DE3813691A1

DE3813691A1 - Inductive sensor

Info

Publication number: DE3813691A1
Application number: DE19883813691
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Ing Nowak
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1989-11-02

Abstract

An inductive displacement sensor with a measuring inductance exhibiting a first measuring coil, a second or redundant measuring coils which detect the measuring distance of a measuring cone being provided for achieving redundancy.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven Geber, insbe sondere einen Ringspulensensor für ein Wegmeßsystem.The invention relates to an inductive transmitter, in particular special a ring coil sensor for a position measuring system.

Aus der DE-OS 35 25 199 ist bereits ein induktiver Geber für ein Wegmeßsystem bekannt.DE-OS 35 25 199 is already an inductive sensor for a measuring system known.

Bei diesem bekannten induktiven Weggeber ist eine an ihrem Außenumfang von Magnetflußmitteln umschlossene als Ringspule ausgebildete Meßspule vorgesehen, bei der die Magnetfluß leitmittel an der Mittelöffnung der Ringspule radial nach innen zur Mittelöffnung hin enden, so daß die magnetischen Feldlinien in Radialrichtung über Luftspalte zu einem Meßelement verlaufen, welches aus magnetisch leitendem Material besteht und in der Mittelöffnung angeordnet ist. Dieser induktive Weggeber hat neben geringen Fertigungskosten insbesondere den Vorteil einer kurzen Bauform.In this known inductive displacement sensor is one on their Outer circumference enclosed by magnetic flux as a ring coil trained measuring coil provided in which the magnetic flux Conductor radially to the central opening of the toroid end inside towards the center opening so that the magnetic Field lines in the radial direction over air gaps to one Measuring element, which is made of magnetically conductive Material consists and is arranged in the central opening. This inductive displacement sensor has low manufacturing costs especially the advantage of a short design.

Bei Anwendung des induktiven Weggebers erfolgt eine Relativ bewegung zwischen der eine Meßinduktivität bildenden Ringspule und dem Meßelement, mit der Folge, daß sich die Größe der Meßinduktivität (Wechselstromwiderstand) ändert.A relative occurs when using the inductive displacement sensor movement between the ring coil forming a measuring inductance and the measuring element, with the result that the size of the Measuring inductance (AC resistance) changes.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der induktive Geber gemäß der DE-OS 35 25 199 besonders vorteil haft abgewandelt werden kann, um ein redundantes Wegmeßsystem zu schaffen.The present invention is based on the knowledge that the inductive sensors according to DE-OS 35 25 199 are particularly advantageous can be modified to a redundant position measuring system to accomplish.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein redundantes Wegmeßsystem und insbesondere auch einen redundanten induktiven Geber in effizienter und kostengünsti ger Weise vorzusehen, bei dem insbesondere beim Ausfall des Wegmeßsystems bzw. des induktiven Gebers die Genauigkeit der Meßergebnisse weitgehend erhalten bleiben und eine Fehler erkennung durch Vergleich der redundanten Meßsignale möglich ist.The present invention is therefore based on the object a redundant measuring system and especially one redundant inductive sensors in an efficient and cost-effective way ger way to provide, in particular in the event of failure of the Position measuring system or the inductive encoder the accuracy of Measurement results are largely preserved and an error Detection possible by comparing the redundant measurement signals is.

Erfindungsgemäß wird, wie bereits erwähnt, von einem indukti ven Geber bzw. einem einen solchen Geber verwendenden Wegemeß system ausgegangen und die bei diesem Geber vorhandene Meßspule in der Form einer Ringspule zweifach vorgesehen (verdoppelt). Erfindungsgemäß wird aber nicht einfach eine zweite Meßspule neben oder über der ersten Meßspule angeordnet, sondern die erste und zweite (redundante) Meßspule werden gemeinsam gewickelt, und zwar insbesondere auf einen einzigen Spulenkörper. Dadurch wird sichergestellt, daß sowohl die geometrischen als auch die elektrischen Daten beider Meßspulen gleich sind. Gleichzeitig sind auch die diese Meßspulen aufweisenden Meßinduktivitäten gleich. Allgemein kann die Redundanz, wie der Name sagt, nicht nur durch zweite, sondern auch durch dritte (allgemein mehrere) Spulen, also Vermehrfachung der Spulen erreicht werden.According to the invention, as already mentioned, an inductor ven encoder or a way using such an encoder system and the existing one with this encoder Measuring coil in the form of a ring coil provided twice (doubled). According to the invention, however, it is not simply one second measuring coil next to or above the first measuring coil arranged, but the first and second (redundant) measuring coil are wound together, especially on one single bobbin. This ensures that both the geometric as well as the electrical data of both Measuring coils are the same. At the same time, these are these too Measuring inductors having measuring coils. General redundancy, as the name suggests, cannot be achieved only by second, but also by third (generally several) coils, so Multiplication of the coils can be achieved.

Vorzugsweise wird auch die für die Temperaturkompensation vorhandene Vergleichsspule ebenso wie die Meßspulen als eine "Doppelspule" aus zwei parallel gewickelten isolierten Drähten gebildet.Also preferred is that for temperature compensation existing comparison coil as well as the measuring coils as one "Double coil" made of two insulated wires wound in parallel educated.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.Preferred embodiments of the invention result from the Claims.

Durch den erfindungsgemäßen redundanten induktiven Geber werden die folgenden Vorteile erreicht:Through the redundant inductive transmitter according to the invention the following advantages are achieved:

1. The overall length of the redundant system is the same or only slightly larger compared to the simple system with no redundant path measurement.
2. The redundancy is limited to that regarding the Operational safety relevant components, such as measuring coil and measuring or evaluation electronics.
3. An inexpensive design is possible because only one measuring element for both measuring systems, preferably in the Shape of a piston rod and a common housing is required will.
4. Simple error detection by comparing the redundant ones Measurement signals.

Der erfindungsgemäße redundante induktive Geber kann vorzugs weise zur Wegmessung am Stellzylinder einer Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Durch die kleine Baugröße und die niedrigen Kosten ergeben sich besondere Vorteile hinsichtlich der Anwendbarkeit auf dem Kraftfahrzeug sektor mit seinen großen Stückzahlen.The redundant inductive transmitter according to the invention can be preferred way to measure distance on the actuating cylinder of a rear wheel steering of a motor vehicle can be used. By the little one Size and the low costs result in special Advantages in terms of applicability on the motor vehicle sector with its large numbers.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:Further advantages, aims and details of the invention result itself from the description of exemplary embodiments on the basis of the Drawing; in the drawing shows:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Stellzylinder der Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeugs, wobei ein gemäß der Erfindung ausgebildeter redundanter Geber zur Wegmessung eingesetzt und ebenfalls im Schnitt dargestellt ist; FIG. 1 is a section through the actuating cylinder of the rear wheel steering of a motor vehicle, wherein a trained in accordance with the invention redundant encoder used for position measurement and also shown in section;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Induktivitäts bauteils des erfindungsgemäßen Gebers; Fig. 2 is a schematic sectional view of the inductance component of the encoder according to the invention;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung ähnlich der Fig. 2 aber nur durch die Meßspule und die Vergleichsspule, wobei die jeweiligen Spulenanschlüsse dargestellt sind; Fig. 3 is a schematic sectional view similar to Figure 2 but only through the measuring coil and the reference coil, the respective coil terminals are shown.

Fig. 4 schematisch eine Einzelheit des Aufbaus der Meßspule; Fig. 4 schematically shows a detail of the structure of the measuring coil;

Fig. 5 schematisch eine Einzelheit des Aufbaus der Vergleichsspule; Fig. 5 schematically shows a detail of the structure of the comparison coil;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen redundanten Wegmeßsystems unter Verwendung des erfindungsgemäßen induktiven Gebers. Fig. 6 is a block diagram of a redundant position measuring system according to the invention using the inductive encoder according to the invention.

Fig. 7 bis 9 Weggeberkennlinien für verschiedene Betriebsverhältnisse. Fig. 7 to 9 displacement characteristic curves for different operating conditions.

Fig. 10 bis 13 weitere Ausführungsbeispiele. Fig. 10 to 13 show further embodiments.

Im folgenden sei anhand der Fig. 1-5 ein erstes Ausführungs beispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten induktiven Gebers erläutert. Speziell ist in Fig. 1 eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Gebers zur Wegmessung am Stellzylinder einer Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Fig. 6 zeigt schließlich die Verwendung des erfindungsgemäßen Gebers in einem erfindungsgemäßen redundanten Wegmeßsystems. Fig. 10 gibt eine Übersicht über die Ausführungsbeispiele, und Fig. 11 zeigt ein spezielles bevorzugtes Ausführungsbeispiel.A first embodiment of an inductive sensor designed according to the invention will be explained below with reference to FIGS. 1-5. Specifically, a preferred application of the sensor according to the invention for measuring displacement on the actuating cylinder of a rear wheel steering of a motor vehicle in FIG. 1. Fig. 6, finally, shows the use of the encoder according to the invention in an inventive redundant measuring system. FIG. 10 gives an overview of the exemplary embodiments, and FIG. 11 shows a special preferred exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt einen induktiven Geber 1, der mit einer Stellvorrichtung (Stellzylinder) 2 vorzugsweise der Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeugs zusammenarbeitet. Die Anwendung des induktiven Gebers 1 ist natürlich auf diesen Anwendungsfall nicht beschränkt. Fig. 1 zeigt ferner eine Klemmeinheit 3, die ein Gehäuse 4 aufweist. Die Klemmeinheit 3 hat die Aufgabe, bei Druckausfall eine noch zu erläuternde Kolbenstange 5 in der gerade vorliegenden Position festzuhalten. Die Bauteile 1, 2 und 3 sind miteinander fest verbunden, beispielsweise verschraubt und besitzen eine gemeinsame Längsachse 6. Fig. 1 shows an inductive sensor 1 provided with an adjusting device (adjusting cylinder) 2, preferably, the rear wheel steering of a motor vehicle cooperates. The use of inductive transmitter 1 is of course not restricted to this application. Fig. 1 further shows a clamping unit 3, which has a housing 4. The clamping unit 3 has the task of holding a piston rod 5 , which is still to be explained, in the currently present position in the event of a pressure failure. The components 1 , 2 and 3 are firmly connected to one another, for example screwed, and have a common longitudinal axis 6 .

Der Stellzylinder 2 besitzt ein Gehäuse 7, in dem eine Längsbohrung 8 ausgebildet ist, in welcher ein eine Kolbenstange 5 tragender Kolben 11 hin und her beweglich angeordnet ist. Der Kolben 11 trägt an seinem Außenumfang die Dichtungsmittel 12 und bildet zwei Druckräume 9 und 10. Mit dem Druckraum 9 steht eine im Gehäuse 7 ausgebildete Druckan schlußbohrung 13, mit dem Druckraum 10 steht eine ebenfalls im Gehäuse ausgebildete Druckanschlußbohrung 14 in Verbindung. Eine hydraulische Stellvorrichtung 17 kann hydraulisches Strömungsmittel über Leitung 18 bzw. 19 der Druckanschlußbohrung 13 bzw. 14 zuführen, um so eine Verschiebung des Kolbens 5 zu bewirken, der mit seinem freien Ende 29 beispielsweise die Lenkung der Hinterräder eines Fahrzeugs bewirkt.The actuating cylinder 2 has a housing 7 in which a longitudinal bore 8 is formed, in which a piston 11 carrying a piston rod 5 is movably arranged to and fro. The piston 11 carries the sealing means 12 on its outer circumference and forms two pressure chambers 9 and 10 . With the pressure chamber 9 is formed in the housing 7 Druckan connection bore 13 , with the pressure chamber 10 is also formed in the housing pressure connection bore 14 in connection. A hydraulic actuating device 17 can supply hydraulic fluid via line 18 or 19 to the pressure connection bore 13 or 14 , in order to bring about a displacement of the piston 5, which causes the free end 29, for example, to steer the rear wheels of a vehicle.

Ebenfalls mit dem Kolben 11 und damit auch indirekt mit der Kolbenstange 5 ist ein Meßelement in der Form eines Meßkolbens 25 verbunden. Dieses Meßelement 25 ist grundsätzlich von einem Aufbau, wie dies in Fig. 10 der eingangs erwähnten DE-OS 35 25 199 beschrieben ist.A measuring element in the form of a measuring piston 25 is also connected to the piston 11 and thus also indirectly to the piston rod 5 . This measuring element 25 is fundamentally of a construction as described in FIG. 10 of the aforementioned DE-OS 35 25 199.

Der erfindungsgemäße induktive Geber 1 weist das erwähnte Meßelement 25 auf, welches sich in eine von einem Tragteil 31 gebildete Bohrung 24 und eine von einem Deckelteil 32 gebildete Bohrung 23 hinein und auch über die Bohrung 23 hinaus erstreckt. Tragteil 31 und Deckelteil 32 bestehen aus magnetisch nicht leitendem Material (vorzugsweise Aluminium).The inductive transmitter 1 according to the invention has the measuring element 25 mentioned, which extends into a bore 24 formed by a support part 31 and a bore 23 formed by a cover part 32 and also extends beyond the bore 23 . Support part 31 and cover part 32 consist of magnetically non-conductive material (preferably aluminum).

Der magnetisch leitende Meßkolben 25 besitzt benachbart zum Kolben 11 einen zylindrischen Abschnitt 26 und vorzugsweise einstückig damit ausgebildet daran anschließend einen konischen Abschnitt 27. Zum Ausgleich der Konizität des konischen Abschnittes 27 ist eine magnetisch nicht leitende konische Schicht 28 in der gezeigten Weise am Außenumfang des konischen Abschnitts 27 vorgesehen.The magnetically conductive measuring piston 25 has a cylindrical section 26 adjacent to the piston 11 and is preferably formed in one piece therewith, followed by a conical section 27 . To compensate for the taper of the conical section 27 , a magnetically non-conductive conical layer 28 is provided on the outer circumference of the conical section 27 in the manner shown.

Der Tragteil 31 sitzt abgedichtet unter Verwendung der Dichtung 45 in einem erweiterten Öffnungsabschnitt der Öffnung 8 des Stellvorrichtungsgehäuses 7 und liegt stirnseitig am Gehäuse 7 in der gezeigten Weise an. In der Öffnung 24 des Tragteils 31 sind benachbart ein Führungsband 41 und eine Radialdichtung 42 vorgesehen, die mit der Außenoberfläche der konischen Schicht 28 in Dichtberührung stehen.The support member 31 sits sealed using the seal 45 in an enlarged opening portion of the opening 8 of the actuating device housing 7 and is situated end face of the housing 7 in the illustrated manner. A guide band 41 and a radial seal 42 are provided in the opening 24 of the support part 31 and are in sealing contact with the outer surface of the conical layer 28 .

Der Deckel 32 sitzt unter Bildung eines Spulenraumes 34 auf dem Tragteil 31 auf, wobei vorzugsweise Bolzen 33 den Deckelteil 32 gemeinsam mit dem Tragteil 31 am Gehäuse 7 befestigen. Im Spulenraum 34 ist ein Induktivitätsbauteil 37 angeordnet, welches im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist. Die Festlegung des Induktivitätsbauteils 37 kann durch das Anziehen der Bolzen 33 und den dadurch hervorgerufenen Druck der Anlagefläche 35 des Tragteils 31 und der Anlagefläche 36 des Deckels 32 gegen Induktivitätsbauteil 37 erreicht werden. Die Befestigung kann auch in irgendeiner anderen Weise bewirkt sein. Ferner sitzt eine Dichtung (Abstreifer) 44 in einer Nut des Deckelteils 32 auf der anderen Seite des Spulenraums 34 verglichen mit der Dichtung 42. Die genannten Dichtungen sehen eine Abdichtung des Druckraums 9 auf der einen Seite vor, während auf der anderen Seite die Abdichtung durch die Dichtung 12 erfolgt. Weitere Dichtungen 46, 47 und 48 sind zwischen der Kolbenstange 5 zum einen und Gehäuse 7 und Gehäuse 4 zum anderen vorgesehen. Eine weitere Dichtung 49 sieht benachbart zum freien Ende 20 der Kolbenstange 5 eine Abdichtung vor. The cover 32 sits on the support part 31 to form a coil space 34 , preferably bolts 33 securing the cover part 32 together with the support part 31 to the housing 7 . An inductance component 37 , which is shown in detail in FIG. 2, is arranged in the coil space 34 . The inductance component 37 can be fixed by tightening the bolts 33 and the resulting pressure of the contact surface 35 of the support part 31 and the contact surface 36 of the cover 32 against the inductance component 37 . The attachment can also be effected in any other way. Furthermore, a seal (wiper) 44 is seated in a groove of the cover part 32 on the other side of the coil space 34 compared to the seal 42 . The seals mentioned provide a seal for the pressure chamber 9 on one side, while the seal is provided on the other side by the seal 12 . Further seals 46 , 47 and 48 are provided between the piston rod 5 on the one hand and housing 7 and housing 4 on the other. Another seal 49 provides a seal adjacent to the free end 20 of the piston rod 5 .

In Fig. 1 ist ferner schematisch dargestellt, daß das Induktivitätsbauteil 37 über Leitungsmittel 15 mit einer Auswertschaltung 16 in Verbindung steht, die entsprechend der Bewegungsgröße s des Kolbens 11 am Signalausgang 86 ein Signal W 1 liefert, welches für die Bewegungsgröße X repräsentativ ist. Aus Gründen der Redundanz liefert die Auswertschaltung 16 ferner am Signalausgang 87 ein Ausgangssignal W 2, welches im wesentlichen die gleiche Größe wie das Ausgangssignal W 1 haben soll und ebenfalls für die Bewegungsgröße s repräsentativ ist.In Fig. 1 it is also shown schematically that the inductance component 37 is connected via line means 15 to an evaluation circuit 16 which delivers a signal W 1 at signal output 86 corresponding to the movement quantity s of the piston 11 , which signal is representative of the movement quantity X. For reasons of redundancy, the evaluation circuit 16 also provides an output signal W 2 at the signal output 87 , which output signal should be essentially the same size as the output signal W 1 and is also representative of the movement variable s .

Der erfindungsgemäße Aufbau des Induktivitätsbauteils 37 sei nun im einzelnen anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert.The inventive structure of the inductance component 37 will now be explained in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

Fig. 2 ist eine nicht maßstabsgetreue Darstellung des Induktivitätsbauteils 37, der im Prinzip aus Spulenmitteln sowie Magnetflußleitmitteln aufgebaut ist. FIG. 2 is a representation of the inductance component 37 , which is not drawn to scale, and which is constructed in principle from coil means and magnetic flux guide means.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt radial innen eine Meßinduktivität 50 und benachbart dazu radial nach außen zur Temperaturkompensation des Meßsystems eine Vergleichs induktivität 60.In the illustrated embodiment, is located radially inside a measuring inductance 50 and adjacent thereto radially outwardly for temperature compensation of the measurement system, a comparison inductance 60th

Die Meßinduktivität 50 weist zwei Meßspulen auf, und zwar eine erste Meßspule 51 und eine zweite oder redundante Meßspule 55. Die erste und zweite Meßspule 51 und 55 sind auf den gleichen Spulenträger 52 gewickelt. Die erste und zweite Meßspule 51 und 55 verwenden die gleichen Magnetflußmittel.The measuring inductor 50 has two measuring coils, namely a first measuring coil 51 and a second or redundant measuring coil 55 . The first and second measuring coils 51 and 55 are wound on the same coil support 52 . The first and second measuring coils 51 and 55 use the same magnetic flux.

Die Vergleichsinduktivität 60 weist eine erste Vergleichsspule 61 und eine zweite oder redundante Vergleichsspule 65 auf. Vorzugsweise sind die beiden Vergleichsspulen 61 und 65 auf den gleichen Spulenträger 62 gewickelt.The comparison inductor 60 has a first comparison coil 61 and a second or redundant comparison coil 65 . The two comparison coils 61 and 65 are preferably wound on the same coil carrier 62 .

Die Spulenträger sind einteilig. The coil carriers are in one piece.

Eine Magnetflußanordnung 70 weist ein Magnetflußträgerteil 71 und einen ringförmigen Deckel 72 auf. Der Deckel 72 sitzt auf den freien ebenen Enden eines inneren Ringsteges 78 auf. Der Ringsteg 78 ragt von einer dazu senkrecht verlaufenden Basisplatte 77 des Magnetflußträgerteils 71 weg.A magnetic flux arrangement 70 has a magnetic flux carrier part 71 and an annular cover 72 . The lid 72 sits on the free flat ends of an inner ring web 78 . The annular web 78 protrudes away from a base plate 77 of the magnetic flux carrier part 71 that runs perpendicularly thereto.

Der Ringluftspalt zwischen Ringsteg 79 und Deckel 72 dient zum Vergleich der Temperaturkompensation durch die Vergleichsspule.The ring air gap between ring web 79 and cover 72 is used to compare the temperature compensation by the comparison coil.

Die nach innen zur Längsachse 6 weisenden Ringflächen des Magnetflußdeckels 72 und der Basisplatte 77 bilden Polschuhflächen 73 und 74.The ring surfaces of the magnetic flux cover 72 and the base plate 77 pointing inwards to the longitudinal axis 6 form pole shoe surfaces 73 and 74 .

Erfindungsgemäß sind die beiden Meßspulen 51 und 55 und auch die beiden Vergleichsspulen 61 und 62 nicht nebeneinander angeordnet, sondern sie sind - wie bereits erwähnt - jeweils auf einen einzigen Spulenträger sozusagen ineinander gewickelt. Beispielsweise werden erfindungsgemäß gleichzeitig zwei isolierte Drähte, von denen der eine die erste Spule und der andere die zweite Spule bildet, auf den Spulenträger gewickelt. Dies gilt sowohl für die Herstellung der Meßspulen 51, 55 wie auch der Vergleichsspulen 61, 65. Dadurch wird sichergestellt, daß sowohl die geometrischen wie auch die elektrischen Daten der beiden Meßspulen und auch der beiden Vergleichsspulen gleich sind.According to the invention, the two measuring coils 51 and 55 and also the two comparison coils 61 and 62 are not arranged next to one another, but rather, as already mentioned, are wound into one another, so to speak, on a single coil carrier. For example, according to the invention, two insulated wires, one of which forms the first coil and the other the second coil, are wound onto the coil carrier at the same time. This applies to the manufacture of the measuring coils 51 , 55 as well as the comparison coils 61 , 65 . This ensures that both the geometric and the electrical data of the two measuring coils and also of the two comparison coils are the same.

In Fig. 3 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen ersten und zweiten vorzugsweise als Ringspulen ausgebildeten Meßspulen 51, 55 und der ersten und zweiten ebenfalls vorzugsweise als Ringspulen ausgebildeten Vergleichsspulen 61 und 65 näher veranschaulicht. So hat gemäß Fig. 3 die erste Meßspule 51 einen herausgeführten Anschluß 81, der die zwei Anschlußenden 81 a und 81 b des die Spule 51 bildenden isolierten Drahtes 90 umfaßt. Ferner ist der Anschluß 82 der zweiten oder redundanten Meßspule 55 dargestellt, der die beiden Anschlußenden 82 a und 82 b des die Spule 55 bildenden isolierten Drahtes 91 umfaßt. FIG. 3 shows the structure of the first and second measuring coils 51 , 55 , which are preferably designed as ring coils, and the first and second comparison coils 61 and 65, which are preferably also designed as ring coils. Thus, according to 3, the first measuring coil 51 has a lead-out terminal 81 which includes the two terminal ends 81 a and 81 b of the spool 51 forming the insulated wire 90 Fig.. Furthermore, the connection 82 of the second or redundant measuring coil 55 is shown, which comprises the two connection ends 82 a and 82 b of the insulated wire 91 forming the coil 55 .

Ähnlich zeigt Fig. 3 auch für die erste und zweite Vergleichsspule 61 und 65 die Anschlüsse 83 und 84. Im einzelnen ist der Anschluß 83 für die erste Vergleichsspule 61 und der Anschluß 84 für die zweite oder redundante Vergleichsspule 65 dargestellt. Der Anschluß 83 weist die Anschlußenden 83 a und 83 b des die erste Vergleichsspule 61 bildenden isolierten Drahtes 93 auf. Der Anschluß 84 umfaßt die Anschlußenden 84 a, 84 b des die zweite Vergleichsspule 65 bildenden isolierten Drahtes 94.Similarly, FIG. 3 also shows connections 83 and 84 for the first and second comparison coils 61 and 65 . The connection 83 for the first comparison coil 61 and the connection 84 for the second or redundant comparison coil 65 are shown in detail. The terminal 83 has the terminal ends 83 a and 83 b of the insulated wire 93 forming the first comparison coil 61 . The connection 84 comprises the connection ends 84 a , 84 b of the insulated wire 94 forming the second comparison coil 65 .

Die Fig. 4 veranschaulicht im einzelnen den Aufbau der beiden Meßspulen 51, 55, wobei schematisch nur Schnitte von zwei Windungen gezeigt sind. Mit 816 ist eine mehr innen liegende Windung und 817 eine mehr außen liegenden Windung des die erste Meßspule bildenden Drahtes 90 bezeichnet. Ferner ist mit 826 eine mehr innen liegende und mit 827 eine mehr außen liegenden Windung des die zweite Meßspule bildenden Drahtes 91 bezeichnet. Es ist klar, daß zahlreiche solcher Windungen vorgesehen sind. Man erkennt, daß die beiden Drähte 90 und 91 praktisch ineinandergewickelt sind, so daß die elektrischen Daten der durch die beiden Drähte 90 und 91 gebildeten Meßspulen 51, 55 gleich sind. Fig. 4 illustrates in detail the structure of the two sensing coils 51, 55, schematically showing only sections of two windings are shown. 816 denotes a more inner turn and 817 a more outer turn of the wire 90 forming the first measuring coil. Furthermore, 826 denotes a more internal and 827 more external winding of the wire 91 forming the second measuring coil. It is clear that numerous such turns are provided. It can be seen that the two wires 90 and 91 are practically wound into one another, so that the electrical data of the measuring coils 51 , 55 formed by the two wires 90 and 91 are the same.

Ähnliches gilt auch für die beiden Vergleichsspulen 61, 65, was im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist. Hier ist mit 836 eine mehr innen liegende und mit 837 eine mehr außen liegende Windung des Drahtes 93 bezeichnet, der die erste Vergleichs spule 61 bildet. Mit 846 ist eine mehr innen liegende Windung und mit 847 eine mehr außen liegende Windung des Drahtes 94 bezeichnet, der eine zweite oder redundante Vergleichsspule 65 bildet. The same applies to the two comparison coils 61 , 65 , which is shown in detail in FIG. 5. Here with 836 a more inner and 837 a more outer turn of the wire 93 is designated, which forms the first comparison coil 61 . 846 denotes a more inner turn and 847 a more outer turn of the wire 94 , which forms a second or redundant comparison coil 65 .

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 wird eine Meßinduktivität zusammen mit einer Vergleichsinduktivität im induktiven Geber 1 eingebaut. Dadurch erhält man gute Meßergebnisse, da die Meßinduktivität und auch die Vergleichsinduktivität auf der gleichen Temperatur liegen. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, nur die Meßinduktivität bzw. deren Meßspulen 51, 55 in der geschilderten Weise auszubilden.In the preferred embodiment shown in FIGS. 1 to 3 a measuring inductance is incorporated together with a Measures of the inductive sensor 1. This gives good measurement results, since the measurement inductance and also the comparison inductance are at the same temperature. It is also possible according to the invention to design only the measuring inductor or its measuring coils 51 , 55 in the manner described.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 zeigt ferner, daß die Vergleichsinduktivität radial versetzt benachbart zur Meßinduktivität angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine kurze Baulänge. Es ist allerdings auch möglich, die Vergleichsinduktivität axial benachbart zur Meßinduktivität anzuordnen.The preferred embodiment of FIGS. 1 to 3 further shows that the comparative inductor is arranged radially offset adjacent to the measuring inductor. This results in a short overall length. However, it is also possible to arrange the comparative inductor axially adjacent to the measuring inductor.

Fig. 6 veranschaulicht das erfindungsgemäße redundante Wegmeßsystem. Man erkennt die ersten und zweiten Meßspulen 51, 55 sowie die ersten und zweiten Vergleichsspulen 61 und 65. Die Spulen 51, 55 und 61, 65 stehen über Leitungsmittel 15 (vgl. dazu auch Fig. 1) mit der redundanten Auswertschaltung 16 in Verbindung, die ein Meßsystem V 1 und ein Meßsystem V 2 aufweisen. Die Anschlüsse 81 und 83 liegen am Meßsystem V 1 und Anschlüsse 82 und 84 liegen am Meßsystem V 2. Fig. 6 illustrates redundant measuring system according to the invention. The first and second measuring coils 51 , 55 and the first and second comparison coils 61 and 65 can be seen . The coils 51 , 55 and 61 , 65 are connected via line means 15 (cf. also FIG. 1) to the redundant evaluation circuit 16 , which have a measuring system V 1 and a measuring system V 2 . The connections 81 and 83 are on the measuring system V 1 and connections 82 and 84 are on the measuring system V 2 .

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen induktiven Gebers wie auch des erfindungsgemäßen redundanten Wegmeßsystems gemäß Fig. 6 dürften aufgrund obiger Beschreibung klar sein. Es sei nur kurz erwähnt, daß bei einer Verschiebung des Kolbens 11 auch der Meßkolben 25 verschoben wird, was eine Änderung der Induktivität sowohl bei den Meßspulen 51, 55 wie auch bei den Vergleichsspulen 61, 65 zur Folge hat. Diese Induktivitätsänderungen werden für das erste Spulenpaar 51, 61 durch das Meßsystem V 1 und durch das zweite oder redundante Spulenpaar 55, 65 durch das Meßsystem V 2 gemessen und in dementsprechende Signale W 1 und W 2 umgewandelt, die jeweils im wesentlich gleich groß sind und für die Bewegungsgröße s des Kolbens 11 repräsentativ sind.The mode of operation of the inductive encoder according to the invention and of the redundant position measuring system according to the invention according to FIG. 6 should be clear on the basis of the above description. It should only be mentioned briefly that when the piston 11 is displaced, the measuring piston 25 is also displaced, which results in a change in the inductance both in the measuring coils 51 , 55 and in the comparison coils 61 , 65 . These changes in inductance are measured for the first pair of coils 51 , 61 by the measuring system V 1 and by the second or redundant pair of coils 55 , 65 by the measuring system V 2 and are converted into corresponding signals W 1 and W 2 , which are each essentially the same size and are representative of the amount of movement s of the piston 11 .

Anhand der Fig. 7 bis 11 werden die Ausgangssignale für das Meßsystem V 1 und das Meßsystem V 2 abhängig von der Weggröße s dargestellt. Fig. 7 zeigt, daß sich für eine Bewegung des Kolbens 11 aus seiner in Fig. 1 gezeigten Mittellage heraus nach links (Minuswerte) und nach rechts (Pluswerte) für "s" praktisch identische Ausgangssignale W 1 und W 2 beim Meßsystem V 1 bzw. V 2 ergeben.Referring to Figs. 7 to 11, the output signals for the sensing system V 1 and V 2, the measurement system are shown depending on the motion amount s. Fig. 7 shows that for a movement of the piston center position shown from its Fig. 1, 11 out to the left (negative values) and to the right (positive values) for "s" virtually identical output signals W 1 and W 2 in the measurement system V 1 or V 2 result.

Die Fig. 10 bis 13 zeigen unterschiedliche Ausführungsbei spiele der Erfindung. Figs. 10 to 13 show different Ausführungsbei play of the invention.

Fig. 10 zeigt einen Fall einfacher Redundanz mit einer zweifach gewickelten Meßspule 100 und einer ebenfalls zweifach gewickelten Vergleichsspule 102 die radial aufeinander sitzend angeordnet sind und die gleichen Magnetflußelemente und den gleichen Luftspalt verwenden. Fig. 10 shows a case of simple redundancy with a two-wound sensing coil 100 and a likewise two-wound comparison coil 102 which are arranged radially to each other and use the same sitting Magnetflußelemente and the same air gap.

Fig. 11 zeigt den Fall mehrfacher Redundanz, wobei hier drei Meßspulen 103, 104, 105 nebeneinander und jeweils auf den Meßspulen 103, 104, 105 Vergleichsspulen 106, 107, 108 ange ordnet sind. Fig. 11 shows the case of multiple redundancy, here three measuring coils 103 , 104 , 105 side by side and each on the measuring coils 103 , 104 , 105 comparison coils 106 , 107 , 108 are arranged.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 zeigt einen Aufbau ähnlich wie Fig. 11 wobei aber hier die einzelnen Meßspulen und auch die einzelnen Vergleichsspulen ihrerseits doppelt gewickelt sind. In den Zwischenräumen 110, 111 zwischen den Spulenpaketen befinden sich Scheiben aus magnetisch nicht leitendem Material, z.B. Aluminium.The exemplary embodiment according to FIG. 12 shows a structure similar to FIG. 11, but here the individual measuring coils and also the individual comparison coils are in turn wound twice. In the spaces 110 , 111 between the coil packages there are disks made of magnetically non-conductive material, for example aluminum.

Fig. 13 zeigt einen Fall, wo benachbart zu einer Meßspule 112 eine weitere Meßspule 113 angeordnet ist. Über der Meßspule 112 ist eine Vergleichsspule 114 vorgesehen. Ähnlich ist auch über der Meßspule 113 eine Vergleichsspule 115 angeordnet. Jedes Spulenpaar 112, 114 und 113, 115 besitzt eine eigene Magnetflußanordnung 116 bzw. 117, die durch einen Spalt getrennt sind, der mit einer Scheibe 118 aus magnetisch nicht leitendem Material gefüllt ist. Gemäß Fig. 13 sind die Magnetflußanordnungen an den Konuswinkel des Meßkolbens 25 angepaßt. Man erkennt die zunehmenden Verlängerungen 120 und 121, so daß sich insgesamt ein konstanter Luftspalt 122 ergibt. Auf diese Weise wird ohne zusätzliche Mittel eine Kompensation für den Abstand der beiden Spulen 112 bzw. 113 und 114 bzw. 115 vorgesehen. Fig. 13 shows a case where adjacent to a measurement coil 112, a further measuring coil 113 is disposed. A comparison coil 114 is provided above the measuring coil 112 . Similarly, a comparison coil 115 is also arranged above the measuring coil 113 . Each pair of coils 112 , 114 and 113 , 115 has its own magnetic flux arrangement 116 and 117 , respectively, which are separated by a gap which is filled with a disk 118 made of magnetically non-conductive material. Referring to FIG. 13, the Magnetflußanordnungen to the cone angle of the measuring piston 25 are adjusted. The increasing extensions 120 and 121 can be seen , so that an overall constant air gap 122 results. In this way, compensation for the distance between the two coils 112 and 113 and 114 and 115 is provided without additional means.

Die Luftspalte 130, 131 dienen zur Temperaturkompensation.The air gaps 130 , 131 are used for temperature compensation.

Claims

1. Inductive displacement sensor with a measuring inductance ( 50 ) and a measuring element ( 25 ) which changes the inductance value of the measuring inductance ( 50 ), the relative movement of measuring inductance ( 50 ) and measuring element ( 25 ) changing the between measuring inductance ( 50 ) and measuring element ( 25 ) existing air gaps, and furthermore the measuring inductance ( 50 ) has a measuring coil ( 51 ) which is enclosed by a magnetic flux arrangement ( 70 ) which ends radially inwards, so that the magnetic field lines in the radial direction via air gaps to the measuring element ( 25 ), characterized in that a second measuring coil ( 55 ) or several redundant measuring coils are provided to achieve redundancy.

2. Position sensor according to claim 1, characterized in that the second measuring coil or the redundant measuring coils with the first measuring coil ( 51 ) are wound into one another.

3. Position sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second measuring coils ( 51 , 55 ) and the first and the redundant measuring coils are wound on a common bobbin ( 52 ).

4. Position sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first measuring coil ( 51 ) has an insulated first wire ( 90 ) and the second measuring coil ( 55 ) has a second insulated wire ( 91 ), and in that the two wires ( 90 , 91 ) are wound simultaneously and together to form a ring coil.

5. Position sensor according to one or more of the preceding claims, characterized in that radially or axially adjacent to the measuring coils ( 51 , 55 ), a first and second comparison coil ( 61 , 65 ) generally a plurality of redundant measuring coils are arranged.

6. Position sensor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first and second comparison coils ( 61 , 65 ) are also constructed analogously to the measuring coils as a double coil made of two wires wound in parallel.

7. encoder according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by the shape of the measuring element formed air gaps between measuring element and measuring inductance through a filling made of magnetically non-conductive material is replaced, and the measuring element thus the full circular cylinder derform receives.

8. Position sensor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the measuring element ( 25 ) is attached to a piston or a piston rod of an actuating device, in particular the actuating cylinder of a rear wheel steering of a motor vehicle.

9. Redundant position measuring system, in particular for measuring distance on Actuating cylinder of a rear wheel steering of a motor vehicle, characterized in that an inductive transmitter is used that is according to one or more of the preceding Claims is formed.