zweiten Kondensators 5 verwendet, welches ebenfalls keinen Vorzeichenwechsel über einen Bereich von 0 bis –360°+X° aufweist. Hierbei ist die Größe X° abhängig von der vorher erwähnten Dicke der feststehenden Kondensatorplatten, wobei der Betrag für den Winkel aus X umso kleiner wird, je dünner die feststehenden Kondensatorplatten ausgebildet sind. D.h., grundsätzlich wird der Drehwinkel mit zwei Kondensatoren gemessen und der unterschiedliche Anstieg der Messkurven nahe dem Nullpunkt der Messung dient als Plausibilitätskontrolle und zur Festlegung auf jeweils nur eine Messkurve, mit welcher der Winkel gemessen wird. Der Anstieg der Messgerade kann mit einem Auswerte-ASIC ausgewertet werden. 6 shows the changes of the capacity according to a change of a steering angle of the shaft 8th , Because the two capacitors 2 and 5 mirrored and rotated by 180 ° on the shaft 8th are arranged, arise in 6 two mirrored gradients of capacity. Here, the curve drawn in dashed lines is the capacitance curve C1 of the first capacitor 2 and the solid line, the capacitance curve C2 of the second capacitor 5 , In order to obtain the most accurate measurement result, preferably the angle of the shaft 8th measured only with a capacitor. Here, the fast capacitance change of a capacitor near the zero value of the angle gives the decision criterion for measuring an angle in the positive direction by the first sensor 2 with the capacity curve C1, which here in 1 is shown in dashed lines, since this is the angle 0 to + 360 ° -X ° a capacity change without change of sign exists. With a rotation of the shaft 8th in the negative direction, the measurement signal C2 of the second capacitor is correspondingly 5 used, which also has no sign change over a range of 0 to -360 ° + X °. Here, the size X ° is dependent on the aforementioned thickness of the fixed capacitor plates, and the thinner the fixed capacitor plates, the smaller the amount of the angle of X becomes. That is, the angle of rotation is basically measured with two capacitors and the different rise of the traces close The zero point of the measurement serves as a plausibility check and to determine only one measuring curve with which the angle is measured. The rise of the measuring straight can be evaluated with an evaluation ASIC.

Wie in 7 gezeigt, kann eine Bestimmung des Drehwinkels auch anhand eines Signalbildes der Differenz der variablen Kapazitäten zu den feststehenden Kapazitäten der Kondensatoren bestimmt werden.As in 7 A determination of the angle of rotation can also be determined on the basis of a signal image of the difference between the variable capacitances and the fixed capacitances of the capacitors.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 8 eine Sensorvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.The following is with reference to 8th a sensor device 1 according to a second embodiment of the present invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.

Wie in 8 gezeigt, umfasst die Sensorvorrichtung 1 praktisch eine doppelte Anordnung der in 1 gezeigten Sensoreinrichtung. Genauer ist eine Welle 8 durch einen Torsionsstab 10 in zwei Wellenhälften unterteilt, wobei an der ersten Wellenhälfte ein erster Kondensator 2 und ein zweiter Kondensator 5, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet sind, und an der zweiten Wellenhälfte sind ein dritter Kondensator 2' und ein vierter Kondensator 5' angeordnet. Somit sind die beiden Kondensatorpaare 2, 5 und 2', 5' in gleicher Weise an der Welle 8 und zwischen ihnen der Torsionsstab 10 angeordnet.As in 8th shown includes the sensor device 1 practically a double arrangement of in 1 shown sensor device. More precise is a wave 8th through a torsion bar 10 divided into two shaft halves, wherein on the first half of the shaft, a first capacitor 2 and a second capacitor 5 are arranged according to the first embodiment, and on the second shaft half are a third capacitor 2 ' and a fourth capacitor 5 ' arranged. Thus, the two pairs of capacitors 2 . 5 and 2 ' . 5 ' in the same way on the shaft 8th and between them the torsion bar 10 arranged.

Der Drehwinkel wird dabei wie im ersten Ausführungsbeispiel durch Bestimmung der Änderung der Kapazität berechnet, wobei beim zweiten Ausführungsbeispiel theoretisch aus den vier Kondensatoren 2, 5, 2', 5' ausgewählt werden kann. Weiterhin kann bei der Sensorvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Drehmoment der Welle bestimmt werden, indem ein zeitlich unterschiedliches Reagieren der Kondensatorpaare 2 und 5 einerseits und der Kondensatorpaare 2' und 5' andererseits erfasst wird. Die Größe des Signals kann durch die jeweils erreichte maximale Kapazitätsdifferenz gemessen werden und in einen Drehmomentwert interpretiert werden.The angle of rotation is calculated as in the first embodiment by determining the change in capacitance, wherein in the second embodiment, theoretically from the four capacitors 2 . 5 . 2 ' . 5 ' can be selected. Furthermore, in the sensor device 1 According to the second embodiment, the torque of the shaft can be determined by a time-varying reaction of the capacitor pairs 2 and 5 on the one hand and the capacitor pairs 2 ' and 5 ' on the other hand. The size of the signal can be measured by the respective maximum capacity difference reached and interpreted in a torque value.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 9 eine Sensorvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet.The following is with reference to 9 a sensor device 1 according to a third embodiment of the present invention. Identical or functionally identical parts are again denoted by the same reference numerals as in the first and second embodiments.

Wie aus 9 ersichtlich ist, ist die Sensorvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen wie die des zweiten Ausführungsbeispiels ausgebildet und kann somit sowohl den Drehwinkel als auch das Drehmoment der Welle 8 bestimmen. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist beim dritten Ausführungsbeispiel die Welle mit den beiden doppelt angeordneten Kondensatorpaaren 2, 5, 2', 5' in einem Gehäuse 11 angeordnet. Die Welle 8 ist dabei an einem ersten Lager 12 und einem zweiten Lager 13 in der Gehäusewandung gelagert. Weiterhin sind im Gehäuse ein erster Referenzkondensator 14 und ein zweiter Referenzkondensator 15 angeordnet.How out 9 is apparent, is the sensor device 1 according to the third embodiment is formed substantially like that of the second embodiment, and thus can both the rotation angle and the torque of the shaft 8th determine. In contrast to the second embodiment, in the third embodiment, the shaft with the two double-arranged capacitor pairs 2 . 5 . 2 ' . 5 ' in a housing 11 arranged. The wave 8th is at a first camp 12 and a second camp 13 stored in the housing wall. Furthermore, in the housing, a first reference capacitor 14 and a second reference capacitor 15 arranged.

Durch die Anordnung der Sensorvorrichtung 1 in einem Gehäuse 11 können einerseits negative äußere Einflüsse wie z.B. Feuchtigkeit, Schmutz und zum größten Teil Wärmestrahlung abgehalten werden. Weiterhin ermöglicht das die Sensorvorrichtung 1 umgebende Gehäuse im Wesentlichen gleiche äußere Bedingungen für alle Kondensatoren der Sensorvorrichtung. Weiterhin können durch die Anordnung der beiden Referenzkondensatoren 14 und 15 Kapazitätsschwankungen der Kondensatoren 2, 5, 2', 5', welche z.B. aufgrund von Temperaturänderungen oder Änderungen der Luftfeuchtigkeit und somit der Dielektrizitätskonstante hervorgerufen werden, ausgeglichen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass bei der Signalauswertung die Differenz zwischen einem Referenzkondensator und einem Messkondensator gemessen wird. Die Referenzkondensatoren weisen dabei eine gleich große oder größere Kapazität als die Maximalkapazität der Schneckenkondensatoren auf. Die Referenzkondensatoren sind dabei aus dem gleichen Material wie die Schneckenkondensatoren hergestellt und weisen den gleichen Plattenabstand wie die Schneckenkondensatoren auf. Da somit immer nur die Kapazitätsdifferenz zwischen Referenzkondensator und Messkondensator gemessen wird, können auftretende äußere Einflüsse, welche Auswirkungen auf die Kapazitäten der Kondensatoren haben, kompensiert werden.By the arrangement of the sensor device 1 in a housing 11 On the one hand, negative external influences such as moisture, dirt and, for the most part, heat radiation can be prevented. Furthermore, this allows the sensor device 1 surrounding housing substantially the same external conditions for all capacitors of the sensor device. Furthermore, by the arrangement of the two reference capacitors 14 and 15 Capacitance fluctuations of the capacitors 2 . 5 . 2 ' . 5 ' , which are caused for example due to temperature changes or changes in humidity and thus the dielectric constant, are compensated. This is achieved by measuring the difference between a reference capacitor and a measuring capacitor during signal evaluation. The reference capacitors have an equal or greater capacity than the maximum capacity of the screw capacitors. The reference capacitors are made of the same material as the screw capacitors and have the same plate spacing as the screw capacitors. Since only the capacitance difference between the reference capacitor and the measuring capacitor is thus always measured, external influences which have an effect on the capacitances of the capacitors can be compensated for.

Nachfolgend wird eine Sensorvorrichtung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.Hereinafter, a sensor device 1 according to a fourth embodiment with reference to 10 described.

Die Sensorvorrichtung 1 weist einen ähnlichen Aufbau wie die in 1 gezeigte Sensorvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels auf. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Kondensatoren der Sensorvorrichtung 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel jedoch anders aufgebaut. Wie in 10 gezeigt, sind an einer Welle 8 ein erster Kondensator 22 und ein zweiter Kondensator 25 angeordnet. Der erste Kondensator 22 umfasst eine bewegbare Kondensatorplatte 23, welche auf der Welle 8 befestigt ist, und eine feststehende Kondensatorplatte 24. Die bewegbare Kondensatorplatte 23 ist dabei auf den Umfang der Welle 8 aufgelegt und weist in Axialrichtung X-X der Welle 8 über den Wellenumfang eine unterschiedliche Länge auf. Dadurch ändert sich die Kapazität der Kondensatoren abhängig von der jeweiligen Drehposition der Welle 8. Im abgerollten Zustand ist die bewegbare Kondensatorplatte 23 somit im Wesentlichen dreieckförmig. Weiter ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ein zweiter Kondensator 25 spiegelverkehrt und um 180° verdreht zum ersten Kondensator 22 angeordnet. Der zweite Kondensator 25 umfasst ebenfalls eine bewegbare Kondensatorplatte 26, welche auf den Umfangsmantel der Welle 8 aufgelegt ist sowie eine feststehende Kondensatorplatte 27. Hierbei ist der zweite Kondensator 25 derart zum ersten Kondensator 22 angeordnet, dass der zweite Kondensator dort seinen Minimalwert aufweist, wo der erste Kondensator 22 seinen Maximalwert aufweist (vgl. 10). Die Welle 8 ist weiterhin aus einem elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt und eine Kontaktierung der auf der Welle befindlichen bewegbaren Kondensatorplatten 23 und 26 erfolgt jeweils über einen leitenden innenliegenden Kern 16 bzw. 17 (vgl. 10).The sensor device 1 has a similar structure as in 1 shown sensor device of the first embodiment. In contrast to the first embodiment, the capacitors of the sensor device 1 However, constructed differently according to the fourth embodiment. As in 10 shown are on a wave 8th a first capacitor 22 and a second capacitor 25 arranged. The first capacitor 22 includes a movable capacitor plate 23 which on the shaft 8th is attached, and a fixed capacitor plate 24 , The movable capacitor plate 23 is on the circumference of the shaft 8th applied and points in the axial direction XX of the shaft 8th over the shaft circumference a different length. As a result, the capacitance of the capacitors changes depending on the respective rotational position of the shaft 8th , In the unrolled state is the movable capacitor plate 23 thus essentially triangular. Next, as described in the first embodiment, a second capacitor 25 mirrored and rotated by 180 ° to the first capacitor 22 arranged. The second capacitor 25 also includes a movable capacitor plate 26 , which rest on the circumferential mantle of the shaft 8th is placed on top and a fixed capacitor plate 27 , Here is the second capacitor 25 such to the first capacitor 22 arranged that the second capacitor has there its minimum value, where the first capacitor 22 has its maximum value (cf. 10 ). The wave 8th is further made of an electrically non-conductive material and a contacting of the located on the shaft movable capacitor plates 23 and 26 takes place via a conductive inner core 16 respectively. 17 (see. 10 ).

Die Sensorvorrichtung 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kann ebenfalls nur den Drehwinkel bestimmen. Es ist jedoch selbstverständlich auch denkbar, dass wie im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel vier derart aufgebaute Kondensatoren in Form von jeweils zwei Kondensatorpaaren angeordnet werden und zwischen den beiden Kondensatorpaaren ein Torsionsstab angeordnet ist, um auch das Drehmoment der Welle bestimmen zu können. Weiterhin ist es wie im dritten Ausführungsbeispiel auch möglich, dass die Kondensatoren in einem Gehäuse angeordnet sind und eine oder mehrere Referenzkondensatoren vorgesehen werden, um äußere Einflüsse auf die Sensorvorrichtung 1 zu eliminieren.The sensor device 1 according to the fourth embodiment can also determine only the rotation angle. However, it is of course also conceivable that, as in the second and third embodiments, four capacitors constructed in this way are arranged in the form of two pairs of capacitors and between the two pairs of capacitors, a torsion bar is arranged to determine the torque of the shaft can. Furthermore, as in the third embodiment, it is also possible for the capacitors to be arranged in a housing and for one or more reference capacitors to be provided for external influences on the sensor device 1 to eliminate.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele werden vorzugsweise in Fahrzeugen und dabei insbesondere bei Lenkungen eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen 1 sind dabei zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe angeordnet. Weiterhin können die dargestellten Ausführungsbeispiele der Sensorvorrichtung 1 besonders gut bei direkten Lenksystemen, insbesondere bei "steer-by-wire"-Systemen mit wenig Lenkeinschlag verwendet werden. Bei derartigen "steer-by-wire"-Systemen reicht insbesondere ein Absolutwinkel von 700° aus, da die Lenkbewegung des Lenkrads elektronisch an die Lenkachse weitergegeben werden, sodass insbesondere auf ein sogenanntes Umdrehungszählsystem verzichtet werden kann. Dies hat große kostenbedingte Vorteile.The described embodiments are preferably used in vehicles and in particular in steering. The sensor devices according to the invention 1 are arranged between the steering wheel and the steering gear. Furthermore, the illustrated embodiments of the sensor device 1 particularly well used in direct steering systems, especially in steer-by-wire systems with little steering lock. In such "steer-by-wire" systems, in particular, an absolute angle of 700 ° is sufficient, since the steering movement of the steering wheel is transmitted electronically to the steering axis, so that in particular a so-called revolution counting system can be dispensed with. This has great cost advantages.

Claims (13)

Sensorvorrichtung, umfassend einen ersten Kondensator (2; 22) und einen zweiten Kondensator (5; 25), wobei der erste Kondensator wenigstens eine bewegbare Kondensatorplatte (3; 23) und eine feststehende Kondensatorplatte (4; 24) umfasst und der zweite Kondensator wenigstens eine bewegbare Kondensatorplatte (6; 26) und eine feststehende Kondensatorplatte (7; 27) umfasst, und wobei die bewegbaren Kondensatorplatten an einer drehbar gelagerten Welle (8) angeordnet sind, wobei die feststehenden und/oder bewegbaren Kondensatorplatten eine Form derart aufweisen, dass sich die Kapazität der Kondensatoren (2, 5; 22, 25) bei einer Drehung der Welle (8) ändert.Sensor device comprising a first capacitor ( 2 ; 22 ) and a second capacitor ( 5 ; 25 ), wherein the first capacitor has at least one movable capacitor plate ( 3 ; 23 ) and a fixed capacitor plate ( 4 ; 24 ) and the second capacitor comprises at least one movable capacitor plate ( 6 ; 26 ) and a fixed capacitor plate ( 7 ; 27 ), and wherein the movable capacitor plates on a rotatably mounted shaft ( 8th ), wherein the fixed and / or movable capacitor plates have a shape such that the capacitance of the capacitors ( 2 . 5 ; 22 . 25 ) upon rotation of the shaft ( 8th ) changes. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der feststehenden und/oder bewegbaren Kondensatorplatten asymmetrisch ist.Sensor device according to claim 1, characterized in that that the shape of the fixed and / or movable capacitor plates is asymmetric. Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorplatten (3, 4) des ersten Kondensators (2) spiegelverkehrt und um 180° verdreht zu den Kondensatorplatten (6, 7) des zweiten Kondensators (5) angeordnet sind.Sensor device according to claim 2, characterized in that the capacitor plates ( 3 . 4 ) of the first capacitor ( 2 ) mirror-inverted and rotated by 180 ° to the capacitor plates ( 6 . 7 ) of the second capacitor ( 5 ) are arranged. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehenden Kondensatorplatten (4, 7; 24, 27) eine stabförmige Gestalt aufweisen.Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the fixed capacitor plates ( 4 . 7 ; 24 . 27 ) have a rod-like shape. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Kondensatorplatten (3, 6) eine Schneckenform aufweisen und senkrecht zur Achse (X-X) der Welle (8) angeordnet sind.Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the movable capacitor plates ( 3 . 6 ) have a helical shape and perpendicular to the axis (XX) of the shaft ( 8th ) are arranged. Sensorvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangspunkt (B) und ein Endpunkt (F) der schneckenförmigen bewegbaren Kondensatorplatte auf einer Linie durch einen Mittelpunkt (M) der Welle (8) liegen.Sensor device according to claim 5, characterized in that a starting point (B) and an end point (F) of the spiral-shaped movable capacitor plate on a line through a center (M) of the shaft ( 8th ) lie. Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand vom Anfangspunkt (B) zum Endpunkt (F) entlang der Linie durch den Mittelpunkt dem doppelten Radius (A) der Welle entspricht.Sensor device according to claim 6, characterized in that that a distance from the starting point (B) to the end point (F) along the Line through the center corresponds to twice the radius (A) of the shaft. Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Kondensatorplatten (23, 26) auf den Umfang der Welle (8) aufgelegt sind, wobei die Länge der bewegbaren Kondensatorplatten (23, 26) in Axialrichtung (X-X) der Welle (8) an jedem Punkt entlang des Umfangs der Welle (8) unterschiedlich ist.Sensor device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the movable capacitor plates ( 23 . 26 ) on the circumference of the shaft ( 8th ), wherein the length of the movable capacitor plates ( 23 . 26 ) in the axial direction (XX) of the shaft ( 8th ) at each point along the circumference of the shaft ( 8th ) is different. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Länge der bewegbaren Kondensatorplatten (23, 26) in Axialrichtung (X-X) der Welle (8) mit einer konstanten Steigung ändert.Sensor device according to claim 8, characterized in that the length of the movable capacitor plates ( 23 . 26 ) in the axial direction (XX) of the shaft ( 8th ) changes with a constant slope. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) aus einem elektrisch nicht-leitenden Material hergestellt ist und eine Kontaktierung der bewegbaren Kondensatorplatten (23, 26) über leitende Kerne (16, 17) in der Welle erfolgt.Sensor device according to claim 8 or 9, characterized in that the shaft ( 8th ) from egg nem electrically non-conductive material is manufactured and a contacting of the movable capacitor plates ( 23 . 26 ) via conductive cores ( 16 . 17 ) takes place in the shaft. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Kondensator (2') und einen vierten Kondensator (5'), welche an der Welle (8) angeordnet sind, wobei zwischen den ersten und zweiten Kondensatoren (2, 5) und den dritten und vierten Kondensatoren (2', 5') ein Torsionsstab (10) angeordnet ist.Sensor device according to one of the preceding claims, characterized by a third capacitor ( 2 ' ) and a fourth capacitor ( 5 ' ), which on the shaft ( 8th ), wherein between the first and second capacitors ( 2 . 5 ) and the third and fourth capacitors ( 2 ' . 5 ' ) a torsion bar ( 10 ) is arranged. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren der Sensorvorrichtung derart angeordnet sind, dass in einem Ausgangszustand der Welle die Kondensatoren entweder ihre maximale Kapazität oder ihre minimale Kapazität aufweisen.Sensor device according to one of the preceding Claims, characterized in that the capacitors of the sensor device are arranged such that in an initial state of the shaft the capacitors have either their maximum capacity or their minimum capacity. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Referenzkondensator (14, 15), welcher unmittelbar benachbart zu den Kondensatoren (2, 5, 2', 5') der Sensorvorrichtung angeordnet ist, um eine Referenzkapazität unmittelbar benachbart zur Sensorvorrichtung zu bestimmen.Sensor device according to one of the preceding claims, characterized by a reference capacitor ( 14 . 15 ), which immediately adjacent to the capacitors ( 2 . 5 . 2 ' . 5 ' ) of the sensor device is arranged to determine a reference capacitance immediately adjacent to the sensor device.
DE10357146A 2003-12-06 2003-12-06 Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates Ceased DE10357146A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10357146A DE10357146A1 (en) 2003-12-06 2003-12-06 Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10357146A DE10357146A1 (en) 2003-12-06 2003-12-06 Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10357146A1 true DE10357146A1 (en) 2005-06-30

Family

ID=34625617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10357146A Ceased DE10357146A1 (en) 2003-12-06 2003-12-06 Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10357146A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100487361C (en) * 2007-09-06 2009-05-13 浙江大学 Flat capacity transducer based on capacitor measurement principle
DE102008027719A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Hella Kgaa Hueck & Co. Inductive torque sensor for motor vehicle, comprises four angle sensors, and associated unit for evaluation by regulation of differential angles, and two switching circuits are provided
DE102013107504A1 (en) * 2013-07-16 2015-01-22 Zf Lenksysteme Gmbh Torque sensor device
DE102014011217A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Audi Ag Measuring device for detecting the torque of a shaft

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100487361C (en) * 2007-09-06 2009-05-13 浙江大学 Flat capacity transducer based on capacitor measurement principle
DE102008027719A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Hella Kgaa Hueck & Co. Inductive torque sensor for motor vehicle, comprises four angle sensors, and associated unit for evaluation by regulation of differential angles, and two switching circuits are provided
DE102013107504A1 (en) * 2013-07-16 2015-01-22 Zf Lenksysteme Gmbh Torque sensor device
DE102014011217A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Audi Ag Measuring device for detecting the torque of a shaft
DE102014011217B4 (en) * 2014-07-29 2017-04-06 Audi Ag Measuring device for detecting the torque of a shaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0893668B1 (en) Angle sensor
EP1470394B1 (en) Device for measuring levels
DE19936293A1 (en) Torque sensor
EP2420803A1 (en) Device for recording the torsion angle of a shaft and/or the torque of a shaft and method for operating the device
WO2015131862A1 (en) Component with at least one measuring element comprising a sensor
DE2529552B2 (en) DEVICE FOR MEASURING THE RADIAL FORCE EXECUTED ON A TURNED PART
EP2782810B1 (en) Rotational angle sensor
AT4639U1 (en) ANGLE MEASURING DEVICE
DE19533152C1 (en) Steering valve
EP2729343A2 (en) Method and device for measuring the absolute angle of rotation
DE2939620C2 (en)
DE102007040857A1 (en) Torque sensor for a steering wheel
EP1074454B1 (en) Steering angle measuring device
EP1752361B1 (en) Shaft torque and position sensor
AT400766B (en) DEVICE FOR VOLUME MEASUREMENT OF FLOWING MEDIA
DE10357146A1 (en) Angular displacement and or torque measurement device, especially for a motor vehicle, comprises capacitors with moving capacitor plates attached to the steering column so that they move relative to fixed capacitor plates
DE102005035107A1 (en) Shaft rotational angle change measuring/sensing device for digital system, has rotary bodies, where gear transmission ratio is preset, with which angle change of one body exceeds that of other only around fractional part of latter change
DE4004589A1 (en) MEASURING DEVICE ON SHAFTS FOR DETERMINING TORQUE AND / OR TURNING ANGLE
EP2892791B1 (en) Method for measuring belt tension
WO1998011443A1 (en) Sensor for capacitively recording an acceleration
DE102019124972A1 (en) Sensor arrangement for detecting a steering torque and an absolute angular position and sensor device with this sensor arrangement
DE19941683C2 (en) Measuring device for determining the torque-related torsion angle of a shaft
DE10003738A1 (en) Torque detection device for e.g. shaft control of vehicle has optical scanner which evaluates relative rotation of codings on concentric encoder disks so that torque on connecting bodies can be determined
DE19914397C2 (en) Steering angle sensor
EP1210572B1 (en) Measurement of angle of rotation using microstrip resonators (2.4 ghz, 2 degree)

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final