(57)【要約】【課題】回転部材が複数回回転した場合でも、つねに一意の回転位置が得られるようにする。【解決手段】回転部材の回転角度を測定する装置であって、前記回転部材は測定値変換器と結合されており、前記測定値変換器は、前記回転部材の回転を並進に変換する運動変換器と、少なくとも１つのインダクタンス及び少なくとも１つのキャパシタンスを有する振動回路とを含んでおり、前記振動回路は前記回転部材の回転角度に依存して共振周波数を変化させ、評価及び制御ユニットが前記振動回路の前記共振周波数を求め、前記回転部材の回転角度を表す出力信号を供給する、装置において、前記運動変換器が、前記並進を行う少なくとも１つのシフト部材を有しており、前記並進に基づいて前記振動回路の共振周波数を設定する。【選択図】図１
2013171048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の回転角度を測定する装置であって、
前記回転部材は測定値変換器（５）と結合されており、
前記測定値変換器は、前記回転部材（１０）の回転（１２）を並進（２２）に変換する運動変換器（２０）と、少なくとも１つのインダクタンス（３２）及び少なくとも１つのキャパシタンス（３４）を有する振動回路（３０）とを含んでおり、
前記振動回路は前記回転部材（１０）の回転角度に依存して共振周波数を変化させ、
評価及び制御ユニット（３６）が前記振動回路（３０）の前記共振周波数を求め、前記回転部材（１０）の回転角度を表す出力信号を供給する、装置において、
前記運動変換器（２０）は、前記並進（２２）を行う少なくとも１つのシフト部材（２４）を有しており、前記並進に基づいて前記振動回路（３０）の共振周波数を設定する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
第１のシフト部材（２４）は、強磁性又は常磁性又は反磁性の材料からできたコイルコア（２４ａ）として形成されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つのインダクタンス（２４）は少なくとも１つのコイル巻線（３２．１）を有するワイヤコイルとして形成されており、
前記並進（２２）は、コイルコア（２４ａ）として形成された前記第１のシフト部材（２４）を前記ワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線（３２．１）の中に押し込むか、又は前記ワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線（３２．１）から引き出す、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第２のシフト部材（２４）が誘電体（２４ｂ）として形成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも１つのキャパシタンス（２４）が、第１のコンデンサ電極（３４．１）と第２のコンデンサ電極（３４．２）を具えたコンデンサとして形成されており、
前記並進（２２）は、誘電体（２４ｂ）として形成された前記第２のシフト部材（２４）を前記２つのコンデンサ電極（３４．１，３４．２）の間に押し込むか、又は前記２つのコンデンサ電極（３４．１，３４．２）から引き出す、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記回転部材（１０）は、前記回転（１２）を前記運動変換器（２０）に伝達する少なくとも１つの第１の歯部（１４）を有しており、
前記運動変換器（２０）は、第２の歯部（２６．１）を有する歯車（２６）を介して前記回転（１２）を逆の回転方向を有する回転として引き受け、前記並進（２２）に変換するか、又は前記回転（１２）を直接前記並進（２２）に変換する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の歯部（２６．１）を有する前記歯車（２６）は外側ネジ山（２８．１）を有するボルト（２８）に結合されており、
前記外側ネジ山にシフト部材（２４）の内側ネジ山（２４．１）が噛み合っており、
前記シフト部材（２４）は直線的な動きで前記ボルト（２８）に沿って動くように軸方向に可動に案内されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記運動変換器（２０）は、長手方向に可動かつ回転可動に案内される伝達ボルトとして形成されており、
前記伝達ボルトは、前記回転部材（１０）の第１の歯付きリム（１４）が前記伝達ボルトのネジ山と噛み合って前記伝達ボルトを接線方向に動かすように、位置決めされており、
前記シフト部材（２４）は前記伝達ボルトと接続されているか、又は前記伝達ボルトの一部として形成されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記運動変換器（２０）は長手方向に可動に案内されるラックとして形成されており、
前記ラックは、前記第１の歯付きリム（１４）が前記ラックの歯部と噛み合って前記ラックを接線方向に動かすように、位置決めされており、
前記シフト部材（２４）は前記ラックと接続されているか、又は前記ラックの一部として形成されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記回転部材（１０）の求められた回転角度の分解能が、前記回転部材（１０）と前記運動変換器（２０）とのギア比を介して、及び／又は、前記シフト部材（２４）の内側ネジ山（２４．１）のピッチ及び／又は前記ボルト（２８）の外側ネジ山（２８．１）のピッチ及び／又は前記伝達ボルトのネジ山のピッチを介して、及び／又は、前記ラックの歯部のピッチを介して設定されている、
請求項６から９のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の上位概念に従った回転部材の回転角度を測定する装置を前提としている。
【背景技術】
【０００２】
公知の舵角センサでは、ステアリングホイールの回転数を求めるために、歯車が磁界センサによって無接触で走査される。このような舵角センサは、歯１つ分だけ歯数が異なる歯付きリムを有する２つの歯車を使用した磁気的なノギスの原理に基づいている。この種のシステムは、イグニッションがオフの場合に、イグニッションオフ状態でのステアリングホイールの回転を検出できるように、無負荷時電流を供給しなければならないという欠点を有している。車両の長い間使用されない場合、このことが車両バッテリの不所望な涸渇をもたらす。このような無負荷時電流を供給しなければ、イグニッションオフ時又はバッテリオフ時のステアリグホイールの回転が行われても、もはや操舵角を一意に求めることができない。
【０００３】
特許文献１には、操舵角を測定するセンサが記載されている。記載されているセンサは第１のエンコーダディスクを含んでおり、この第１のエンコーダディスクはステアリングホイールと同じ速度で回転し、複数のピックアップによって走査される。第２のエンコーダディスクは第１のディスクの速度の１／４で回転し、相応するピックアップによって走査される３つのコードトラックを有している。このようにして生成される細信号と粗信号を適切に結合することによって、一意の角度算出を行うことができる。ピックアップとしては、例えばホール磁気センサが使用される。
【０００４】
特許文献２には、例えば回転角度又は直線距離を無接触で測定するための測定装置と、このような測定装置を有するペダルモジュールが記載されている。測定された回転角度又は測定された直線距離は、初期位置ではバネ手段によって互いにプリロードされている少なくとも２つの物体の間の相対運動に基づいて得られる。バネ手段は導電性材料からなる螺旋を有しており、物体の相対運動に因ってバネ手段の長さの変化が生じる。バネ手段の螺旋の少なくとも一部は磁気コイルによって包囲されており、この磁気コイルは少なくとも１つのコンデンサと共に振動回路に含まれている。さらに評価装置が設けられており、この評価装置は、物体の相対運動により生じたバネ手段の長さ変化に起因する振動回路の共振周波数の変化に依存して、前記相対運動の検出及び計算のために信号をレベル調整する。アクセルペダルレバーの軸受架台に対する回転運動を測定原理の点でより簡単な直線運動に変換するために、バネ部材は、一方の端部では軸受架台に形成された支持面に、他方の端部ではアクセルペダルレバーと軸受架台の間の揺動軸に対してレバーアームを形成するアクセルペダルレバーの支持アームに支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】DE 44 09 892 A1
【特許文献２】DE 10 2007 052 162 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、回転部材の回転角度を測定する装置において、回転部材が複数回回転した場合でも、つねに一意の回転位置が得られるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、本発明に従って、回転部材の回転角度を測定する装置であって、前記回転部材は測定値変換器と結合されており、前記測定値変換器は、前記回転部材の回転を並進に変換する運動変換器と、少なくとも１つのインダクタンス及び少なくとも１つのキャパシタンスを有する振動回路とを含んでおり、前記振動回路は前記回転部材の回転角度に依存して共振周波数を変化させ、評価及び制御ユニットが前記振動回路の前記共振周波数を求め、前記回転部材の回転角度を表す出力信号を供給する、装置において、前記運動変換器が、前記並進を行う少なくとも１つのシフト部材を有しており、前記並進に基づいて前記振動回路の共振周波数を設定するように構成することにより解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】回転部材の回転角度を測定する本発明による装置の第１の実施例の縦断面を概略的に示す。
【図２】回転部材の回転角度を測定する本発明による装置の、図１の切断線II-IIに沿った横断面を概略的に示す。
【図３】回転部材の回転角度を測定する本発明による装置の第２の実施例の横断面を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
それに対して、独立請求項１の特徴を具えた、例えば車両内の、回転部材の回転角度を測定する本発明による装置は、回転運動を機械的な行程変化に変換することによって、回転部材が複数回回転した場合でも、つねに一意の回転位置が可能であるという利点を有している。有利には、電子ユニットが故障しても、回転運動は尚も機械的に可変の行程位置として得られる。機械的な行程変化のおかげで、イグニッションオフとなった後でも、又はバッテリが切られた後でも、正しい絶対回転角が得られる。同時に、周波数測定によって、特に信頼性の高い動作、又は特に信頼性の高い回転角度の測定が可能である。このように、共振周波数の測定によって、回転部材の位置を求めることができる。別の利点は機械的な簡素化である。これはコスト節減につながる。有利には、ステアリングホイールの回転角度又はペダル位置を求める本発明による装置は車両内で使用することができる。その場合、回転部材は有利には車両のステアリングコラム又はアクセルペダルと一緒に回転するように結合されている。本発明の実施形態では、操舵運動又はペダル運動は行程変化に変換される。この行程変化は周波数測定を介して無接触で検出され、操舵角又はペダル位置に変換することができる。有利な実施形態では、本発明による装置は回転部材の回転を回転部材に対して接線方向又は軸方向の並進に変換することができる。周波数測定は有利には非常に高い精度で可能である。さらに、本発明の実施形態では、機械的な構成要素が少ないため、費用効率の良い構造が可能である。また、操舵角は有利には最初の周波数測定の直後に分かるので、「性能の真の力」が提供される．有利には、本発明の実施形態は、少ない電力しか消費しない。
【００１０】
本発明の実施形態では、回転角度を測定する装置が回転部材において使用される。回転部材は運動変換器と振動回路とを含む測定値変換器を具えている。尚、運動変換器は回転部材の回転を並進に変換し、振動回路は少なくとも１つのインダクタンスと少なくとも１つのキャパシタンスを有しており、回転部材の回転角度に依存してその共振周波数を変化させる。ここで、評価及び制御ユニットが振動回路の共振周波数を求め、回転部材の回転角度を表す出力信号を提供する。本発明によれば、運動変換器は少なくとも１つのシフト部材を有しており、このシフト部材が並進を行い、この並進に基づいて振動回路の共振周波数を調節する。
【００１１】
従属請求項に記載されている実施形態によって、独立請求項１に示されている、車両内の回転部材の回転角度を測定する装置の有利な改善が可能である。
【００１２】
第１のシフト部材を強磁性又は常磁性又は反磁性材料でできたコイルコアとして形成すると特に有利である。前記少なくとも１つのインダクタンスは例えば少なくとも１つのコイル巻線を有するワイヤコイルとして実現してよい。この場合、コイルコアとして形成された第１のシフト部材は並進によってワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線の中に押し込まれるか、前記少なくとも１つのコイル巻線から引き出される。これによってワイヤコイルのインダクタンスが変化し、ひいては振動回路の共振周波数が変化する。付加的に又は代替的に、第２のシフト部材は適切な材料でできた誘電体として形成してよい。前記少なくとも１つのキャパシタンスは例えば、第１のコンデンサ電極と第２のコンデンサ電極を有するコンデンサとして実現してよい。この場合、誘電体として実現された第２のシフト部材は並進によって前記２つのコンデンサ電極の間に押し込まれるか、又は前記２つのコンデンサ電極から引き出される。前記少なくとも１つのインダクタンスと前記少なくとも１つのキャパシタンスを有する前記振動回路は、直列振動回路又は並列振動回路のいずれかとして形成されていてよい。対応する共振曲線は、周波数に依存する振動回路の見かけの抵抗値の変化を表す。この共振曲線は並列振動回路の共振周波数の位置では最大値を示し、直列振動回路の共振周波数の位置では最小値を示す。これら極値は、振動回路のＱ値が高ければ高いほど、はっきりする。共振周波数を可能な限り正確に求めることができるようにするためには、振動回路のＱ値を可能な限り高く選択しなければならない。振動回路の共振周波数の変化は評価及び制御ユニットによって検出され、角度において前記変化に対応する電気信号に変換される。回転角度測定に必要な時間分解能を達成するために、理想的には、振動回路の共振周波数が測定装置の時間分解能を決定するのではなく、共振周波数測定の時間分解能自体が測定装置の時間分解能を決定するように、共振周波数を高く選択してよい。
【００１３】
本発明による装置の有利な実施形態では、回転部材は、回転を運動変換器に伝達する少なくとも１つの第１の歯部を有していてよい。ここで、運動変換器は第２の歯部を有する歯車を介して前記回転を逆の回転方向を有する回転として引き継ぎ、並進に変換するか、又は前記回転を直に並進に変換する。前記第２の歯部を有する前記歯車は、例えば外側ネジ山を有するボルトに結合してよい。このボルトには、内側ネジ山を有するシフト部材がねじ込まれ、軸方向に可動に案内される。従って、前記シフト部材はボルトに沿って直線運動をする。このシフト部材が移動した行程によって、振動回路のインダクタンス及び／又はキャパシタンスを変化させることができる。
【００１４】
本発明による装置の別の有利な実施形態では、運動変換器を、長手方向に可動及び回転可動に案内される伝達ボルトとして実現してよい。尚、この伝達ボルトは、回転部材の第１の歯付きリムが伝達ボルトのネジ山に噛み合うことによって、接線方向に動くように位置決めされている。その際、シフト部材はこの伝達ボルトと接続されているか、又は伝達ボルトの一部として実現されていてよい。代替的には、運動変換器を長手方向に案内されるラックとして実現してもよい。この場合、このラックは、回転部材の第１の歯付きリムがラックの歯部に噛み合い、それによってラックが接線方向に動くように位置決めされている。その際、シフト部材はラックに接続されているか、又はラックの一部として実現されていてよい。伝達ボルト又はラックが移動した行程によって、振動回路のインダクタンス及び／又はキャパシタンスを変化させることができる。
【００１５】
有利な実施形態では、回転部材の求められた回転角度の分解能を、回転部材と運動変換器とのギア比を介して、及び／又は、シフト部材の内側ネジ山及び又はボルトの外側ネジ山及び又は伝達ボルトのネジ山のピッチを介して、及び／又は、ラックの歯部の円ピッチを介して設定することができる。
【実施例】
【００１６】
図１〜３から分かるように、車両内の回転部材１０の回転角度を測定する本発明による装置１の実施形態は、運動変換器２０と振動回路３０とを含む、回転部材１０に結合された測定値変換器２０を含んでいる。運動変換器２０は回転部材１０の回転１２を並進２２に変換する。振動回路３０は少なくとも１つのインダクタンス３２とすくなくとも１つのキャパシタンス３４を含んでおり、回転部材１０の回転角度に依存してその共振周波数を変化させる。評価及び制御ユニット３６は振動回路３０の共振周波数を求め、回転部材１０の回転角度を表す出力信号を提供する。本発明によれば、運動変換器２０は少なくとも１つのシフト部材２４、２４ａ、２４ｂを有しており、このシフト部材が並進２２を行い、その並進に基づいて振動回路３０の共振周波数を調節する。
【００１７】
振動回路３０は直列振動回路又は並列振動回路のいずれかとして形成することができる。対応する共振曲線は周波数に依存する振動回路３０の見かけの抵抗値を表す。この共振曲線は並列振動回路の共振周波数の位置では最大値を示し、直列振動回路の共振周波数の位置では最小値を示す。これら極値は、振動回路のＱ値が高ければ高いほど、はっきりする。共振周波数を可能な限り正確に求めることができるようにするためには、振動回路のＱ値を可能な限り高く選択しなければならない。振動回路の共振周波数の変化は評価及び制御ユニットによって検出され、角度において前記変化に対応する電気信号に変換される。
【００１８】
図１から分かるように、回転部材１０は図示された実施例では第１の歯部１４を有する冠歯車として実現されている。運動変換器２０は第２の歯部２６．１を有する傘歯車２６を含んでおり、傘歯車２６が冠歯車として実現された回転部材１０の第１の歯部に噛み合い、ギア比に応じて回転部材１０の回転１２を引き継ぐ。傘歯車２６は外側ネジ山２８．１を有するボルト２８に固定されている。外側ネジ山２８．１には内側ネジ山２４．１を有するシフト部材２４がねじ込まれており、シフト部材２４は、ボルト２８の回転に反応してボルト２８に沿って直線運動をすることができるように軸方向に可動に案内されている。ボルト２８の両端は相応する軸受２９に回転可動に支承されている。さらに、シフト部材２４が回転するのを防止する捩れ防止手段２５が設けられている。捩れ防止部材２５は例えば、軸受２９に両端が固定され且つシフト部材２４における相応する孔を通って案内されたロッドを含む。これによって有利にはシフト部材２４の回転運動が防止される。図示の実施例では、冠歯車として実現された回転部材１０は、操舵角を求めるために、ステアリングコラム３上に嵌められ、ステアリングコラム３に固定される。代替的に、冠歯車として実現された回転部材１０は、ペダル位置を求めるために、ペダル回転軸上に嵌められ、ペダル回転軸に固定されてもよい。
【００１９】
車両において操舵角を測定する装置として使用する場合には、約１，５００°の角度範囲にわたって一意にステアリングホイールの位置が約４°まで正確にされる。この目的のために、回転１２は運動変換器２０を介してシフト部材２４の直線運動に変換される。冠歯車として実現された回転部材１０の外周とボルト２８に接続された傘歯車２６の外周との比と、ボルト２８のネジ山のピッチとを介して、シフト部材２４の直線運動が、ひいては達成可能な分解能が生じる。
【００２０】
冠歯車として実現された回転部材１０が第１の半径ｒAntriebを有し、角度ΔαAntriebだけ回転した場合、傘歯車２６は式（１）に従って半径ｒAbtriebで角度ΔαAbtriebだけ回転する。
【数１】
2013171048.tif 000003
シフト部材２４の直線的シフトΔｄVerschiebeelementは、式（２）に従ってボルトのネジ山ピッチｈGanghoeheを介して得られる。
【数２】
2013171048.tif 000004
【００２１】
図１及び２から分かるように、シフト部材２４は、第１の実施例では強磁性又は常磁性又は反磁性材料でできたコイルコア２４ａとして形成されている。前記少なくとも１つのインダクタンス２４は、少なくとも１つのコイル巻線３２．１を有するワイヤコイルとして実現されている。冠歯車として実現された回転部材１０の回転が、運動変換器２０とボルト２８の外側ネジ山２８．１を介して伝わることによって、コイルコア２４ａとして実現されたシフト部材２４は、ワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線３２．１の中へと動くか、又はワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線３２．１から出る。これによって、コイルのインダクタンスが変化し、ひいては振動回路の共振周波数が変化する。
【００２２】
図示されている円筒状のコイルのインダクタンスは近似的に式（３）から求まる。
【数３】
2013171048.tif 000005
ここで、Ｎは巻き数を、Ｉは円筒の長さを、Ａはコイル直径を、μrは比透磁率を、μ0は真空の透磁率を表している。
【００２３】
コイルコア２４ａとして実現された、比透磁率の高く磁気を良く通す材料からできたシフト部材２４の一部は、距離ｄだけコイルの中へ進入しており、このようなコイルは２つのコイルの直列接続と見なされる。シフト部材２４がさらにコイルの中へ押し込まれると、又はコイルから引き出されると、コイルのインダクタンスが変化し、従って振動回路３０の共振周波数も変化する。総インダクタンスは式（４．１）〜（４．４）に従って求められる。
【数４】
2013171048.tif 000006
ここで、Ｎは巻き数を、Ｉはコイル全体の円筒の長さを、ｄはシフト部材の進入長を、Ａはコイル直径を、μrは比透磁率を、μ0は真空の透磁率を表している。
【００２４】
シフト部材２４の進入長の変化によるインダクタンスの相対的変化は式（５）から求めることができる。
【数５】
2013171048.tif 000007
振動回路３０は、式（６）に従って振動回路３０のインダクタンス３２とキャパシタンス３４から求まる共振周波数を有している。
【数６】
2013171048.tif 000008
振動回路３０内のインダクタンス３２の変化に対して、共振周波数は式（７）に従って変化する。
【数７】
2013171048.tif 000009
結果として得られる共振周波数の相対的変化は式（８）から求めることができる。
【数８】
2013171048.tif 000010
ここで、シフト部材が角度測定範囲全体を通してコイルの限界値を越えてシフトされないという境界条件（９）が成り立つ。
【数９】
2013171048.tif 000011
設計時にはこの境界条件に注意しなければならない。共振周波数の測定によって、回転部材１０の回転位置が求まる。
【００２５】
感度をさらに上げるために、差動誘導型の測定装置も考えられる。このような測定装置を実現するためには、コイルコア２４ａとして実現されたシフト部材２４の運動によってそれぞれのインダクタンスが互いに逆方向に変化する２つのコイルが使用される。つまり、コイルコア２４ａとして実現されたシフト部材２４は、一方のコイルの中に進入すると、同時に他方のコイルから引き出される。
【００２６】
図３からさらに分かるように、シフト部材２４は第２の実施例では適切な材料から成る誘電体２４ｂとして形成されている。前記少なくとも１つのキャパシタンス２４は、第１の外部コンデンサ電極３４．１と第２の内部コンデンサ電極３４．２を有する円筒コンデンサとして実現されており、図示の実施例ではボルト２８に相当する。冠歯車として実現された回転部材１０の回転が、運動変換器２０とボルト２８の外側ネジ山２８．１を介して伝わることによって、誘電体２４ｂとして実現されたシフト部材２４は、前記２つのコンデンサ電極３４．１、３４．２の中へと動くか、又は前記２つのコンデンサ電極３４．１、３４．２から出る。これによって、コンデンサのキャパシタンスが変化し、ひいては振動回路３０の共振周波数が変化する。
【００２７】
高い比誘電率を有する材料から成る、誘電体２４ｂとして実現されたシフト部材２４の一部が距離ｄだけ円筒コンデンサの中に入り込んでおり、円筒コンデンサは２つのコンデンサの並列回路と見なされる。シフト部材２４がさらに押し込まれるか又は引き出されるかすると、コンデンサのキャパシタンスが変化し、それに伴って振動回路３０の共振周波数も変化する。
【００２８】
円筒コンデンサの総キャパシタンスは式（１０．１）〜（１０．４）から得られる。
【数１０】
2013171048.tif 000012
ここで、Ｉはコンデンサ全体の円筒の長さを、ｄはシフト部材の進入長を、ｒaussenは外部電極の半径を、ｒinnenは内部電極の半径を、εrは誘電率を、ε0は真空の誘電率を表している。
【００２９】
円筒コンデンサの総キャパシタンスの相対的変化は式（１１）から得られる。
【数１１】
2013171048.tif 000013
振動回路３０内のキャパシタンス３４の変化に対して、共振周波数は式（１２）に従って変化する。
【数１２】
2013171048.tif 000014
結果として得られる共振周波数の相対的変化は式（１３）から求めることができる。
【数１３】
2013171048.tif 000015
ここで、シフト部材が角度測定範囲全体を通してコンデンサの限界値を越えてシフトされないという境界条件（１４）が成り立つ。
【数１４】
2013171048.tif 000016
設計時にはこの境界条件に注意しなければならない。共振周波数の測定によって、回転部材１０の回転位置が求まる。
【００３０】
感度をさらに上げるために、差動容量型の測定装置も考えられる。このような測定装置を実現するためには、誘電体２４ｂとして実現されたシフト部材２４の運動によってそれぞれのキャパシタンスが互いに逆方向に変化する２つのコンデンサが使用される。つまり、誘電体２４ｂとして実現されたシフト部材２４は、一方のコンデンサの中に進入すると、同時に他方のコンデンサから引き出される。
【００３１】
説明された実施例は単独で又は組合せて使用できる。つまり、図示されていない実施例では、振動回路３０のキャパシタンス３４もインダクタンス３２も、２つの互いに機械的に結合されたシフト部材２４ａ、２４ｂによって同時に変化させることができる。しかし代替的には、２つの別個の共振振動回路を使用してもよい。この場合、第１の共振振動回路ではインダクタンスが変化させられ、第２の共振振動回路ではキャパシタンスが変化させられる。２つの別個の共振振動回路を使用した場合、共振周波数の上昇と低下とが同時に生じ、特に正確な差動評価が可能となる。
【００３２】
図示された実施例では、回転部材１０の回転軸とボルト２８の回転軸は互いに対して垂直である。図示のように互いに対して垂直である代わりに、回転部材１０の回転軸とボルト２８の回転軸が平行である装置も考えられる。
【００３３】
さらに、回転部材１０の回転運動を並進２２に変換するために、運動変換器２０の他の実施形態も説明する。運動変換器２０は回転部材１０の回転１２を例えばシフト部材２４の軸方向の並進に変換してもよい。この目的のために、回転部材１０を、ボルト２８に接続された歯車と噛み合う、外周に歯付きリムが設けられた歯車として実現してよい。これによって、回転部材１０の回転１２がボルト２８に伝達され、ボルト２８は伝達された回転運動によってシフト部材２４の位置を軸方向において変化させる。回転部材１０の求められる回転角度の分解能は、例えば回転部材１０とボルト２８に接続された歯車とのギア比及び／又はボルトのネジ山ピッチを介して設定することができる。
【００３４】
代替的に、運動変換器２０が回転部材１０の回転１２を回転部材１０に対して接線方向の並進に変換してもよい。このような実施例では、運動変換器２０は長手方向に可動かつ回転可動に案内された伝達ボルトを有しており、この伝達ボルトは、回転部材１０の第１の歯付きリムが伝達ボルトのネジ山に噛み合うように位置決めされている。これによって、回転部材１０の回転１２が伝達ボルトに伝達され、伝達ボルトは接線方向にその位置を変化させる。その際、シフト部材２４は伝達ボルトと接続されているか、又は伝達ボルトの一部として実現されている。回転部材１０の求められる回転角度の分解能は、回転部材１０の第１の歯付きリムの歯数を介して、及び／又は、伝達ボルトのネジ山のピッチを介して設定することができる。別の代替的な実施形態として、運動変換器２０は長手方向に可動に案内されるラックを有しており、このラックは、回転部材１０の第１の歯付きリムがラックの歯部に噛み合うように位置決めされている。これによって、回転部材１０の回転１２がラックに伝達され、ラックは接線方向にその位置を変化させる。この実施例でも、シフト部材２４はラックと接続されているか、又はラックの一部として実現されていてよい。回転部材１０の求められる回転角度の分解能は、回転部材１０の第１の歯付きリムの歯数を介して、及び／又は、ラックの歯部の円ピッチを介して設定することができる。
【００３５】
本発明の実施形態は、回転部材において回転角度を測定するセンサ装置を例えば車両内で使用する。このセンサ装置は、回転運動を機械的な行程変化に変換することによって、回転部材が複数回回転した場合でも、一意の回転位置を供給する。有利には、電子ユニットが故障しても、回転運動は尚も機械的に可変の行程位置として得られる。機械的な行程変化のおかげで、イグニッションオフとなった後でも、又はバッテリが切られた後でも、正しい絶対回転角が得られる。同時に、周波数測定によって、特に信頼性の高い動作、又は特に信頼性の高い回転角度の測定が可能である。
【図１】
2013171048.tif 000017
【図２】
2013171048.tif 000018
【図３】
2013171048.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月20日(2013.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の回転角度を測定する装置であって、
前記回転部材は測定値変換器（５）と結合されており、
前記測定値変換器は、前記回転部材（１０）の回転（１２）を並進（２２）に変換する運動変換器（２０）と、少なくとも１つのインダクタンス（３２）及び少なくとも１つのキャパシタンス（３４）を有する振動回路（３０）とを含んでおり、
前記振動回路は前記回転部材（１０）の回転角度に依存して共振周波数を変化させ、
評価及び制御ユニット（３６）が前記振動回路（３０）の前記共振周波数を求め、前記回転部材（１０）の回転角度を表す出力信号を供給する、装置において、
前記運動変換器（２０）は、前記並進（２２）を行う少なくとも１つのシフト部材（２４）を有しており、前記並進に基づいて前記振動回路（３０）の共振周波数を設定する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのインダクタンス（３２）は少なくとも１つのコイル巻線（３２．１）を有するワイヤコイルとして形成されており、
前記並進（２２）は、前記少なくとも１つのシフト部材（２４）としての第１のシフト部材（２４ａ）を前記ワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線（３２．１）の中に押し込むか、又は前記ワイヤコイルの前記少なくとも１つのコイル巻線（３２．１）から引き出す、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のシフト部材（２４ａ）は、強磁性又は常磁性又は反磁性の材料からできたコイルコアとして形成されている、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのシフト部材（２４）として第２のシフト部材（２４ｂ）を備え、
前記少なくとも１つのキャパシタンス（３４）が、第１のコンデンサ電極（３４．１）と第２のコンデンサ電極（３４．２）を具えたコンデンサとして形成されており、
前記並進（２２）は、前記第２のシフト部材（２４ｂ）を前記２つのコンデンサ電極（３４．１，３４．２）の間に押し込むか、又は前記２つのコンデンサ電極（３４．１，３４．２）から引き出す、
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第２のシフト部材（２４ｂ）が誘電体として形成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記回転部材（１０）は、前記回転（１２）を前記運動変換器（２０）に伝達する少なくとも１つの第１の歯部（１４）を有しており、
前記運動変換器（２０）は、第２の歯部（２６．１）を有する歯車（２６）を介して前記回転（１２）を逆の回転方向を有する回転として引き受け、前記並進（２２）に変換するか、又は前記回転（１２）を直接前記並進（２２）に変換する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の歯部（２６．１）を有する前記歯車（２６）は外側ネジ山（２８．１）を有するボルト（２８）に結合されており、
前記外側ネジ山にシフト部材（２４）の内側ネジ山（２４．１）が噛み合っており、
前記シフト部材（２４）は直線的な動きで前記ボルト（２８）に沿って動くように軸方向に可動に案内されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記運動変換器（２０）は、長手方向に可動かつ回転可動に案内される伝達ボルトとして形成されており、
前記伝達ボルトは、前記回転部材（１０）の第１の歯付きリム（１４）が前記伝達ボルトのネジ山と噛み合って前記伝達ボルトを接線方向に動かすように、位置決めされており、
前記シフト部材（２４）は前記伝達ボルトと接続されているか、又は前記伝達ボルトの一部として形成されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記運動変換器（２０）は長手方向に可動に案内されるラックとして形成されており、
前記ラックは、前記第１の歯付きリム（１４）が前記ラックの歯部と噛み合って前記ラックを接線方向に動かすように、位置決めされており、
前記シフト部材（２４）は前記ラックと接続されているか、又は前記ラックの一部として形成されている、
請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記回転部材（１０）の求められた回転角度の分解能が、前記回転部材（１０）と前記運動変換器（２０）とのギア比を介して、及び／又は、前記シフト部材（２４）の内側ネジ山（２４．１）のピッチ及び／又は前記ボルト（２８）の外側ネジ山（２８．１）のピッチ及び／又は前記伝達ボルトのネジ山のピッチを介して、及び／又は、前記ラックの歯部のピッチを介して設定されている、
請求項６から９のいずれか１項に記載の装置。