WO2022002770A1 - Induktiver positionssensor - Google Patents

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WO2022002770A1
WO2022002770A1 PCT/EP2021/067452 EP2021067452W WO2022002770A1 WO 2022002770 A1 WO2022002770 A1 WO 2022002770A1 EP 2021067452 W EP2021067452 W EP 2021067452W WO 2022002770 A1 WO2022002770 A1 WO 2022002770A1
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WO
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coil
unit
sensor
rack
coupling element
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/067452
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gergely RACZ
Sedat SEN
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Presta Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Presta Ag
Publication of WO2022002770A1 publication Critical patent/WO2022002770A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D5/00—Mechanical 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
    • G01D5/12—Mechanical 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
    • G01D5/14—Mechanical 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
    • G01D5/20—Mechanical 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 inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical 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 inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2046—Mechanical 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 inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING 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
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0225—Determination of steering angle by measuring on a steering gear element, e.g. on a rack bar

Definitions

  • the present invention relates to an inductive position sensor for measuring the position of a rack for an electromechanical steering system of a motor vehicle, comprising a first sensor unit which is formed by a first coil unit and a metallic coupling element, the first coil unit comprising a first excitation coil and a first measuring coil, wherein the metallic coupling element can be moved together with the rack with respect to the first coil unit, the first sensor unit being designed to generate a first signal which maps the position of the rack with respect to the first coil unit.
  • Electromechanical steering systems of motor vehicles for example steer-by-wire steering systems, comprise a steering handle, for example a steering wheel, through which the driver of the motor vehicle can input a steering request, and electromechanical means for transmitting the steering request to the steered or steerable wheels of the motor vehicle.
  • the electromechanical means for transmitting the steering request comprise a steering gear with a pinion and a toothed rack that meshes with the pinion and is also referred to as a coupling rod.
  • the steering gear is used to translate or convert a rotary movement transmitted from the steering handle to the pinion into a translational or linear movement of the rack.
  • the rack is connected to the vehicle wheels via tie rods in a known manner.
  • a position sensor for measuring the position of the rack can be used to monitor error-free operation of the steering system.
  • rack position sensors measure the rack position and transmit this information to a control unit.
  • the control unit checks whether the measured rack position corresponds or almost corresponds to a desired rack position, that is to say lies within a defined tolerance range.
  • the desired rack position can be determined on the basis of sensor information relating to the angle of rotation of the steering handle and is available to the control unit.
  • the measurement of the rack position in a motor vehicle typically represents a technical challenge due to the more difficult environmental conditions. High ambient temperatures in particular make the selection of suitable sensors and reliable measurement of the rack position more difficult.
  • the rack In motor vehicles with front-wheel steering and a front-wheel drive motor, for example, the rack is arranged below the drive motor which generates a large amount of heat. In motor vehicles with rear-wheel steering, the rack is arranged below the exhaust system, which also generates a large amount of heat. The heat from the drive motors or the exhaust systems is transferred to the components in their immediate vicinity by conduction or radiation. The sensor system for measuring the rack position also heats up.
  • Agents from the field of inductive technology are particularly suitable for use in environments with high ambient temperatures due to their robust functionality.
  • DE 10046658 A1 for example, a device for inductive signal and energy transmission in an electromechanical steering system of a motor vehicle is known.
  • an inductive rotation angle sensor is known which detects the rotation of a steering wheel in a motor vehicle.
  • inductive sensors are also known to use inductive sensors as sensors for measuring the position of a rack in an electromechanical steering system of a motor vehicle.
  • Inductive position sensors are based on the principle of electromagnetic induction, damping or the frequency change of a coil. They are designed to work without contact and are therefore wear-free.
  • An inductive position sensor for measuring the position of a rack for an electromechanical steering system of a motor vehicle comprising a first sensor unit which is formed by a first coil unit and a metallic coupling element, that is to say which has a first coil unit and a metallic coupling element, the The first coil unit comprises a first excitation coil and a first measuring coil, the metallic coupling element being movable together with the rack relative to the first coil unit, the first sensor unit being designed to generate a first signal that maps the position of the rack relative to the first coil unit .
  • a second sensor unit which is formed by a second coil unit and the metallic coupling element, that is to say which has a second coil unit and the metallic coupling element, the second coil unit comprising a second excitation coil and a second measuring coil, the metallic coupling element together with the rack is movable with respect to the second coil unit, wherein the second sensor unit is designed to generate a second signal that maps the position of the rack with respect to the second coil unit.
  • a second sensor unit which is formed by a second coil unit and the same metallic coupling element that is also part of the first sensor unit, creates a position sensor that uses the same technology but generates two different signals.
  • the metallic coupling element is displaceable along the longitudinal axis of the rack. The arrangement of the metallic coupling element in the immediate spatial vicinity of the respective excitation coils and measuring coils causes a change in the inductive coupling between the respective excitation coils and measuring coils.
  • the first sensor unit and the second sensor unit are each designed to ensure redundant operation.
  • the first sensor unit and the second sensor unit can each be designed to be redundant to one another. This serves to increase the reliability of the sensor and to reduce its manufacturing costs.
  • the first coil unit and the second coil unit are preferably arranged parallel to one another with respect to their respective longitudinal axes. This makes it easier to arrange the metallic coupling element in such a way that it can function as an element common to both sensor units.
  • the first coil unit and the second coil unit are advantageously arranged on a common printed circuit board.
  • the joint arrangement of the two coil units on a printed circuit board means that there is no need to produce two coil units that are separate from one another, so that the production costs for the position sensor can be further reduced.
  • the metallic coupling element spatially at least partially surrounds the first coil unit and the second coil unit, that is to say the metallic coupling element can be designed to spatially at least partially surround the first coil unit and the second coil unit.
  • the spatial enclosure creates a two-sided inductive coupling between the first coil unit and the metallic coupling element as well as between the second Coil unit and the metallic coupling element. This increases the measurement accuracy of the sensor units and thus the reliability of the sensor.
  • the metallic coupling element surrounding the coil units is annular or O-shaped.
  • the O-shaped metallic coupling element completely surrounds the coil units. This enables a particularly good signal quality, which in turn contributes to making the position sensor particularly safe and therefore reliable.
  • the metallic coupling element surrounding the coil units is U-shaped or C-shaped.
  • the C-shaped metallic coupling element does not completely surround the coil units, but rather has an open air gap.
  • the first measuring coil and / or the second measuring coil preferably have or has a sinusoidal winding topology in one plane, in particular in the plane of the printed circuit board.
  • the sinusoidal winding topology is built up periodically.
  • a sinusoidal winding topology can be designed as a minus-sinusoidal winding topology.
  • Minus-sinusoidal is to be understood as a shape that corresponds to a sine curve provided with a negative sign.
  • first measuring coil and / or the second measuring coil preferably have or have a cosine-shaped winding topology in one plane, in particular in the plane of the printed circuit board.
  • the cosine-shaped winding topology is built up periodically.
  • a cosine-shaped winding topology can be designed as a minus-cosine-shaped winding topology.
  • Minus cosine is to be understood as a shape that corresponds to a cosine curve provided with a negative sign.
  • the first excitation coil and / or the second excitation coil have a winding topology that is rectangular in one plane, in particular in the plane of the printed circuit board.
  • the first measuring coil can be arranged in one plane, in particular in the plane of the circuit board, within the first excitation coil and / or that the second measuring coil in one plane, in particular in the plane of the circuit board, within the second excitation coil. This brings about a particularly strong inductive coupling between the respective measuring coil and the respective excitation coil. This enables a particularly good signal quality, which in turn contributes to making the position sensor particularly safe and therefore reliable.
  • the first sensor unit and the second sensor unit are each designed to generate signals that are inverse to one another, with a fault in the position sensor being able to be detected on the basis of a difference value formed from the inverse signals.
  • the mutually inverse signals are mutually opposite signals, that is, one of the signals has a rising edge and the other of the signals has a falling edge.
  • the error case can preferably be detected when the difference value formed from the inverse signals reaches or exceeds a defined threshold value.
  • the defined threshold value indicates the maximum extent to which the first signal may deviate from the second signal without this deviation being assessed as incorrect behavior.
  • the error case can be detected when the change in an a-value reaches or exceeds a defined threshold value, the a-value corresponding to the angle enclosed by the mutually inverse signals.
  • Figure 1 is a steer-by-wire steering system in a perspective view
  • FIG. 2 shows an embodiment of an inductive position sensor according to the invention in a simplified illustration from above
  • FIG. 3 shows the embodiment according to FIG. 2 in a simplified cross-sectional view
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an inductive position sensor according to the invention in a simplified cross-sectional view
  • FIG. 5 shows a two-dimensional coordinate system in which signal values are represented via rack positions.
  • FIG. 1 shows a steer-by-wire steering system in a perspective, simplified representation from obliquely in front in the direction of travel of the vehicle, components that are not essential for the description of the invention are not shown for the sake of clarity.
  • the steering system for a motor vehicle comprises a steering column 1 with a steering spindle 2.
  • the steering column 1 is mechanically coupled to the steered wheels 4 of the motor vehicle via a steering gear 3.
  • the steering gear 3 comprises a pinion 5 and a rack 6, which can also be referred to as a toothed coupling rod.
  • the steering gear 3 is used to translate a rotational movement of the pinion 5 into a translational movement of the rack 6 along the longitudinal axis of the rack 6.
  • the toothed rack 6, which moves linearly along its longitudinal axis is mechanically coupled to a tie rod 8 on both sides of the motor vehicle.
  • the tie rods 8 are in turn mechanically coupled to the vehicle wheels 4.
  • FIG. 2 shows an embodiment of an inductive position sensor according to the invention in a simplified illustration from above.
  • the inductive position sensor is used to measure the position of the rack 6 for an electromechanical steering system of a motor vehicle.
  • the inductive position sensor comprises a first sensor unit 9, which is formed by a first coil unit 10 and a metallic coupling element 11, the first coil unit 10 including a first excitation coil 12 and a plurality of first measuring coils 13, 14, 15, 16, namely a first , Sinusoidal primary measuring coil 13, a first, minus-sinusoidal secondary measuring coil 14, a first, cosine-shaped tertiary measuring coil 15 and a first, minus-cosine-shaped quaternary measuring coil 16.
  • the first excitation coil 12 has a rectangular winding topology.
  • the first measuring coils 13, 14, 15, 16 are each arranged within the first excitation coil 12.
  • the metallic coupling element 11 can be moved together with the rack 6 relative to the first coil unit 10.
  • the first sensor unit 9 is designed to generate a first signal 17 (cf. FIG. 5) which maps the position of the toothed rack 6 with respect to the first
  • the inductive position sensor comprises a second sensor unit 18, which is formed by a second coil unit 19 and the metallic coupling element 11.
  • the second coil unit 19 comprises a second excitation coil 20 and a plurality of second measuring coils 21, 22, 23, 24, namely a second, sinusoidal primary measuring coil 21, a second, minus-sinusoidal secondary measuring coil 22, a second, cosine-shaped tertiary measuring coil 23 and a second , minus-cosine-shaped quaternary measuring coil 24.
  • the second excitation coil 20 has a rectangular winding topology.
  • the second measuring coils 21, 22, 23, 24 are each arranged within the second excitation coil 20.
  • the metallic coupling element 11 can be moved together with the rack 6 relative to the second coil unit 19.
  • the second sensor unit 18 is designed to generate a second signal 25 (cf. FIG. 5) which maps the position of the toothed rack 6 with respect to the second coil unit 19.
  • the first sensor unit 9 and the second sensor unit 18 are each designed to ensure redundant operation. That is, both sensor units 9, 18 can each measure the position of the rack 6 independently of one another and can measure the position of the rack 6 alone in the event of a fault or even failure of the other sensor unit. This is a contribution to a safer operation of the steering system.
  • the first coil unit 10 and the second coil unit 19 are arranged parallel to one another with respect to their respective longitudinal axes and are arranged on a common printed circuit board 26.
  • the first coil unit 10 and the second coil unit 19 are embedded in the circuit board 26.
  • the rectangular winding topology of the first excitation coil 12 and the first measuring coils 13, 14, 15, 16 are each arranged in the plane of the printed circuit board 26.
  • the rectangular winding topology of the second excitation coil 20 and the second measuring coils 21, 22, 23, 24 are each arranged in the plane of the printed circuit board 26.
  • the first coil unit 10 and the second coil unit 19 are fixed in place, that is, they are not movably supported
  • FIG. 3 shows the embodiment according to FIG. 2 in a simplified cross-sectional illustration.
  • the metallic coupling element 11 is firmly connected to the rack 6, so that the metallic coupling element 11 can be moved along the longitudinal axis of the rack 6.
  • the movement of the metallic coupling element 11 corresponds to the linear movement of the rack 6 along its longitudinal axis.
  • the longitudinal axis of the toothed rack 6 leads into the plane of the drawing or out of the plane of the drawing.
  • the metallic coupling element 11 is formed in an O-shape. That is to say, the metallic coupling element 11 completely surrounds the first coil unit 10 and the second coil unit 19.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of an inductive position sensor according to the invention in a simplified cross-sectional illustration.
  • the metallic coupling element 11 is firmly connected to the rack 6, so that the metallic coupling element 11 can be moved along the longitudinal axis of the rack 6.
  • the metallic coupling element 11 is C-shaped.
  • the metallic coupling element 11 does not completely surround the first coil unit 10 and the second coil unit 19. Rather, the metallic coupling element 11 forms an open air gap 27.
  • the printed circuit board 26 is spatially fixed on its longitudinal edge facing the air gap 27 on a support structure 28 by being embedded in the support structure 28.
  • the support structure 28 can be an element of a transmission housing.
  • FIG. 5 shows a two-dimensional coordinate system in which signal values S plotted on the vertical axis are shown over rack positions x plotted on the horizontal axis.
  • the rack positions x are the attainable positions of the rack 6 that can be displaced along its longitudinal axis.
  • the rack positions x can be represented in millimeters or another unit of length.
  • Two signals which are inverse to one another or run in opposite directions, namely the first signal 17 generated by the first sensor unit 9 and the second signal 25 generated by the second sensor unit 18, are entered in the coordinate system.
  • the first signal 17 is a monotonically increasing linear function as a function of the rack position
  • the second signal 25 is a monotonically decreasing linear function as a function of the rack position.
  • the first signal 17 and the second signal 25 form an angle ⁇ between them.
  • a fault in the inductive position sensor according to the invention can be detected on the basis of the difference value formed from the inverse signals 17, 25. If, for example, in the case of a certain rack position x * that has just been assumed, the corresponding signal value S17 * of the first signal 17 deviates from the corresponding signal value S25 * of the second signal 25 by a level that reaches or exceeds a defined threshold value, the error case can be detected. In other words, if a reaches or exceeds a defined threshold value, there is a fault or failure in one of the sensor units. The error case detected in this way can then be used by a control unit as an opportunity to initiate safety measures. For example, the control device can cause the defective sensor unit to be determined and the measurement of the position of the toothed rack 6 to be carried out solely by the other, non-defective, redundantly designed sensor unit.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen induktiven Positionssensor zur Messung der Position einer Zahnstange (6) für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Sensoreinheit (9), die von einer ersten Spuleneinheit (10) und einem metallischen Kopplungselement (11) gebildet ist, wobei die erste Spuleneinheit (10) eine erste Erregerspule (12) und eine erste Messspule (13, 14, 15, 16) umfasst, wobei das metallische Kopplungselement (11) gemeinsam mit der Zahnstange (6) gegenüber der ersten Spuleneinheit (10) bewegbar ist, wobei die erste Sensoreinheit (9) dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal (17) zu erzeugen, das die Position der Zahnstange (6) gegenüber der ersten Spuleneinheit (10) abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sensoreinheit (18) vorgesehen ist, die von einer zweiten Spuleneinheit (19) und dem metallischen Kopplungselement (11) gebildet ist, wobei die zweite Spuleneinheit (19) eine zweite Erregerspule (20) und eine zweite Messspule (21, 22, 23, 24) umfasst, wobei das metallische Kopplungselement (11) gemeinsam mit der Zahnstange (6) gegenüber der zweiten Spuleneinheit (19) bewegbar ist, wobei die zweite Sensoreinheit (18) dazu ausgebildet ist, ein zweites Signal (25) zu erzeugen, das die Position der Zahnstange (6) gegenüber der zweiten Spuleneinheit (19) abbildet.

Description

Induktiver Positionssensor
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen induktiven Positionssensor zur Messung der Position einer Zahnstange für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Sensoreinheit, die von einer ersten Spuleneinheit und einem metallischen Kopplungselement gebildet ist, wobei die erste Spuleneinheit eine erste Erregerspule und eine erste Messspule umfasst, wobei das metallische Kopplungselement gemeinsam mit der Zahnstange gegenüber der ersten Spuleneinheit bewegbar ist, wobei die erste Sensoreinheit dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal zu erzeugen, das die Position der Zahnstange gegenüber der ersten Spuleneinheit abbildet.
Elektromechanische Lenksysteme von Kraftfahrzeugen, beispielsweise Steer-by-Wire- Lenksysteme, umfassen eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad, durch die der Fahrer des Kraftfahrzeugs einen Lenkwunsch eingeben kann, und elektromechanische Mittel zur Übertragung des Lenkwunsches auf die gelenkten bzw. lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs. Die elektromechanischen Mittel zur Übertragung des Lenkwunsches umfassen ein Lenkgetriebe mit einem Ritzel und einer mit dem Ritzel kämmenden Zahnstange, die auch als Koppelstange bezeichnet wird. Das Lenkgetriebe dient zur Übersetzung bzw. Umwandlung einer von der Lenkhandhabe auf das Ritzel übertragenen, rotatorischen Bewegung in eine translatorische bzw. lineare Bewegung der Zahnstange. Die Zahnstange ist dabei über Spurstangen in bekannterWeise mit den Fahrzeugrädern verbunden.
In einem elektromechanischen Lenksystem kann zur Überwachung eines fehlerfreien Betriebs des Lenksystems ein Positionssensor zur Messung der Position der Zahnstange eingesetzt sein. Solche Zahnstangenpositionssensoren messen die Zahnstangenposition und übertragen diese Information an ein Steuergerät. Das Steuergerät überprüft, ob die gemessene Zahnstangenposition mit einer gewünschten Zahnstangenposition übereinstimmt oder nahezu übereinstimmt, das heißt innerhalb eines definierten Toleranzbereichs liegt. Die gewünschte Zahnstangenposition ist auf Grundlage von Sensorinformationen betreffend den Drehwinkel der Lenkhandhabe bestimmbar und liegt dem Steuergerät vor. Die Messung der Zahnstangenposition in einem Kraftfahrzeug stellt typischerweise aufgrund erschwerter Umgebungsbedingungen eine technische Herausforderung dar. Denn insbesondere hohen Umgebungstemperaturen erschweren die Auswahl geeigneter Sensoren und eine zuverlässige Messung der Zahnstangenposition. Bei Kraftfahrzeugen mit Vorderradlenkung und einem Frontantriebsmotor ist beispielsweise die Zahnstange unterhalb des eine große Wärmemenge erzeugenden Antriebsmotors angeordnet. Bei Kraftfahrzeugen mit Hinterradlenkung ist die Zahnstange unterhalb der ebenfalls eine große Wärmemenge erzeugenden Abgasanlage angeordnet. Die Wärme der Antriebsmotoren oder der Abgasanlagen wird durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung an die in deren unmittelbaren Umgebung angeordneten Bauteile übertragen. So erwärmt sich auch die Sensorik zur Messung der Zahnstangenposition.
Mittel aus dem Bereich der induktiven Technologie sind aufgrund ihrer robusten Funktionsweise für den Einsatz in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur besonders geeignet. Aus DE 10046658 A1 ist beispielsweise eine Einrichtung zur induktiven Signal und Energieübertragung in einem elektromechanischen Lenksystem eines Kraftfahrzeugs bekannt. Weiter ist aus DE 102004030233 A1 ist ein induktiver Drehwinkelsensor bekannt, der die Drehbewegung eines Lenkrads in einem Kraftfahrzeug erfasst. Außerdem ist es bekannt, induktive Sensoren als Sensoren zur Messung der Position einer Zahnstange in einem elektromechanischen Lenksystem eines Kraftfahrzeugs einzusetzen. Induktive Positionssensoren beruhen auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, der Dämpfung oder der Frequenzänderung einer Spule. Sie sind dazu ausgebildet, berührungsfrei zu arbeiten, und sind somit verschleißfrei.
Einschlägige Normen bzw. Standards auf dem Gebiet der Sensoren bzw. Messeinrichtungen für Kraftfahrzeuge fordern zur Erhöhung der Ausfall- bzw. Betriebssicherheit von Lenksystemen ein bestimmtes Maß an Technologiediversität. Durch eine Diversifizierung der eingesetzten Messeinrichtungen soll erreicht werden, dass in einem Fehlerfall in einer der Messeinrichtungen die Messung dennoch weiter fortgesetzt werden kann. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Sensors bzw. der Messeinrichtung. Die Implementierung der geforderten Technologiediversität für Kraftfahrzeugsensoren stellt jedoch zusätzliche Kosten bei deren Herstellung dar. Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen induktiven Positionssensor zur Verfügung zu stellen, der zuverlässig ist, insbesondere einschlägige Normen bzw. Standards auf dem Gebiet der Sensoren bzw. Messeinrichtungen für Kraftfahrzeuge einhält, und relativ kostengünstig herzustellen ist.
Darstellung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch einen induktiven Positionssensor mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird ein induktiver Positionssensor zur Messung der Position einer Zahnstange für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine erste Sensoreinheit, die von einer ersten Spuleneinheit und einem metallischen Kopplungselement gebildet ist, das heißt die eine erste Spuleneinheit und ein metallisches Kopplungselement aufweist, wobei die erste Spuleneinheit eine erste Erregerspule und eine erste Messspule umfasst, wobei das metallische Kopplungselement gemeinsam mit der Zahnstange gegenüber der ersten Spuleneinheit bewegbar ist, wobei die erste Sensoreinheit dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal zu erzeugen, das die Position der Zahnstange gegenüber der ersten Spuleneinheit abbildet. Außerdem ist eine zweite Sensoreinheit vorgesehen, die von einer zweiten Spuleneinheit und dem metallischen Kopplungselement gebildet ist, das heißt die eine zweite Spuleneinheit und das metallische Kopplungselement aufweist, wobei die zweite Spuleneinheit eine zweite Erregerspule und eine zweite Messspule umfasst, wobei das metallische Kopplungselement gemeinsam mit der Zahnstange gegenüber der zweiten Spuleneinheit bewegbar ist, wobei die zweite Sensoreinheit dazu ausgebildet ist, ein zweites Signal zu erzeugen, das die Position der Zahnstange gegenüber der zweiten Spuleneinheit abbildet.
Dadurch, dass eine zweite Sensoreinheit vorgesehen ist, die von einer zweiten Spuleneinheit und demselben metallischen Kopplungselement gebildet ist, das auch Bestandteil der ersten Sensoreinheit ist, ist ein Positionssensor geschaffen, der zwar dieselbe Technologie verwendet, aber zwei unterschiedliche Signale erzeugt. Somit ist das Erfordernis eines bestimmten Maßes an Technologiediversität gemäß einschlägiger Normen bzw. Standards auf dem Gebiet der Sensoren bzw. Messeinrichtungen für Kraftfahrzeuge erfüllt. Das metallische Kopplungselement ist entlang der Längsachse der Zahnstange verschiebbar. Die Anordnung des metallischen Kopplungselements in unmittelbarer räumlicher Umgebung zu den jeweiligen Erregerspulen und Messspulen bewirkt eine Veränderung der induktiven Kopplung zwischen den jeweiligen Erregerspulen und Messspulen.
Gleichzeitig sind aufgrund der Tatsache, dass das metallische Kopplungselement ein beiden Sensoreinheiten gemeinsames Element ist, die zusätzlichen Kosten zur Erfüllung des genannten Erfordernisses relativ gering.
In vorteilhafter Weise sind die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit jeweils dazu ausgebildet, einen redundanten Betrieb zu gewährleisten. Die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit können jeweils zueinander redundant ausgebildet sein. Dies dient dazu, die Ausfallsicherheit des Sensors zu erhöhen und dessen Herstellungskosten zu senken.
In bevorzugter Weise sind die erste Spuleneinheit und die zweite Spuleneinheit in Bezug auf ihre jeweiligen Längsachsen parallel zueinander angeordnet. Dies erleichtert es, das metallische Kopplungselement derart anzuordnen, dass es als beiden Sensoreinheiten gemeinsames Element fungieren kann.
Vorteilhafterweise sind die erste Spuleneinheit und die zweite Spuleneinheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Durch die gemeinsame Anordnung beider Spuleneinheiten auf einer Leiterplatte erübrigt sich die Herstellung zweier voneinander separater Spuleneinheiten, sodass die Herstellungskosten für den Positionssensor weiter gesenkt werden können.
Weiter vorteilhafterweise umschließt das metallische Kopplungselement die erste Spuleneinheit und die zweite Spuleneinheit räumlich zumindest teilweise, das heißt das metallische Kopplungselement kann so ausgestaltet sein, die erste Spuleneinheit und die zweite Spuleneinheit räumlich zumindest teilweise zu umschließen. Durch das räumliche Umschließen entsteht jeweils eine zweiseitige induktive Kopplung zwischen der ersten Spuleneinheit und dem metallischen Kopplungselement sowie zwischen der zweiten Spuleneinheit und dem metallischen Kopplungselement. Dies erhöht die Messgenauigkeit der Sensoreinheiten und somit die Zuverlässigkeit des Sensors.
Gemäß einer Ausführungsform ist das die Spuleneinheiten umschließende metallische Kopplungselement ringförmig bzw. O-förmig ausgebildet. Das O-förmig ausgebildete metallische Kopplungselement umschließt die Spuleneinheiten vollumfänglich. Dadurch wird eine besonders gute Signalqualität ermöglicht, was wiederum dazu beiträgt, den Positionssensor besonders sicher und damit zuverlässig auszugestalten.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das die Spuleneinheiten umschließende metallische Kopplungselement U-fömig bzw. C-förmig ausgebildet. Das C-förmig ausgebildete metallische Kopplungselement umschließt die Spuleneinheiten nicht vollumfänglich, sondern weist einen offenen Luftspalt auf.
Vorzugsweise weisen bzw. weist die erste Messspule und/oder die zweite Messspule eine in einer Ebene, insbesondere in der Ebene der Leiterplatte, sinusförmige Wicklungstopologie auf. Die sinusförmige Wicklungstopologie ist periodisch aufgebaut. Eine sinusförmige Wicklungstopologie kann als eine minus-sinusförmige Wicklungstopologie ausgestaltet sein. Minus-sinusförmig ist als eine Form zu verstehen, die einer mit einem negativen Vorzeichen versehenen Sinuskurve entspricht.
Weiter vorzugsweise weisen bzw. weist die erste Messspule und/oder die zweite Messspule eine in einer Ebene, insbesondere in der Ebene der Leiterplatte, kosinusförmige Wicklungstopologie auf. Die kosinusförmige Wicklungstopologie ist periodisch aufgebaut. Eine kosinusförmige Wicklungstopologie kann als eine minus-kosinusförmige Wicklungstopologie ausgestaltet sein. Minus-kosinusförmig ist als eine Form zu verstehen, die einer mit einem negativen Vorzeichen versehenen Kosinuskurve entspricht.
Noch weiter vorzugsweise weisen bzw. weist die erste Erregerspule und/oder die zweite Erregerspule eine in einer Ebene, insbesondere in der Ebene der Leiterplatte, rechteckförmige Wicklungstopologie auf. Des Weiteren können bzw. kann die erste Messspule in einer Ebene, insbesondere in der Ebene der Leiterplatte, innerhalb der ersten Erregerspule und/oder dass die zweite Messspule in einer Ebene, insbesondere in der Ebene der Leiterplatte, innerhalb der zweiten Erregerspule angeordnet sein. Dies bewirkt eine besonders stark ausgebildete induktive Kopplung zwischen der jeweiligen Messspule und der jeweiligen Erregerspule. Dies ermöglicht eine besonders gute Signalqualität, was wiederum dazu beiträgt, den Positionssensor besonders sicher und damit zuverlässig auszugestalten.
In weiter vorteilhafter Weise sind die erste Sensoreinheit und die zweite Sensoreinheit jeweils dazu ausgebildet, zueinander inverse Signale zu erzeugen, wobei anhand eines aus den inversen Signalen gebildeten Differenzwerts ein Fehlerfall des Positionssensors erfassbar ist. Die zueinander inversen Signale sind zueinander gegenläufige Signale, das heißt, eines der Signale hat eine steigende Flanke und das andere der Signale hat eine fallende Flanke. Dies stellt eine verblüffend einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, einen technologiediversen Positionssensor zu schaffen. Bei dem Fehlerfall kann es sich beispielsweise um einen Defekt eines der beiden Sensoreinheiten handeln.
Der Fehlerfall ist bevorzugterweise erfassbar, wenn der aus den inversen Signalen gebildete Differenzwert einen definierten Schwellwert erreicht oder überschreitet. Der definierte Schwellwert gibt an, inwieweit das erste Signal von dem zweiten Signal maximal abweichen darf, ohne dass diese Abweichung als fehlerhaftes Verhalten gewertet wird. Alternativ ist der Fehlerfall erfassbar, wenn die Änderung eines a-Wertes einen definierten Schwellwert erreicht oder überschreitet, wobei der a-Wert dem durch die zueinander inversen Signale eingeschlossenen Winkel entspricht.
Beschreibung der Zeichnung
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen
Figur 1 ein Steer-by-Wire-Lenksystem in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, induktiven Positionssensors in einer vereinfachten Darstellung von oben,
Figur 3 die Ausführungsform gemäß Figur 2 in einer vereinfachten Querschnittdarstellung, Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, induktiven Positionssensors in einer vereinfachten Querschnittdarstellung,
Figur 5 ein zweidimensionales Koordinatensystem, in dem Signalwerte über Zahnstangenpositionen dargestellt sind.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher in der Regel jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
Figur 1 zeigt ein Steer-by-Wire-Lenksystem in einer perspektivischen, vereinfachten Darstellung von schräg vorne in Fahrzeugfahrtrichtung, wobei der besseren Übersicht halber für die Beschreibung der Erfindung nicht wesentliche Bestandteile nicht dargestellt sind.
Das Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Lenksäule 1 mit einer Lenkspindel 2. Die Lenksäule 1 ist über ein Lenkgetriebe 3 mechanisch mit den gelenkten Rädern 4 des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Das Lenkgetriebe 3 umfasst ein Ritzel 5 und eine Zahnstange 6, die auch als gezahnte Koppelstange bezeichnet werden kann. Das Lenkgetriebe 3 dient zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Ritzels 5 in eine translatorische Bewegung der Zahnstange 6 entlang der Längsachse der Zahnstange 6. An dem dem Fahrer zugewandten Ende der Lenksäule 1 und somit der Lenkspindel 2 ist ein Lenkrad 7 zur Eingabe eines Fahrerlenkwunsches bzw. Lenkbefehls befestigt, wobei der Fahrer das Lenkrad 7 in gewohnter Weise zur Eingabe seines Lenkwunsches drehen kann. Die sich entlang ihrer Längsachse linear bewegende Zahnstange 6 ist jeweils zu beiden Seiten des Kraftfahrzeugs mechanisch mit einer Spurstange 8 gekoppelt. Die Spurstangen 8 sind wiederum jeweils mit den Fahrzeugrädern 4 mechanisch gekoppelt.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, induktiven Positionssensors in einer vereinfachten Darstellung von oben.
Der induktive Positionssensor dient zur Messung der Position der Zahnstange 6 für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Der induktive Positionssensor umfasst eine erste Sensoreinheit 9, die von einer ersten Spuleneinheit 10 und einem metallischen Kopplungselement 11 gebildet ist, wobei die erste Spuleneinheit 10 eine erste Erregerspule 12 und eine Vielzahl an ersten Messspulen 13, 14, 15, 16 umfasst, nämlich eine erste, sinusförmige Primärmessspule 13, eine erste, minus-sinusförmige Sekundärmessspule 14, eine erste, kosinusförmige Tertiärmessspule 15 und eine erste, minus-kosinusförmige Quartärmessspule 16. Die erste Erregerspule 12 weist eine rechteckförmige Wicklungstopologie auf. Die ersten Messspulen 13, 14, 15, 16 sind jeweils innerhalb der ersten Erregerspule 12 angeordnet. Das metallische Kopplungselement 11 ist gemeinsam mit der Zahnstange 6 gegenüber der ersten Spuleneinheit 10 bewegbar. Die erste Sensoreinheit 9 ist dazu ausgebildet, ein erstes Signal 17 (vgl. Figur 5) zu erzeugen, das die Position der Zahnstange 6 gegenüber der ersten Spuleneinheit 10 abbildet.
Darüber hinaus umfasst der induktive Positionssensor eine zweite Sensoreinheit 18, die von einer zweiten Spuleneinheit 19 und dem metallischen Kopplungselement 11 gebildet ist. Die zweite Spuleneinheit 19 umfasst eine zweite Erregerspule 20 und eine Vielzahl an zweiten Messspulen 21 , 22, 23, 24, und zwar eine zweite, sinusförmige Primärmessspule 21 , eine zweite, minus-sinusförmige Sekundärmessspule 22, eine zweite, kosinusförmige Tertiärmessspule 23 und eine zweite, minus-kosinusförmige Quartärmessspule 24. Die zweite Erregerspule 20 weist eine rechteckförmige Wicklungstopologie auf. Die zweiten Messspulen 21, 22, 23, 24 sind jeweils innerhalb der zweiten Erregerspule 20 angeordnet. Das metallische Kopplungselement 11 ist gemeinsam mit der Zahnstange 6 gegenüber der zweiten Spuleneinheit 19 bewegbar. Die zweite Sensoreinheit 18 ist dazu ausgebildet, ein zweites Signal 25 (vgl. Figur 5) zu erzeugen, das die Position der Zahnstange 6 gegenüber der zweiten Spuleneinheit 19 abbildet.
Die erste Sensoreinheit 9 und die zweite Sensoreinheit 18 sind jeweils dazu ausgebildet, einen redundanten Betrieb zu gewährleisten. Das heißt beide Sensoreinheiten 9, 18 können jeweils die Position der Zahnstange 6 unabhängig voneinander messen und können jeweils im Falle eines Fehlers oder sogar Ausfalls der jeweils anderen Sensoreinheit die Messung der Position der Zahnstange 6 allein durchführen. Dies ist ein Beitrag hin zu einem sichereren Betrieb des Lenksystems.
Die erste Spuleneinheit 10 und die zweite Spuleneinheit 19 sind in Bezug auf ihre jeweiligen Längsachsen parallel zueinander angeordnet und sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 26 angeordnet. Die erste Spuleneinheit 10 und die zweite Spuleneinheit 19 sind in der Leiterplatte 26 eingelassen. Die rechteckförmige Wicklungstopologie der ersten Erregerspule 12 und die ersten Messspulen 13, 14, 15, 16 sind jeweils in der Ebene der Leiterplatte 26 angeordnet. Auch die rechteckförmige Wicklungstopologie der zweiten Erregerspule 20 und die zweiten Messspulen 21 , 22, 23, 24 sind jeweils in der Ebene der Leiterplatte 26 angeordnet. Die erste Spuleneinheit 10 und die zweite Spuleneinheit 19 sind örtlich fixiert, das heißt nicht bewegbar gelagert
Figur 3 zeigt die Ausführungsform gemäß Figur 2 in einer vereinfachten Querschnittdarstellung. Das metallische Kopplungselement 11 ist fest mit der Zahnstange 6 verbunden, sodass das metallische Kopplungselement 11 entlang der Längsachse der Zahnstange 6 bewegbar ist. Mit anderen Worten entspricht die Bewegung des metallischen Kopplungselements 11 der linearen Bewegung der Zahnstange 6 entlang deren Längsachse. Die Längsachse der Zahnstange 6 führt in der Darstellung gemäß Figur 3 in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene heraus.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 und 3 ist das metallische Kopplungselement 11 O-förmig ausgebildet. Das heißt, das metallische Kopplungselement 11 umschließt die erste Spuleneinheit 10 und die zweite Spuleneinheit 19 vollumfänglich.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, induktiven Positionssensors in einer vereinfachten Querschnittdarstellung. Auch in dieser Ausführung ist das metallische Kopplungselement 11 fest mit der Zahnstange 6 verbunden, sodass das metallische Kopplungselement 11 entlang der Längsachse der Zahnstange 6 bewegbar ist. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Figuren 2 und 3 ist das metallische Kopplungselement 11 C-förmig ausgebildet. Das metallische Kopplungselement 11 umschließt die erste Spuleneinheit 10 und die zweite Spuleneinheit 19 nicht vollumfänglich. Vielmehr bildet das metallische Kopplungselement 11 einen offenen Luftspalt 27 aus. Die Leiterplatte 26 ist an ihrer dem Luftspalt 27 zugewandten Längskante an einer Tragstruktur 28 räumlich fixiert, indem sie in der Tragstruktur 28 eingelassen ist. Die Tragstruktur 28 kann ein Element eines Getriebegehäuses sein.
Figur 5 zeigt ein zweidimensionales Koordinatensystem, in dem auf der vertikalen Achse aufgetragene Signalwerte S über auf der horizontalen Achse aufgetragene Zahnstangenpositionen x dargestellt sind. Die Zahnstangenpositionen x sind die erreichbaren Positionen der entlang ihrer Längsachse verschiebbaren Zahnstange 6. Die Zahnstangenpositionen x sind in Millimeter oder einer anderen Längeneinheit darstellbar. io In das Koordinatensystem sind zwei zueinander inverse bzw. gegenläufige Signale, und zwar das von der ersten Sensoreinheit 9 erzeugte erste Signal 17 und das von der zweiten Sensoreinheit 18 erzeugte zweite Signal 25 eingetragen. Das erste Signal 17 ist eine monoton steigende lineare Funktion in Abhängigkeit von der Zahnstangenposition wohingegen das zweite Signal 25 eine monoton fallende lineare Funktion in Abhängigkeit von der Zahnstangenposition ist. Das erste Signal 17 und das zweite Signal 25 schließen einen Winkel a zwischen sich ein.
Anhand des aus den inversen Signalen 17, 25 gebildeten Differenzwerts ist ein Fehlerfall des erfindungsgemäßen, induktiven Positionssensors erfassbar. Wenn beispielsweise im Falle einer bestimmten, gerade eingenommenen Zahnstangenposition x* der entsprechende Signalwert S17* des ersten Signals 17 von dem entsprechenden Signalwert S25* des zweiten Signals 25 in einer Höhe abweicht, die einen definierten Schwellwert erreicht oder überschreitet, ist der Fehlerfall erfassbar. Mit anderen Worten, wenn a einen definierten Schwellwert erreicht oder überschreitet, liegt der Fehlerfall bzw. ein Ausfall in einer der Sensoreinheiten vor. Der so erfasste Fehlerfall kann anschließend von einem Steuergerät als Anlass genommen werden, um Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten. Beispielsweise kann das Steuergerät veranlassen, die defekte Sensoreinheit zu ermitteln und die Messung der Position der Zahnstange 6 allein von der jeweils anderen, nicht defekten, redundant ausgebildeten Sensoreinheit durchzuführen.
Bezugszeichenliste
1 Lenksäule
2 Lenkspindel
3 Lenkgetriebe
4 Fahrzeugrad
5 Ritzel
6 Zahnstange
7 Lenkrad
8 Spurstange
9 Erste Sensoreinheit
10 Erste Spuleneinheit
11 Metallisches Kopplungselement
12 Erste Erregerspule
13 Erste Messspule
14 Erste Messspule
15 Erste Messspule
16 Erste Messspule
17 Erstes Signal
18 Zweite Sensoreinheit
19 Zweite Spuleneinheit
20 Zweite Erregerspule
21 Zweite Messspule
22 Zweite Messspule
23 Zweite Messspule
24 Zweite Messspule
25 Zweites Signal
26 Leiterplatte
27 Luftspalt
28 Trag Struktur

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Induktiver Positionssensor zur Messung der Position einer Zahnstange (6) für ein elektromechanisches Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Sensoreinheit (9), die von einer ersten Spuleneinheit (10) und einem metallischen Kopplungselement (11) gebildet ist, wobei die erste Spuleneinheit (10) eine erste Erregerspule (12) und eine erste Messspule (13, 14, 15, 16) umfasst, wobei das metallische Kopplungselement (11) gemeinsam mit der Zahnstange (6) gegenüber der ersten Spuleneinheit (10) bewegbar ist, wobei die erste Sensoreinheit (9) dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal (17) zu erzeugen, das die Position der Zahnstange (6) gegenüber der ersten Spuleneinheit (10) abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sensoreinheit (18) vorgesehen ist, die von einer zweiten Spuleneinheit (19) und dem metallischen Kopplungselement (11) gebildet ist, wobei die zweite Spuleneinheit (19) eine zweite Erregerspule (20) und eine zweite Messspule (21, 22, 23, 24) umfasst, wobei das metallische Kopplungselement (11) gemeinsam mit der Zahnstange (6) gegenüber der zweiten Spuleneinheit (19) bewegbar ist, wobei die zweite Sensoreinheit (18) dazu ausgebildet ist, ein zweites Signal (25) zu erzeugen, das die Position der Zahnstange (6) gegenüber der zweiten Spuleneinheit (19) abbildet.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (9) und die zweite Sensoreinheit (18) jeweils dazu ausgebildet sind, einen redundanten Betrieb zu gewährleisten.
3. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spuleneinheit (10) und die zweite Spuleneinheit (19) in Bezug auf ihre jeweiligen Längsachsen parallel zueinander angeordnet sind.
4. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spuleneinheit (10) und die zweite Spuleneinheit (19) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (26) angeordnet sind.
5. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kopplungselement (11) die erste Spuleneinheit (10) und die zweite Spuleneinheit (19) räumlich zumindest teilweise umschließt.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kopplungselement (11) O-förmig ausgebildet ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Kopplungselement (11) C-förmig ausgebildet ist.
8. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messspule (13, 14) und/oder die zweite Messspule (21, 22) eine in einer Ebene sinusförmige Wicklungstopologie aufwiesen bzw. aufweist.
9. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messspule (15, 16) und/oder die zweite Messspule (23, 24) eine in einer Ebene kosinusförmige Wicklungstopologie aufwiesen bzw. aufweist.
10. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erregerspule (12) und/oder die zweite Erregerspule (20) eine in einer Ebene rechteckförmige Wcklungstopologie aufwiesen bzw. aufweist.
11. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messspule (13, 14, 15, 16) in einer Ebene innerhalb der ersten Erregerspule (12) und/oder dass die zweite Messspule (21, 22, 23, 24) in einer Ebene innerhalb der zweiten Erregerspule (20) angeordnet sind bzw. ist.
12. Sensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (9) und die zweite Sensoreinheit (18) jeweils dazu ausgebildet sind, zueinander inverse Signale (17, 25) zu erzeugen, wobei anhand eines aus den inversen Signalen gebildeten Differenzwerts ein Fehlerfall erfassbar ist.
13. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerfall erfassbar ist, wenn der Differenzwert einen definierten Schwellwert erreicht oder überschreitet.
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