KR20200110222A - 조향각 센서를 갖는 차량 - Google Patents

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야르스토퍼 요한
쉬모츠 한스
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보우린스, 인크.
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Abstract

본 발명은,
- 운전 방향(3)으로 이동 가능한 샤시(4),
- 운전 방향(3)을 따라 후방 측면에서 샤시(4)를 이동 가능하게 운반하는 두 개의 후륜들(6),
- 운전 방향(3)을 따라 전방 측면에서 샤시(4)를 이동 가능하게 운반하는 두 개의 전륜들(5),
- 전륜들(5)을 조향하기 위한 회전축(28)을 중심으로 조향 칼럼(26)을 선회시키기 위한 운전대(7), 및
- 조향 칼럼(26)에 고정된 엔코더(34) 및 회전축(28) 상에 엔코더(34)로부터 축방향으로 이격(72) 배치된 자석 센서(36)와 함께 회전축(28)을 중심으로 조향 칼럼(26)의 회전각(8)을 측정하기 위한 조향각 센서(32)를 포함하고,
- 여기서, 엔코더(34)는 상부 측면(48)이 자석 센서(36)에 지향되는 제1 자석(38)과 상부 측면(48)에 반대되게 제1 자석(38)에 부착된 제2 자석(40)을 포함하고, 여기서 적어도 제1 자석(38)은 상부 측면(48)에서 시작하는 리세스(52)를 포함하고, 여기서 각 자석(38,40)은 회전축(28)에 대해 직교하게 자화되고, 여기서 자극(42,44)에 관하여서는, 제1 자석(38)과 제2 자석(40)은 회전 방향(46)을 따라 서로 반대되게 위치하며,
리세스(52)는 제1 자석(38)의 축방향 두께(61) 보다 낮은 깊이(56)를 갖는 것을 특징으로 하는 차량(2)에 관한 것이다.

Description

조향각 센서를 갖는 차량{VEHICLE WITH STEERING ANGLE SENSOR}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 차량에 관한 것이다.
그러한 차량은 독일 특허 출원 DE 10　2018　102　184로부터 알려진 것이다.
본 발명의 목적은 위의 알려진 차량을 개선하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 유용한 실시예들은 종속항들의 주제이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량은, 운전 방향으로 이동 가능한 샤시, 운전 방향을 따라 후방 측면에서 샤시를 이동 가능하게 운반하는 두 개의 후륜들, 운전 방향을 따라 전방 측면에서 샤시를 이동 가능하게 운반하는 두 개의 전륜들, 전륜들을 조향하기 위한 회전축을 중심으로 조향 칼럼을 선회시키기 위한 운전대, 및 조향 칼럼에 고정된 엔코더 및 회전축 상에 엔코더로부터 축방향으로 이격 배치된 자석 센서와 함께 회전축을 중심으로 조향 칼럼의 회전각을 측정하기 위한 조향각 센서를 포함하고, 여기서, 엔코더는 상부 측면이 자석 센서에 지향되는 제1 자석과 상부 측면에 반대되게 제1 자석에 부착된 제2 자석을 포함하고, 여기서 적어도 제1 자석은 상부 측면에서 시작하는 리세스를 포함하고, 여기서 각 자석은 회전축에 대해 직교하게 자화되고, 여기서 자극에 관하여서는, 제1 자석과 제2 자석은 회전 방향을 따라 서로 반대되게 위치한다.
본 발명에 따른 차량에 있어서, 상기 리세스는 상기 제1 자석의 축방향 두께 보다 낮은 깊이를 가진다. 이는, 서두에 언급된 차량에 있어서, 상기 자석들 중 적어도 하나를 관통하는 리세스를 가진 엔코더는 매우 비평행한 자기력선(magnet line)을 발생시킨다는 생각에 기반한 것이다. 이렇게 비평행한 자기력선들은 상기 엔코더와 상기 자석 센서 간의 공기 갭에 의존적인 상기 조향각 센서에서의 비선형 각도 오차에 대한 책임이 있고, 여기서 이러한 각도 오차는 비축(off-axis) 오정렬과 함께 상기 자석 센서로부터의 상기 엔코더의 특정 거리에서 최소화된다. 그 결과로, 상기 자석 센서에 대하여 상기 엔코더를 위치시키는 허용 오차는 작게 선택되어야 하고, 그렇지 않다면 앞서 언급된 각도 오차는 신뢰할 만한 측정을 위해서는 너무 커질것이다. 이는 불필요하게 전체 생산 비용을 높인다.
상기 제1 자석 내에 이미 존재하는 상기 리세스를 멈추게 하는 것은 상기 엔코더에 의해 발생된 상기 자기력선들이 서로에 대해 보다 평행하게 연장되게 하는 결과로 이어진다. 이는 상기 각도 오차에 대해 앞서 언급된 비선형성을 줄이고 또한 상기 엔코더 및 상기 자석 센서를 서로에 대해 더 높은 허용 오차 내에서 배치할 수 있도록 허용한다.
제안된 차량의 일 실시예에서, 제1 자석 센서의 축방향 두께와 리세스의(깊이 간의 비율은 20:1 보다 크나 2:1 보다는 작고, 바람직하게는 5:1 보다 작다. 이러한 범위 내에서, 상기 조향각 센서는 상기 회전각을 안정적으로 측정할 수 있는 좋은 민감도를 달성하는데, 이는 상기 각도 오차를 상기 엔코더 및 상기 자석 센서 간의 거리로부터 가능한 한 독립적으로 유지하게 하는 상기 언급된 아이디어를 지키는 것에 의한다.
제안된 차량의 다른 실시예에서, 제1 자석의 리세스는 제2 자석에 반대되는 바닥면을 포함하고, 또한 추가 리세스는 상기 바닥면으로부터 시작하여 제1 자석으로 연장되는 제2 자석 내로 형성되고, 여기서, 리세스 및 추가 리세스는 제1 자석과 제2 자석을 구별하는 평면에 대해 대칭적으로 형성된다.
제안된 차량의 다른 실시예에서, 제1 자석과 리세스는 축방향에서 볼 때 원 형상을 갖고, 여기서, 제1 자석의 직경과 리세스의 직경의 비는 4:3보다 높고 2:1보다 낮으며, 바람직하게는 3:2보다 높고 5:3보다 낮으며, 가장 바람직하게는 11:7이다.
제안된 차량의 또 다른 실시예에서, 제1 자석은 영구 자석으로서, 250 mT와 350 mT 사이의 잔여 유도를 갖는 것이고, 바람직하게는 300 mT의 잔여 유도를 갖는다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량에 의하면, 엔코더가 제1 자석과 제2 자석으로 이루어지고, 적어도 제1 자석의 상부 측면에 형성되는 리세스는 제1 자석의 축 방향 두께보다 낮은 깊이로 형성됨에 따라, 엔코더에 의해 발생된 자기력선들이 서로에 대해 보다 평행하게 연장되어, 각도 오차 관련 비선형성을 줄이고 또한 엔코더 및 자석 센서를 서로에 대해 더 높은 허용 오차 내에서 배치할 수 있게 한다.
본 발명의 상기 기술된 특성들, 특징들 및 장점 그리고 그들이 달성되는 방식이나 방법은 도면들과 관련하여 보다 상세하게 설명될 실시예들의 다음 설명에 기반하여 이해될 것이다. 그 도면들에 있어서,
도 1은 운전 동적 제어를 가진 차량에 대한 일반적 개념도이고,
도 2는 도 1의 차량의 일반적 개념에 대한 사시도이며,
도 3은 도 1 및 도 2의 차량에서 조향각 센서의 일반적 개념에 대한 사시도이고,
도 4a는 도 3의 조향각 센서에 대한 사시도이며,
도 4b는 도 3의 조향각 센서에 대한 저면도이고,
도 5는 측정 결과에 대한 다이어그램이다.
첨부된 도면들에서는, 동일한 기술적 요소는 동일한 참조번호로 제공되며 또한 한 번만 설명될 것이다. 도면들은 개념적인 특징에 관한 것일 뿐, 특히 실제 기하학적 크기를 반영하는 것은 아니다.
기본적으로 알려진 운전 동적 제어를 가진 차량(2)에 대한 개념적 도면인 도 1을 참조하여 설명한다. 이 운전 동적 제어에 관한 구체적 내용은 독일 특허출원 D2 10 2011 080 789 A1으루터 얻어질 수 있다.
차량(2)은 운전 방향(3)으로 이동될 수 있고, 두 개의 전륜(5)과 두 개의 후륜(6)에 의해 운전 방향(3)을 따라 이동 가능하게 운반되는 샤시(4)를 포함한다. 각 바퀴(5,6)는 도면들에는 도시되지 않은 도로상에서 차량의 이동의 속도를 낮추기 위해 샤시(4)에 정적으로 고정된 브레이크(8)를 이용해 감속될 수 있다.
차량(2)의 이동 중에 운전 방향(3)은 도 2에서 조향각(8)으로 상징적으로 표시된 운전대(7)를 위치시킴에 의해 차량(2)의 운전자에 의해 제어될 수 있다. 운전대(7) 자체는 조향각(8)에 기초하여 전륜(5)의 바퀴 각(10)을 조정하는 조향 기어(9)를 제어한다. 적절한 시점에서 조향각(8)의 변동에 기초하여, 차량(2)은 차량 운전자에 의해 정의된 도로 상의 궤적을 따라 달린다.
차량(2)의 이동 중에, 바퀴들(5,6)이 도로에 대한 그들의 접촉을 상실하고 운전자에 의해 정의된 궤적으로부터 이탈하는 일이 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 기본적으로 알려진 방식으로 일어날 수 있다. 이러한 행태를 예방하기 위하여, 차량(2)에는 앞서 언급된 차량 동적 제어가 제공된다.
차량 동적 제어는 각 바퀴(5,6)에 설치된 브레이크(11) 및 바퀴 속도 센서(12)를 포함한다. 바퀴 속도 센서(12)는 각 바퀴의 바퀴 속도(13)를 측정하고 그를 제어기(14)에 제공한다. 제어기(14)는 관성 센서(18)로부터 차량(2)의 기어비와 같은 관선 데이터(16)를 추가로 수신하고 이러한 데이터에 기반하여 측정된 운전 방향을 계산한다. 그리고 나서, 제어기(14)는 측정된 운전 방향이 운전자에 의해 정의된 조향각(8)에 대응하는지 여부를 결정한다. 어떠한 편차가 발행한 경우라면, 제어기(14)는 차량의 운전 방향(3)을 교정하기 위해 적절한 액츄에이터 신호들(24)로서 브레이크(11)를 개별적으로 제어하는 액츄에이터(22)에 제어 신호(20)를 출력한다.
차량(2)에서 조향 메커니즘을 개략적으로 설명하기 위한 도 2를 참조한다. 다음의 설명들을 불필요하게 복잡하게 하지 않기 위해서, 많은 기술적 요소들, 예를 들어 능동적 조향 요소나 그와 유사한 것들은 생략한다. 조향 메커니즘에 대한 구체적인 이해는 독일 특허 출원 DE 10 2005 007 307 A1에서 얻어질 수 있다.
운전자가 조향각(8) 내에서 운전대(7)를 위치시킬 때, 운전대(7)는 전륜들을 선회시키기 위해 조향 로드(30)를 이동시키는 회전축(28)을 중심으로 조향 칼럼(26)을 선회시킨다. 다시 말해서, 회전축(28)을 중심으로 한 조향 칼럼(26)의 회전각은 조향각(8)에 대응하여서, 조향 칼럼(26)의 회전각이 측정될 때, 운전대(7)의 조향각(8)은 알려진다.
본 실시예에 있어서, 운전대(7)의 반대 측인 조향 칼럼(26)의 축 단부에 부착된 조향각 센서(32)가 제공된다. 조향각 센서(32)는 조향 칼럼(26)의 회전각과 함께 조향각(8)을 측정한다.
도 3 내지 도 4b를 참조하여, 조향각 센서(32)는 보다 상세하게 설명되어야 한다.
조향각 센서(32)는 조향 칼럼(26)에 고정된 엔코더(34)와 차량(2)의 샤시(4)에 고정된 자석 센서(36)를 포함한다. 차량(2) 내에서 이러한 부품들의 고정은 도 3 내지 도 4b에서 화살표들에 의해 표시된다.
엔코더(34)는 제1 자석(38)과 제2 자석(40)을 포함한다. 두 자석들(38,40)은 원형 디스크로서 형성되어, 상기 회전축에 수직한 방향으로 자화되어서, 각 자석(38,40)의 디스크의 하나의 절반은 북극(42)이고 각 자석(38,40)의 디스크의 다른 절반은 남극(44)이 된다. 두 자석들(38,40)은 서로 대해 적층되고 회전축(28)에 대해 정렬된다. 그래서, 하나의 자석(38,40)의 북극(42)은 다른 자선(40,38)의 남극(44) 상에 위치하고 그 반대의 경우도 성립하여, 두 자석(38,40)은 회전축(28)을 중심으로 한 회전 방향(46)을 따라 배치된다.
두 개의 개별적인 자석들(38,40)에 기반하여 구성된 엔코더(34)에 대한 설명은 엔코더(34)의 구조를 포괄적으로 설명하기 위해 단지 상징적이다. 엔코더(34)는 또한 단일 자화 가능 부재일 수 있고, 그 경우에 북극 및 남극들(42,44)은 적절한 자화 방법에 의해 도입된다.
제1 자석(38)은 자석 센서(36)를 지향하는 상면(48)을 가진다. 제1 자석(38)의 상면(48)은 도 4b의 시각에서는 보여지지 않는다. 제2 자석(40)은 상면(48)에 반대되게 제1 자석(38)에 부착된다. 회전축(28)으로부터 볼 때, 엔코더(34)는 11 mm의 엔코더 직경(50)을 가지는 환형 형상을 갖는다.
엔코더(34)의 제1 자석(38)은 7 mm의 리세스 직경(54)을 갖는 환형 형상으로 회전축(28)의 방향에서 보여지는 리세스(52)를 가진다. 리세스(52)는 0.55 mm의 리세스 깊이(56)로서 형성되는 반면에, 전체 엔코더(34)는 3 mm의 엔코더 높이(58)로서 회전축(28)의 방향에서 보여진다. 제1 자석 센서(36)의 축방향 두께(61)와 리세스(52)의 깊이(56) 간의 비율은 20:1 보다 크나 2:1 보다는 작고, 바람직하게는 5:1 보다 작을 수 있다.
본 실시예에서, 제1 자석(38)과 유사하게, 엔코더(34)의 제2 자석(40)은 제2 자석(40)으로부터 제1 자석(38)을 구분하는 단면(60)을 기준으로 제2 자석(40)에 대해 대칭되게 형성된 리세스(52')를 또한 구비한다. 이러한 특징의 본질적 요구로서, 두 자석들은 회전축(28)의 방향에서 1.5 mm의 동일한 자석 두께(61)를 가진다. 또한, 제1 자석(38)의 직경(50)과 리세스(52)의 직경(54)의 비는 4:3보다 높고 2:1보다 낮으며, 바람직하게는 3:2보다 높고 5:3보다 낮으며, 가장 바람직하게는 11:7일 수 있다.
엔코더(34)는 도 3 내지 도 4b에서 보여지지 않는 자기장을 발생시킨다. 상기 자기장은 회전축(28)을 중심으로 변화하여, 회전축(28)을 중심으로 한 엔코더(34)의 회전은 자석 센서(36)의 관점에서 상기 자기장을 변화시킨다. 다시 말해서, 상기 자기장의 변화에 기반하여, 자석 센서(36)는 조향 칼럼(26)의 회전각을 도출할 수 있다.
상기 자기장을 측정하기 위하여, 자석 센서(36)는 엔코더(34)의 상부 측면(48)으로부터 측정 거리(62) 내에 배치된다. 그러나, 이 측정 거리(62)는 측정되는 회전각에서의 각도 오차에 영향을 미친다. 상기 각도 오차는, 자석 센서(36)가 엔코더(34)에 대해 상대적으로 배치될 수 있는 것에 의해, 언제나 존재하고 또한 허용 오차를 가질 수 있다. 측정되는 상기 회전각에서의 각도 오차의 영향이 클수록, 허용 오차는 더 작게 선정되어야 하고, 이는 다음에는 더 높은 생산 비용으로 이어진다. 다시 말해서, 각도 오차를 측정 거리(62)로부터 가능한 한 독립적이게 만드는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 각도 센서(32)의 각도 오차를 논의하기 위하여, 다이아그램을 보여주는 도 5를 참고하는데, 거기에는 측정 거리(62)에 대비한 최대 각도 오차(66)의 제1 전개(64) 및 최대 각도 오차(66)의 제2 전개(68)가 도시되어 있다. 이러한 측정은 300 mT의 잔여 유도(residual induction)에 대해 실시된 것이다. 여기서, 상기 잔여 유도는 250 mT 내지 350 mT이나, 바람직하게는 위와 같이 300 mT일 수 있다.
제1 전개(64)는 독일 특허출원 DE 10 2018 102 184에 기술된 공지의 각도 센서에 해당한다. 제로의 측정 거리(62)에서, 공지의 각도 센서는 비교적 높은 최대 각도 오차(66)로서 각도 결과를 출력하는데, 이는 최적 거리(74)에서 최소 오차(70)일 때까지 증가하는 측정 거리(62)에 따라 급격하게 떨어진다. 이러한 최소 오차(70) 이후에, 최대 각도 오차(66)는 공지의 각도 센서에서 상승한다. 공지의 각도 센서로 측정 대상이 되는 상기 회전각에 대한 신뢰할 만한 측정을 얻기 위하여, 측정 거리(62)는 최적 거리(74)로 선택되어야 하고, 비교적 높은 비선형성 때문에 엔코더와 자석 센서 간의 상대적인 배치 오차에 대한 높은 허용 오차는 존재하지 않는다.
다음으로 제2 전개(68)는 본 실시예에 따른 각도 센서(32)에 속하는 것이다. 본 실시예에 따른 각도 센서(32)에서 최대 각도 오차(66)는 최적 거리(74) 보다 낮은 낮은 거리 범위(73)에서 측정 거리(62)에 대한 최소 오차(70) 보다 낮게 유지된다. 심지어는, 낮은 거리 범위(73) 내에서 공지의 각도 센서에 대비해 최대 각도 오차(66)가 더 낮아질 수 있다는 점을 나타내는 최대 각도 오차(66)의 영점 교차(zero crossing, 72)가 나타난다.
제2 전개(68)는 제1 전개(64)에 비교해서 낮은 거리 범위(73)에서 비교적 일정하게 유지된다는 점이 또한 명확하게 보여진다. 다시 말해서, 엔코더(34) 및 자석 센서(36)는, 요구되는 최대 각도 오차에 크게 반하여 작동하지 않고, 낮은 거리 범위 내에서 서로에 대하여 기본적으로 임의적으로 배치될 수 있다. 이 자유도는 본 실시예에 따라 높은 허용 오차를 갖는 각도 센서에서 중요하게 이용될 수 있다.

Claims (7)

  1. - 운전 방향(3)으로 이동 가능한 샤시(4),
    - 운전 방향(3)을 따라 후방 측면에서 샤시(4)를 이동 가능하게 운반하는 두 개의 후륜들(6),
    - 운전 방향(3)을 따라 전방 측면에서 샤시(4)를 이동 가능하게 운반하는 두 개의 전륜들(5),
    - 전륜들(5)을 조향하기 위한 회전축(28)을 중심으로 조향 칼럼(26)을 선회시키기 위한 운전대(7), 및
    - 조향 칼럼(26)에 고정된 엔코더(34) 및 회전축(28) 상에 엔코더(34)로부터 축방향으로 이격(72) 배치된 자석 센서(36)와 함께 회전축(28)을 중심으로 조향 칼럼(26)의 회전각(8)을 측정하기 위한 조향각 센서(32)를 포함하고,
    - 여기서, 엔코더(34)는 상부 측면(48)이 자석 센서(36)에 지향되는 제1 자석(38)과 상부 측면(48)에 반대되게 제1 자석(38)에 부착된 제2 자석(40)을 포함하고, 여기서 적어도 제1 자석(38)은 상부 측면(48)에서 시작하는 리세스(52)를 포함하고, 여기서 자극(42,44)에 관하여서는, 제1 자석(38)과 제2 자석(40)은 회전 방향(46)을 따라 서로 반대되게 위치하며,
    리세스(52)는 제1 자석(38)의 축방향 두께(61) 보다 낮은 깊이(56)를 갖는 것을 특징으로 하는 차량(2).
  2. 제1항에 있어서,
    제1 자석 센서(36)의 축방향 두께(61)와 리세스(52)의 깊이(56) 간의 비율은 20:1 보다 크나 2:1 보다는 작고, 바람직하게는 5:1 보다 작은, 차량(2).
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 자석(38)의 리세스(52)는 제2 자석(40)에 반대되는 바닥면을 포함하고, 또한 추가 리세스(52')는 상기 바닥면으로부터 시작하여 제1 자석(38)으로 연장되는 제2 자석(40) 내로 형성되는, 차량(2)..
  4. 제3항에 있어서,
    리세스(52) 및 추가 리세스(52'는 제1 자석(38)과 제2 자석(40)을 구별하는 평면(60)에 대해 대칭적으로 형성되는, 차량(2)..
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 자석(38)과 리세스(52)는 축방향(28)에서 볼 때 원 형상을 갖는, 차량(2).
  6. 제5항에 있어서,
    제1 자석(38)의 직경(50)과 리세스(52)의 직경(54)의 비는 4:3보다 높고 2:1보다 낮으며, 바람직하게는 3:2보다 높고 5:3보다 낮으며, 가장 바람직하게는 11:7인, 차량(2).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 자석(38)은 영구 자석으로서, 250 mT와 350 mT 사이의 잔여 유도를 갖는 것이고, 바람직하게는 300 mT의 잔여 유도를 갖는 것인, 차량(2)..
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3121117A1 (fr) 2021-03-29 2022-09-30 Psa Automobiles Sa Véhicule automobile avec structure arrière renforcée

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19703903A1 (de) * 1997-02-03 1998-08-13 Bosch Gmbh Robert Lenkwinkelsensor
JP2000269567A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Tdk Corp 半導体磁気抵抗素子
AU5473000A (en) 1999-06-28 2001-01-31 American Electronic Components Linear displacement sensor
JP2002022406A (ja) * 2000-07-11 2002-01-23 Yazaki Corp 回転角センサ
DE102005007307A1 (de) 2005-02-16 2006-08-17 Zf Lenksysteme Gmbh Lenkung
US7304472B2 (en) * 2005-04-28 2007-12-04 Williams Controls Industries, Inc. Rotary position sensor
EP2037221B1 (de) * 2007-09-13 2019-04-03 Marquardt GmbH Zündschloß für ein Kraftfahrzeug
DE102008040360A1 (de) * 2008-07-11 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Erfassung eines rotierenden Magnetfelds
FR2936307B1 (fr) * 2008-09-24 2010-09-17 Moving Magnet Tech Mmt Capteur de position lineaire ou rotatifa aimant permanent pour la detection d'une cible ferromagnetique
JP2010145371A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Aisin Seiki Co Ltd 角度検出装置
DE102010033769A1 (de) * 2010-08-09 2012-02-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vorrichtung mit einem Drehmomentsensor und einem Drehwinkelsensor
CN103153729B (zh) 2010-08-10 2016-08-03 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 用于调节行驶稳定性的方法和系统
JP5141780B2 (ja) 2011-01-12 2013-02-13 Ｔｄｋ株式会社 回転角度センサ
JP5607594B2 (ja) * 2011-09-12 2014-10-15 株式会社東海理化電機製作所 ポジションセンサ
DE102013015452A1 (de) * 2013-09-18 2015-03-19 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Magneteinheit für eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer einen Rotationszustand einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs charakterisierenden Messgröße, Magneteinheit, Sensoreinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102014200365A1 (de) * 2013-11-26 2015-05-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensoranordnung und Magnetisierungsvorrichtung sowie Verwendung der Sensoranordnung in einem Kraftfahrzeugsteuergerät
JP6148971B2 (ja) 2013-12-02 2017-06-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転角検出装置
DE102014207139A1 (de) * 2014-04-14 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung für eine berührungslose Drehwinkelerfassung
DE102016009209B3 (de) * 2016-08-01 2017-10-19 Tdk-Micronas Gmbh Messsystem
DE102017103877A1 (de) * 2017-02-24 2018-08-30 Infineon Technologies Ag Magnetsensoranordnung und magnetisches Erfassungsverfahren
DE102017003075B4 (de) * 2017-03-30 2021-09-23 Tdk-Micronas Gmbh Messsystem zur Drehwinkelbestimmung
JP2019131176A (ja) * 2018-01-31 2019-08-08 ボーンズ・インコーポレーテッドＢｏｕｒｎｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ スロット付磁石を有する車両

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