CN113532249A - 用于转向柱的绝对位置非接触式倾斜传感器 - Google Patents

用于转向柱的绝对位置非接触式倾斜传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN113532249A
CN113532249A CN202110417555.6A CN202110417555A CN113532249A CN 113532249 A CN113532249 A CN 113532249A CN 202110417555 A CN202110417555 A CN 202110417555A CN 113532249 A CN113532249 A CN 113532249A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steering column
gear
magnet
column assembly
operable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110417555.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113532249B (zh
Inventor
D·Z·戈斯泰拉
R·D·比切
J·E·鲁诺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steering Solutions IP Holding Corp
Original Assignee
Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Steering Solutions IP Holding Corp filed Critical Steering Solutions IP Holding Corp
Publication of CN113532249A publication Critical patent/CN113532249A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113532249B publication Critical patent/CN113532249B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/181—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • 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
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B7/31—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details
    • G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
    • 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
    • G01D5/142—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 using Hall-effect devices
    • G01D5/145—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 using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • 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
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/28—The target being driven in rotation by additional gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本文描述的实施例用于集成到转向柱组件中的绝对位置传感器系统。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此移动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保留，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，其中磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置。

Description

用于转向柱的绝对位置非接触式倾斜传感器
技术领域
本公开涉及车辆，并且尤其涉及用于监视动力可调节柱的定位的系统。
背景技术
传统地，动力柱存储器控制器使用相对位置系统来跟踪转向柱轴线的位置。这种类型的系统需要存储器控制器积累信息并基于转向柱的先前位置计算当前位置。在这种类型的系统中发生的错误涉及转向柱位置的累积变化和检测转向柱的先前位置不正确的问题。
当控制器未识别出已经发生的运作并由此未捕获运作信息时，发生累积位置变化的问题。这可能是监视算法错误的结果。例如，监视使转向柱运动的致动器的控制器可能在转向柱的运动完成或信号质量差之前停止监视致动器，从而可能导致与转向柱的运动有关的整体信息没有被识别。更具体地，如果信号上的噪声被误解为相关信息，则可能发生过度累积。与信息累积相关联的错误可能混合，即使很小的错误也可能随着时间的流逝而变成严重的错误。这些错误最终将导致在检测转向柱的正确位置方面出现问题。
错误的起始位置的检测通常与信息丢失相关联。如果在一定时段内未将致动器的当前位置保存到非易失性存储器中，则可能丢失致动器的当前位置。在某些情况下，在重置转向柱系统之前，可能无法保存致动器的当前位置。这样，在系统被重置之后调用的当前位置将不是转向柱的实际当前位置，而是先前保存的位置信息。
发明内容
本公开总体上涉及用于检测车辆的转向柱组件的转向柱位置的系统。所公开的实施例的一个方案包括集成到车辆的转向柱组件中的绝对位置传感器系统。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体(sector)，连接到转向柱组件的倾斜(rake，倾度)调节机构并且可操作以由此(借助倾斜调节机构)运动(移动)；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保留(retain，保持)，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及为控制器生成指示转向柱位置的信号，控制器被配置为监视转向柱组件的转向柱位置。
所公开的实施例的另一方案包括一种车辆的转向柱组件。所述车辆的转向柱组件包括：转向柱；安装支架，可操作以将转向柱组件附接到车辆；倾斜调节机构，可操作从而以弓形动作运动，以沿倾斜方向对转向柱进行调节；以及绝对位置传感器系统。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此运动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保留，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及生成指示转向柱位置的信号。
所公开的实施例的另一方案包括一种车辆的转向柱组件。所述转向柱组件包括：转向柱；安装支架，可操作以将转向柱组件附接到车辆；倾斜调节机构，可操作从而以弓形动作运动，以沿倾斜方向对转向柱进行调节；绝对位置传感器系统；以及控制器。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此运动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保留，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及生成指示转向柱位置的信号。控制器被配置为：接收指示转向柱位置的信号；基于信号生成转向柱位置控制值；以及基于转向柱位置控制值来选择性地控制车辆的转向轮的位置。
在以下对实施例、所附权利要求书和附图的详细描述中公开了本公开的这些和其他方案。
附图说明
当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本公开。要强调的是，根据惯例，附图的各个特征未按比例绘制。相反，为了清楚起见，任意放大或缩小了各个特征的尺寸。
图1总体上示出了根据本公开原理的车辆。
图2总体上示出了根据本公开原理的车辆的转向柱组件。
图3总体上示出了根据本公开原理的车辆的转向柱组件的放大立体图。
图4总体上示出了根据本公开原理的转向柱组件的放大立体图。
图5总体上示出了根据本公开原理的转向柱组件的放大立体图。
图6提供了根据本公开原理的传感器装置的立体图。
图7总体上示出了根据本公开原理的转向柱组件的放大立体图。
具体实施方式
以下讨论针对本发明的各种实施例。尽管可以优选这些实施例中的一个或多个，但是不应将所公开的实施例解释为或以其他方式用于限制本公开的范围(包括权利要求)。另外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅意在作为该实施例的示例，而并不意图暗示本公开的范围(包括权利要求)限于该实施例。
本文所述的系统可以被配置为通过为负责监视转向柱的位置的控制器生成多个信号来解决上述问题，其中所述多个信号中的每个信号对应于转向柱的唯一位置。这样，根据本文所述的实施例，控制器将能够接收和解释信号，而无需执行进一步的计算或访问存储器来确定转向柱的位置。尽管传统的转向柱组件可以实现相对位置系统，所述相对位置系统生成包括转向柱的增量运动信息的信号，但是本文所述的实施例实现了绝对位置传感器系统，所述绝对位置传感器系统被配置为生成指示转向柱的特定位置的信号。
例如，所公开的实施例的一个方案包括集成到车辆的转向柱组件中的绝对位置传感器系统。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此移动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保留，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及为控制器生成指示转向柱位置的信号，控制器被配置为监视转向柱组件的转向柱位置。
为了进一步详细地探究前述内容，现在将描述图1。图1总体上示出了根据本公开原理的车辆10。车辆10可以包括任何合适的车辆，诸如小汽车、卡车、运动型多功能车辆、小型货车、跨界车、任何其他乘用车辆、任何合适的商用车辆、或任何其他合适的车辆。尽管车辆10被图示为具有车轮并用于道路上的乘用车辆，但是本公开的原理可以应用于其他车辆，诸如飞机、轮船、火车、无人机或其他合适的车辆。
车辆10包括车身12和发动机罩14。乘客室18至少部分地由车身12限定。车身12的另一部分限定发动机室20。发动机罩14可以可移动地附接到车身12的一部分，使得当发动机罩14处于第一位置或打开位置时发动机罩14提供通向发动机室20的通道，并且当发动机罩14处于第二位置或闭合位置时发动机罩14覆盖发动机室20。在一些实施例中，发动机室20可以设置在车辆10的比通常示出的更后方的部分上。
乘客室18可以设置在发动机室20的后方，但是在发动机室20设置在车辆10的后部的实施例中，乘客室可以设置在发动机室20的前方。车辆10可以包括任何合适的推进系统，所述推进系统包括内燃机、一个或多个电动机(例如，电动车辆)、一个或多个燃料电池、包括内燃机、一个或多个电动机和/或任何其他合适的推进系统的组合的混合动力(例如，混合动力车辆)推进系统。
在一些实施例中，车辆10可以包括汽油或汽油燃料发动机，诸如火花点火发动机。在一些实施例中，车辆10可以包括柴油燃料发动机，诸如压缩点火发动机。发动机室20容纳和/或包围车辆10的推进系统的至少一些部件。附加地或替代地，诸如油门致动器(例如，油门踏板)、制动致动器(例如，制动踏板)、转向轮的推进控制装置以及其他此类部件设置在车辆10的乘客室18中。推进控制装置可以由车辆10的驾驶员致动或控制，并且可以分别直接连接到推进系统的对应部件，诸如节气门、制动器、车轴、车辆变速器等。在一些实施例中，推进控制装置可以将信号传送到车辆计算机(例如，线控驱动)，所述车辆计算机继而可以控制推进系统的对应的推进部件。这样，在一些实施例中，车辆10可以是自动驾驶车辆。
在一些实施例中，车辆10包括经由飞轮或离合器或液力偶合器与曲轴连通的变速器。在一些实施例中，变速器包括手动变速器。在一些实施例中，变速器包括自动变速器。在内燃机或混合动力车辆的情况下，车辆10可以包括一个或多个活塞，所述活塞与曲轴协同操作以产生力，所述力通过变速器传递到一个或多个轴，所述轴继而使车轮22转动。当车辆10包括一个或多个电动机时，车辆电池和/或燃料电池向电动机提供能量以使车轮22转动。
车辆10可以包括自动车辆推进系统，诸如巡航控制、自适应巡航控制、自动制动控制、其他自动车辆推进系统或其组合。车辆10可以是自动或半自动车辆，或其他合适类型的车辆。车辆10可以包括比本文总体示出和/或公开的特征更多或更少的特征。
在一些实施例中，车辆10可以包括以太网部件24、控制器局域网部件(CAN)26、媒体定向系统传输部件(MOST)28、FlexRay部件30(例如，线控制动系统等)和本地互连网络部件(LIN)32。在一些实施例中，车辆10被配置为具有空中编程支持的域控制。例如，如所描述的，车辆10可以经由互联网(例如，或其他合适的网络)接收针对车辆10的任何合适的软件部件的更新。车辆10可以基于该更新来更新或改变软件部件。车辆10可以包括比本文总体示出和/或公开的特征更多或更少的特征。
在一些实施例中，车辆10还可以包括转向柱组件。在图2中总体上示出了根据本公开原理的转向柱系统200。车辆10可以包括转向柱系统200，并且车辆10的操作者可以针对倾角(即，上下)和达到范围(即，进出伸缩运动)调节转向柱组件200的转向轮(未示出)。转向柱系统200包括上护套202，所述上护套承载内部旋转轴，所述内部旋转轴用于将运动从转向轮传递到车辆10的前轮。内部旋转轴可以联接到电子控制机构或辅助装置。替代地，内部旋转轴可延伸到液压或机械转向机构。
为了将转向柱系统200支撑在车辆10内的目的，转向柱系统200包括安装支架206，所述安装支架被配置为促进转向柱系统200相对于车辆10的固定或静止的附接。转向柱系统200还包括下护套208，所述下护套限定具有开口端的内部腔体。如图2所示，下护套208的内部腔体的尺寸被确定为容纳上护套202，并且上护套202被定位在下护套208的内部腔体内，使得上护套202的一部分延伸到下护套208的外部。下护套208以这样的方式连接到安装支架206并且被部分地定位在安装支架206内：允许上护套202相对于车辆以弓形(倾斜)动作和轴向(伸缩)动作行进。
为了实现弓形动作，如图2所示，转向柱系统200包括电动机216和齿轮装置(未示出)，所述齿轮装置用于传递电动机216的旋转动作以移动倾斜支架220。倾斜支架220可操作以沿倾斜方向移动，并且可以是转向柱系统200的倾斜调节机构的一个或多个部分。倾斜支架220连接到下护套208，并且可操作以使下护套208和上护套202沿倾斜方向移动。此外，倾斜支架220连接到扇形体204并且可操作以移动扇形体。扇形体204联接到齿轮并且可操作以使齿轮旋转。齿轮(图4和图5所示)联接到扇形体204并且可操作以通过扇形体204的运动而旋转。磁体(图6所示)连接到齿轮并由齿轮保留，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转。
在图2中，传感器装置214可以被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。如图2进一步所示，传感器装置214机械地联接到安装支架206。在一些实施例中，传感器装置214和安装支架206可以使用紧固件(例如，螺栓、螺钉等)或经由另一附接结构而彼此固定。传感器装置214被配置为：检测磁体的旋转角度(其中磁体的旋转角度对应于倾斜支架220的位置)，以及将指示倾斜支架220的位置的信号发送到控制器212。传感器装置214可以包括绝对位置传感器，诸如霍尔效应传感器210。例如，在一些实施例中，传感器装置214可以包括可编程线性霍尔效应传感器集成电路(IC)。此外，传感器装置214可以包括一个或多个霍尔效应感测元件和信号处理电路。
控制器212可以包括任何合适的控制器，诸如车辆电子控制单元、处理器或任何其他合适的控制器，诸如本文所述的那些。控制器212被配置为：接收由传感器装置214发送的信号，以解释所述信号；基于所述信号生成转向柱位置控制值；以及基于转向柱位置控制值来选择性地控制车辆的转向轮的位置。例如，控制器212可以被配置为：监视转向柱组件200的位置，以防止转向柱组件200的转向轮的运动违反任何边界或产生任何间隙问题。在转向柱组件200被命令移动到会产生间隙问题的位置的情况下，控制器212可利用转向柱位置控制值来强制转向柱组件200运动，以避免间隙问题。
为了探究该进一步细节，现在将描述图3。图3提供了图2中的转向柱组件200的部件的放大立体图。如图3所示，扇形体204连接到倾斜支架220。扇形体可操作以通过倾斜支架220的运动而旋转。在一些实施例中，扇形体204可以是倾斜支架220的一体形成部分或附件。转向柱组件200的倾斜可以导致倾斜支架220绕轴线302旋转。轴线302可以是扇形体204的旋转中心。
图4提供了图2中的转向柱组件200的部件的另一放大立体图。在图4中，绝对位置传感器系统可以包括齿轮214或一组齿轮、旋转磁体(图6所示)和传感器装置214。绝对传感器位置系统的这些部件将倾斜支架220的枢转动作转换成旋转磁场。例如，在图4中，旋转磁场由霍尔效应传感器210感测为角度。每个磁旋转角度可以与转向柱组件200的转向柱的唯一倾斜位置对应。这允许转向柱组件200的图2中的控制器212在没有转向柱组件200的转向柱的先前定位信息的情况下准确地确定柱位置。
图5提供了图2中的转向柱组件200的部件的另一放大立体图。如图5所示，扇形体204通过齿轮的齿联接到齿轮214。在一些实施例中，扇形体204的动作导致齿轮402在第二轴线(即，磁体502的轴线)上旋转。齿轮402还被配置为保持或保留磁体(也被称为“目标”)。为了帮助进一步说明，齿轮402可以被定位在传感器装置214上方。齿轮402和磁体(作为一个整体)的旋转可以提供磁场的旋转。
在一些实施例中，齿轮402可以具有分叉的齿。这种齿设计在扇形体204与齿轮402之间提供了无空隙(lash-free)的界面。可以采用齿轮的其他实施方式(例如，剪式齿轮)来实现该功能。尽管该实施方式示出了由齿轮402完成的去除空隙功能，但是通过扇形体204来完成去除空隙功能也是可行的。
图6提供了传感器装置214的放大立体图。如图6所示，传感器装置214包括电路板604，霍尔效应传感器210被安装到所述电路板。在一些实施例中，霍尔效应传感器210可以是多段圆形竖直型的。如图6进一步所示，霍尔效应传感器210被定位为使得磁旋转轴线502与霍尔效应传感器210的中心对准。这减少了感测到的旋转中的误差。在一些实施例中，霍尔效应传感器210可以允许进行校准以补偿对中误差，从而使其对制造偏差具有稳健性(robust)。因为传感器装置214在设计上是磁性的，所以磁场的强度对精度有影响。这种类型的霍尔效应传感器210的磁场强度典型地为200高斯-500高斯。
在一些实施例中，在大多数情况下，从霍尔效应传感器210到磁体602的最佳间隔在2毫米至4毫米的范围内。可使用不同的磁体尺寸和材料对其进行改变。利用这些参数可以实现误差小于一度的分辨率。
此外，在一些实施例中，霍尔效应传感器210可用于不同的配置中。例如，霍尔效应传感器210可以具有一个或两个霍尔效应元件。两个霍尔效应元件可以为需要额外稳健性或功能安全性考虑的应用提供冗余(redundancy)。
在一些实施例中，霍尔效应传感器210应测量小于三百六十(360)度的角度，以确保磁体602的每个角位移都与倾斜支架220的一个倾斜位置唯一相关(图2-图5所示)。为了增加测量的准确性，可以选择扇形体204与齿轮402的机械比，以提供略小于磁体602的三百六十(360)分之一的旋转度数。
在一些实施例中，由于扇形体与齿轮的比不能提供足够的分辨率，因此可以包括第二齿轮。为了进一步探究这一点，现在将描述图7。例如，如图7所示，扇形体204可以驱动中间齿轮702(或顶部空转齿轮(top idler gear))，并且中间齿轮702可以驱动包含磁体602的齿轮402。中间齿轮上的两个节圆直径(pitch diameter)可以起到放大磁体602的旋转动作的作用。特别地，该布置允许磁体上的转数接近一转，从而使安装到传感器装置214的单转霍尔效应传感器(例如，霍尔效应传感器210)的分辨率最大化。
在一些实施例中，扇形体204可以用转向柱组件的齿条调节机构代替。该实施例将要求在齿条调节机构的枢转期间与齿轮402保持始终接合。
本文描述的实施例的一些优点包括以下内容：非接触式传感器实施方式防止了目标和霍尔效应传感器IC的相对动作造成的磨损和摩擦；倾斜位置的绝对位置感测防止了与相对位置系统相关联的误差；以及霍尔效应传感器IC可编程用于范围、偏移、温度补偿，以提供稳健信号。此外，如上所述，可通过移动目标和固定传感器来实现目标与传感器之间的相对动作。也可以通过固定目标和移动传感器来实现目标与传感器之间的相对动作。
在一些实施例中，绝对位置传感器系统被集成到车辆的转向柱组件中。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此运动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保留，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及为控制器生成指示转向柱位置的信号，控制器被配置为监视转向柱组件的转向柱位置。
在一些实施例中，绝对位置传感器系统还包括：中间齿轮，联接到扇形体并联接到齿轮。中间齿轮可操作以通过扇形体的运动而旋转，并且齿轮可操作以通过中间齿轮的旋转而旋转。
在一些实施例中，扇形体通过齿轮的齿联接到齿轮。
在一些实施例中，传感器装置包括霍尔效应集成电路。
在一些实施例中，传感器装置包括双霍尔效应元件。
在一些实施例中，霍尔效应集成电路被定位为使得磁体的旋转轴线与霍尔效应集成电路的中心对准。
在一些实施例中，转向柱组件的倾斜调节机构可操作从而以弓形动作运动，以对转向柱进行倾斜调节。
在一些实施例中，转向柱组件的静止部分可操作以将转向柱组件安装到车辆。
在一些实施例中，一种车辆的转向柱组件，包括：转向柱；安装支架，可操作以将转向柱组件附接到车辆；倾斜调节机构，可操作从而以弓形动作运动，以沿倾斜方向对转向柱进行调节；以及绝对位置传感器系统。所述绝对位置传感器系统包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此运动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保持，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分。传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及生成指示转向柱位置的信号。
在一些实施例中，转向柱组件还包括控制器，所述控制器被配置为：接收指示转向柱位置的信号；基于信号生成转向柱位置控制值；以及基于转向柱位置控制值来选择性地控制车辆的转向轮的位置。
在一些实施例中，传感器装置包括霍尔效应集成电路。
在一些实施例中，传感器装置包括双霍尔效应元件。
在一些实施例中，霍尔效应集成电路被定位为使得磁体的旋转轴线与霍尔效应集成电路的中心对准。
在一些实施例中，所述绝对位置传感器系统还包括：中间齿轮，联接到扇形体并联接到齿轮，中间齿轮可操作以通过扇形体的运动而旋转，并且齿轮可操作以通过中间齿轮的旋转而旋转。
在一些实施例中，扇形体通过齿轮的齿联接到齿轮。
在一些实施例中，一种车辆的转向柱组件，包括：转向柱；安装支架，可操作以将转向柱组件附接到车辆；倾斜调节机构，可操作从而以弓形动作运动，以沿倾斜方向对转向柱进行调节；绝对位置传感器系统，包括：扇形体，连接到转向柱组件的倾斜调节机构并且可操作以由此运动；齿轮，联接到扇形体并且可操作以通过扇形体的运动而旋转；磁体，连接到齿轮并由齿轮保持，使得磁体响应于齿轮的旋转而旋转；以及传感器装置，被定位在磁体下方并连接到转向柱组件的静止部分，传感器装置被配置为：检测磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于倾斜调节机构的位置；以及生成指示转向柱位置的信号；控制器被配置为：接收指示转向柱位置的信号；基于信号生成转向柱位置控制值；以及基于转向柱位置控制值来选择性地控制车辆的转向轮的位置。
在一些实施例中，传感器装置包括霍尔效应集成电路。
在一些实施例中，传感器装置包括双霍尔效应元件。
在一些实施例中，霍尔效应集成电路被定位为使得磁体的旋转轴线与霍尔效应集成电路的中心对准。
在一些实施例中，绝对位置传感器系统还包括：中间齿轮，联接到扇形体并联接到齿轮，中间齿轮可操作以通过扇形体的运动而旋转，并且齿轮可操作以通过中间齿轮的旋转而旋转。
以上讨论旨在说明本发明的原理和各种实施例。一旦完全理解上述公开，许多变化和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。意图将以下权利要求解释为包含所有这样的变化和修改。
本文中使用词语“示例”来表示用作示例、实例或说明。本文中被描述为“示例”的任何方案或设计不必被解释为比其他方案或设计优选或有利。相反，使用“示例”一词旨在以具体方式呈现概念。如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非另有说明或从上下文清楚地看出，否则“X包括A或B”旨在表示任何自然的包含性排列。即，如果X包括A；X包括B；或X包括A和B，则在任何上述情况下均满足“X包括A或B”。另外，在本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”通常应被解释为表示“一个或多个”，除非另有说明或从上下文清楚地指向单数形式。此外，除非如此描述，否则贯穿全文使用术语“实施方式”或“一个实施方式”并不意图表示相同的实施例或实施方式。
本文描述的系统、算法、方法、指令等的实施方式可以以硬件、软件或其任何组合来实现。硬件可以包括例如计算机、知识产权(IP)内核、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列、光处理器、可编程逻辑控制器、微代码、微控制器、服务器、微处理器、数字信号处理器或任何其他合适的电路。在权利要求中，术语“处理器”应被理解为单独地或组合地包括任何前述硬件。术语“信号”和“数据”可互换使用。
如本文所使用的，术语“系统”可包括被设计成与其他部件一起使用的封装功能硬件单元，可由控制器(例如，执行软件或固件的处理器)执行的指令集，被配置为执行特定功能的处理电路，以及与大型系统交互的独立硬件或软件部件。例如，系统可包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、电路、数字逻辑电路、模拟电路、分立电路的组合、门、以及其他类型的硬件或其组合。在其他实施例中，系统可以包括存储器，所述存储器存储可由控制器执行以实现系统特征的指令。
此外，在一个方案中，可使用具有计算机程序的通用计算机或通用处理器来实现本文描述的系统，所述计算机程序在被执行时执行本文描述的相应方法、算法和/或指令中的任何一种。另外，或替代地，例如，可利用专用计算机/处理器，所述专用计算机/处理器可包含用于执行本文所述的任何方法、算法或指令的其他硬件。
此外，本公开的全部或部分实施方式可采取可从例如计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式。计算机可用或计算机可读介质可以是任何装置，其可例如有形地包含、存储、通信或传输程序以供任何处理器使用或与任何处理器结合使用。介质可以是例如电子、磁性、光学、电磁或半导体装置。也可以使用其他合适的介质。
为了允许容易地理解本发明并且不限制本发明，已经描述了上述实施例、实施方式和方案。相反，本发明旨在覆盖所附权利要求的范围内所包括的各种修改和等同布置，该范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖法律允许的所有此类修改和等同结构。

Claims (20)

1.一种集成到车辆的转向柱组件中的绝对位置传感器系统，包括：
扇形体，连接到所述转向柱组件的倾斜调节机构并且能操作以由此运动；
齿轮，联接到所述扇形体并且能操作以通过所述扇形体的运动而旋转；
磁体，连接到所述齿轮并由所述齿轮保持，使得所述磁体响应于所述齿轮的旋转而旋转；以及
传感器装置，被定位在所述磁体下方并连接到所述转向柱组件的静止部分，所述传感器装置被配置为：
检测所述磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于所述倾斜调节机构的位置；以及
为控制器生成指示所述转向柱的位置的信号，所述控制器被配置为监视所述转向柱组件的转向柱的位置。
2.根据权利要求1所述的绝对位置传感器系统，还包括：
中间齿轮，联接到所述扇形体并联接到所述齿轮，所述中间齿轮能操作以通过所述扇形体的运动而旋转，并且所述齿轮能操作以通过所述中间齿轮的旋转而旋转。
3.根据权利要求1所述的绝对位置传感器系统，其中，所述扇形体通过所述齿轮的齿联接到所述齿轮。
4.根据权利要求1所述的绝对位置传感器系统，其中，所述传感器装置包括霍尔效应集成电路。
5.根据权利要求3所述的绝对位置传感器系统，其中，所述传感器装置包括双霍尔效应元件。
6.根据权利要求3所述的绝对位置传感器系统，其中，所述霍尔效应集成电路被定位为使得所述磁体的旋转轴线与所述霍尔效应集成电路的中心对准。
7.根据权利要求1所述的绝对位置传感器系统，其中，所述转向柱组件的倾斜调节机构能操作从而以弓形动作运动，以对所述转向柱进行倾斜调节。
8.根据权利要求1所述的绝对位置传感器系统，其中，所述转向柱组件的静止部分能操作以将所述转向柱组件安装到所述车辆。
9.一种车辆的转向柱组件，包括：
转向柱；
安装支架，能操作以将所述转向柱组件附接到所述车辆；
倾斜调节机构，能操作从而以弓形动作运动，以沿倾斜方向对所述转向柱进行调节；以及
绝对位置传感器系统，包括：
扇形体，连接到所述转向柱组件的倾斜调节机构并且能操作以由此运动；
齿轮，联接到所述扇形体并且能操作以通过所述扇形体的运动而旋转；
磁体，连接到所述齿轮并由所述齿轮保留，使得所述磁体响应于所述齿轮的旋转而旋转；以及
传感器装置，被定位在所述磁体下方并连接到所述转向柱组件的静止部分，所述传感器装置被配置为：
检测所述磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于所述倾斜调节机构的位置；以及
生成指示所述转向柱的位置的信号。
10.根据权利要求9所述的转向柱组件，还包括控制器，所述控制器被配置为：
接收指示所述转向柱的位置的所述信号；
基于所述信号生成转向柱位置控制值；以及
基于所述转向柱位置控制值来选择性地控制所述车辆的转向轮的位置。
11.根据权利要求9所述的转向柱组件，其中，所述传感器装置包括霍尔效应集成电路。
12.根据权利要求11所述的转向柱组件，其中，所述传感器装置包括双霍尔效应元件。
13.根据权利要求11所述的转向柱组件，其中，所述霍尔效应集成电路被定位为使得所述磁体的旋转轴线与所述霍尔效应集成电路的中心对准。
14.根据权利要求9所述的转向柱组件，其中，所述绝对位置传感器系统还包括：
中间齿轮，联接到所述扇形体并联接到所述齿轮，所述中间齿轮能操作以通过所述扇形体的运动而旋转，并且所述齿轮能操作以通过所述中间齿轮的旋转而旋转。
15.根据权利要求9所述的转向柱组件，其中，所述扇形体通过所述齿轮的齿联接到所述齿轮。
16.一种车辆的转向柱组件，包括：
转向柱；
安装支架，能操作以将所述转向柱组件附接到所述车辆；
倾斜调节机构，能操作从而以弓形动作运动，以沿倾斜方向对所述转向柱进行调节；
绝对位置传感器系统，包括：
扇形体，连接到所述转向柱组件的倾斜调节机构并且能操作以由此运动；
齿轮，联接到所述扇形体并且能操作以通过所述扇形体的运动而旋转；
磁体，连接到所述齿轮并由所述齿轮保留，使得所述磁体响应于所述齿轮的旋转而旋转；以及
传感器装置，被定位在所述磁体下方并连接到所述转向柱组件的静止部分，所述传感器装置被配置为：
检测所述磁体的旋转角度，所述磁体的旋转角度对应于所述倾斜调节机构的位置；以及
生成指示所述转向柱的位置的信号；
控制器，被配置为：
接收指示所述转向柱的位置的所述信号；
基于所述信号生成转向柱位置控制值；以及
基于所述转向柱位置控制值来选择性地控制所述车辆的转向轮的位置。
17.根据权利要求16所述的转向柱组件，其中，所述传感器装置包括霍尔效应集成电路。
18.根据权利要求17所述的转向柱组件，其中，所述传感器装置包括双霍尔效应元件。
19.根据权利要求17所述的转向柱组件，其中，所述霍尔效应集成电路被定位为使得所述磁体的旋转轴线与所述霍尔效应集成电路的中心对准。
20.根据权利要求16所述的转向柱组件，其中，所述绝对位置传感器系统还包括：
中间齿轮，联接到所述扇形体并联接到所述齿轮，所述中间齿轮能操作以通过所述扇形体的运动而旋转，并且所述齿轮能操作以通过所述中间齿轮的旋转而旋转。
CN202110417555.6A 2020-04-17 2021-04-19 用于转向柱的绝对位置非接触式倾斜传感器 Active CN113532249B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/852,001 US11554803B2 (en) 2020-04-17 2020-04-17 Absolute position non-contact rake sensor for a steering column
US16/852,001 2020-04-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113532249A true CN113532249A (zh) 2021-10-22
CN113532249B CN113532249B (zh) 2023-09-19

Family

ID=77919730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110417555.6A Active CN113532249B (zh) 2020-04-17 2021-04-19 用于转向柱的绝对位置非接触式倾斜传感器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11554803B2 (zh)
CN (1) CN113532249B (zh)
DE (1) DE102021109357A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114889693A (zh) * 2022-06-13 2022-08-12 东风汽车集团股份有限公司 一种方向盘旋转角度显示方法与系统
CN114954623A (zh) * 2022-06-30 2022-08-30 北京汽车研究总院有限公司 电动调节转向管柱的控制方法、装置和存储介质及车辆

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT526540A1 (de) * 2022-09-20 2024-04-15 Melecs Ews Gmbh Vorrichtung zur Messung eines absoluten Drehwinkels eines drehbar gelagerten Elements

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030080734A1 (en) * 2001-10-10 2003-05-01 Kayvan Hedayat Non-contact absolute position sensor
US20060208726A1 (en) * 2005-03-21 2006-09-21 Hr Textron, Inc. Position sensing for moveable mechanical systems and associated methods and apparatus
CN102066877A (zh) * 2008-02-27 2011-05-18 法雷奥开关和传感器有限责任公司 检测旋转角度的装置
US20120119731A1 (en) * 2009-06-29 2012-05-17 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Angle sensor
CN103038607A (zh) * 2010-06-23 2013-04-10 利奥波德·科世达责任有限股份公司 角度传感器
WO2015040216A1 (en) * 2013-09-23 2015-03-26 Sagem Defense Securite Device for transmitting movement to a position senser and corresponding device for sensing position
CN105321650A (zh) * 2014-06-06 2016-02-10 罗伯特·博世有限公司 用于旋转角度传感器的磁体固定装置
US20160131205A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Means Industries, Inc. Electromechanical system for controlling the operating mode of a selectable clutch assembly and overrunning coupling and electromechanical control assembly using the system
CN106357056A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 发那科株式会社 磁传感器以及电动机
CN108374885A (zh) * 2018-04-25 2018-08-07 南京奥联汽车电子电器股份有限公司 一种用于电子换挡的执行机构
US20190078910A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-14 Cts Corporation Actuator with position sensor assembly
CN110877635A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 株式会社万都 电动转向设备及电动转向设备的控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060230863A1 (en) * 2005-04-19 2006-10-19 Delphi Technologies, Inc. Steering column with rake and telescope adjustment
FR2906363B1 (fr) * 2006-09-22 2009-03-13 Sc2N Sa Capteur d'angle destine a mesurer la position angulaire absolue d'un axe tournant
JP4607211B2 (ja) * 2008-06-27 2011-01-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転角検出装置
DE102014102982B3 (de) * 2014-03-06 2015-03-05 Horst Scholz Gmbh & Co. Kg Lenkwinkelsensor
US9428211B2 (en) * 2014-11-25 2016-08-30 Steering Solutions Ip Holding Corporation Systems for detecting locked condition of steering column
EP3385678B1 (en) * 2017-04-06 2021-07-28 Melexis Technologies SA Rotary position sensor

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030080734A1 (en) * 2001-10-10 2003-05-01 Kayvan Hedayat Non-contact absolute position sensor
US20060208726A1 (en) * 2005-03-21 2006-09-21 Hr Textron, Inc. Position sensing for moveable mechanical systems and associated methods and apparatus
CN102066877A (zh) * 2008-02-27 2011-05-18 法雷奥开关和传感器有限责任公司 检测旋转角度的装置
US20120119731A1 (en) * 2009-06-29 2012-05-17 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Angle sensor
CN103038607A (zh) * 2010-06-23 2013-04-10 利奥波德·科世达责任有限股份公司 角度传感器
WO2015040216A1 (en) * 2013-09-23 2015-03-26 Sagem Defense Securite Device for transmitting movement to a position senser and corresponding device for sensing position
CN105321650A (zh) * 2014-06-06 2016-02-10 罗伯特·博世有限公司 用于旋转角度传感器的磁体固定装置
US20160131205A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 Means Industries, Inc. Electromechanical system for controlling the operating mode of a selectable clutch assembly and overrunning coupling and electromechanical control assembly using the system
CN106357056A (zh) * 2015-07-17 2017-01-25 发那科株式会社 磁传感器以及电动机
US20190078910A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-14 Cts Corporation Actuator with position sensor assembly
CN108374885A (zh) * 2018-04-25 2018-08-07 南京奥联汽车电子电器股份有限公司 一种用于电子换挡的执行机构
CN110877635A (zh) * 2018-09-05 2020-03-13 株式会社万都 电动转向设备及电动转向设备的控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114889693A (zh) * 2022-06-13 2022-08-12 东风汽车集团股份有限公司 一种方向盘旋转角度显示方法与系统
CN114954623A (zh) * 2022-06-30 2022-08-30 北京汽车研究总院有限公司 电动调节转向管柱的控制方法、装置和存储介质及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
US20210323596A1 (en) 2021-10-21
DE102021109357A1 (de) 2021-10-21
CN113532249B (zh) 2023-09-19
US11554803B2 (en) 2023-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113532249B (zh) 用于转向柱的绝对位置非接触式倾斜传感器
US8428822B2 (en) Method of determining a steering angle in a motor vehicle
EP2019020B1 (en) Power steering apparatus having failure detection device for rotation angle sensors
CN113492910B (zh) 用于动力可调柱的无接触绝对倾斜位置传感器
JP4316698B2 (ja) 操舵装置及びその制御方法
CN108082284B (zh) 同步车辆转向
EP1783037B1 (en) Rotation angle sensor
CN109131537B (zh) 用于车辆的转向系统及其控制方法
WO2011010593A1 (ja) 車両制御装置およびこれに用いる回転検出装置
US20120111658A1 (en) Vehicular steering control apparatus
US8798861B2 (en) Electric power steering apparatus
US11014608B2 (en) Vehicle suspension adjustment
US8234042B2 (en) Authority limits for a vehicle steering system
CN109916642B (zh) 用于确定转向性能的系统和方法
KR20200144973A (ko) 스티어 바이 와이어식 조향장치
US7748742B2 (en) Energy absorbing steering system
CN111907587B (zh) 后转向车辆的容错控制
EP1697201B1 (en) Method and computer product in a steering arrangement for a vehicle
KR100914374B1 (ko) 차량용 센서 장치 및 그것을 이용한 차량 안정화 시스템
KR20210032638A (ko) 스티어 바이 와이어식 조향장치
JP5566060B2 (ja) 車両制御装置
CN115071820B (zh) 转向控制装置和方法
JP7192822B2 (ja) 操舵角推定装置、操舵装置及び、操舵角推定方法
CN116279787A (zh) 线控转向主动回正控制方法和控制装置、存储介质、车辆
CN118082970A (zh) 车辆及其转向角度检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant