DE10113997B4

DE10113997B4 - Differenzwinkelstellungssensor für eine Lenksäule

Info

Publication number: DE10113997B4
Application number: DE10113997A
Authority: DE
Inventors: Yingjie El Paso Lin; Warren B. El Paso Nicholson; Steven D. El Paso Thomson
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: US6424896B1; DE10113997A1; US20020065592A1

Abstract

Sensor zur Messung einer Differenzwinkelverstellung zwischen einem ersten Wellensegment (12) und einem zweiten Wellensegment (14) mit:
einer ersten Flußblende (36), die mit dem ersten Wellensegment (12) gekoppelt ist, wobei die erste Flußblende (36) eine. Vielzahl von Öffnungen (44) bildet;
einer zweiten Flußblende (38), die mit dem zweiten Wellensegment (14) gekoppelt ist und mit der ersten Flußblende (36) koaxial ausgerichtet ist, wobei die zweite Flußblende (38) eine Vielzahl von Öffnungen (44) bildet;
zumindest einer Geberspule (30), die anregbar ist, um ein Magnetfeld um die Flußblenden (36, 38) vorzusehen; und
zumindest einer Empfängerspule (24) zur Erfassung einer Änderung des magnetischen Flusses, der die Empfängerspule (24) erreicht, wenn sich die Flußblenden (36, 38) relativ zueinander bewegen, wobei der Sensor ein Signal entsprechend der Differenzwinkelorientierung der Flußblenden (36, 38) ausgibt.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Geberspule (30) scheibenförmig ausgebildet ist,
dass zumindest eine Referenzspule (32) vorgesehen ist, die koaxial mit den Flußblenden (36, 38) ausgerichtet und scheibenförmig ausgebildet ist, und
dass zumindest ein Referenztarget (28) koaxial mit den Flußblenden (36, 38) ausgerichtet und zwischen der Geberspule (30) und der Referenzspule (32) schichtartig angeordnet ist,
wobei die Referenzspule (32) und das Referenztarget (28) dazu verwendbar sind, Änderungen in dem Sensor zu kompensieren, die durch Temperaturänderungen bewirkt werden.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/ 193,304, die am 30. März 2000 eingereicht wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft Sensoren zur Messung einer Differenzwinkelverstellung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und insbesondere Drehmomentsensoren für eine Lenksäule.

Servolenkungen stellen ein standardmäßiges Merkmal für eine Kraftfahrzeugausstattung dar. Damit ein typisches Kraftlenkungssteuersystem richtig arbeiten kann, muß in dem System ein Drehmomentsensor für eine Lenksäule vorgesehen sein, um einen Regelkreis zu schließen. Drehmomentsensoren, wie beispielsweise Sensoren mit Widerstandsstreifen/Dehnungsmeßstreifen, Kapazitätssensoren, Wirbelstromsensoren, magneto-elastische Sensoren und Sensoren mit Wandler/ Dehnungsmeßeinrichtungen, sind vorgesehen worden, um das Drehmoment an der Lenksäule zu bestimmen. Jedoch besitzen diese Sensoren eine mangelnde Empfindlichkeit, die für viele der derzeitigen Kraftlenkungssteuersysteme erforderlich ist. Überdies sind diese Sensoren gegenüber Temperaturänderungen äußerst empfindlich und besitzen eine begrenzte Lebensdauer.

In Patent Abstracts of Japan zu JP 3-105226 A ist ein Sensor der eingangs genannten Art beschrieben.

In DE 197 31 433 A1 ist ein Drehmomentsensor beschrieben, der eine erste Drehwelle und eine koaxial zu der ersten Drehwelle angeordnet zweite Drehwelle sowie ein zylindrisches Element aus einem elektrisch leitenden und nichtmagnetischen Material aufweist, das mit der zweiten Drehwelle drehfest verbunden ist und eine äußere Umfangsfläche der ersten Drehwelle bedeckt, wobei wenigstens der vom zylindrischen Element bedeckte Abschnitt der ersten Drehwelle aus einem magnetischen Material hergestellt ist. In dem von dem zylindrischen Element bedeckten Abschnitt der ersten Drehwelle sind axiale Nuten angeordnet. Zwei Anordnungen von Fenstern sind in dem zylindrischen Element in der Weise angeordnet, dass als Antwort auf Drehungen der Fenster relativ zur ersten Drehwelle die Anteile der Fenster, die mit den Nuten überlappen, verändert werden. Zwei Spulen sind so angeordnet, dass sie einen Teil des zylindrischen Elements umgeben, in dem die Fenster ausgebildet sind. Weiterhin ist eine mit den Spulen verbundene Steuerschaltung vorgesehen, die die Spulen mit einer Rechteckspannung versorgt und an den Spulen anliegende Spannungen erfasst.

In DE 37 29 230 C2 ist eine Meßeinrichtung zur berührungsfreien Erfassung eines Drehwinkels und/oder Drehmomentes an einer stehenden oder rotierenden Welle beschrieben, die zwei zu der Welle koaxial angeordnete, scheibenförmige Körper aufweist, die gegeneinander drehbar sind und an ihren einander zugewandten Stirnflächen eine Anordnung von Schlitzen bzw. zwei Anordnungen von Schlitzen aufweisen. Für die zwei Schlitzanordnungen des einen Körpers sind jeweils wenigstens zwei Wicklungen vorgesehen, die jeweils aneinander stoßen, so dass eine induktive Kopplung der Wicklungen bewirkt wird. Die Spulen sind zur Erzeugung eines Ausgangssignals in einer Wheatstone'schen Brückenschaltung geschaltet.

In DE 42 31 646 A1 ist ein Meßanordnung zur Bestimmung einer Torsion und/oder eines anliegenden Torsionsmoments bei einer Welle beschrieben. Die Meßanordnung umfasst zwei auf der Welle installierte infolge einer Torsion sich gegeneinander drehverstellende ringförmige Körper aus weichmagnetischem Material, die auf ihren sich zugewandten Seiten spiegelbildlich gleiche rotationssymmetrische Anordnungen mit Erhebungen und Lücken aufweisen und um einen Luftspalt in Achsenrichtung versetzt sind. In der Nachbarschaft der Körper ist wenigstens eine die Körper nicht berührende, feststehende Spule angeordnet, mit der ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugbar ist, das einen durch die Körper geschaffenen weichmagnetischen Kreis induziert. Änderungen der Induktivität der Spule bei Veränderung des Luftspalts durch Verdrehung der Körper gegeneinander sind mit einer Aufnahmespule messbar.

In DE 199 24 601 A1 ist ein Drehmomentdetektor beschrieben, der mit bewegbaren magnetischen Elementen versehen ist. Die magnetischen Elemente umfassen jeweils einen Elementkörper, der sich in Reaktion auf eine relative Querverschiebung zwischen den Oberflächen einer oberen Welle und einer unteren Welle elastisch deformiert und weiche ferromagnetische Flügel, die von dem Elementkörper gehaltert werden und ihre Neigung relativ zu der axialen Richtung aufgrund der elastischen Deformation des Elementkörpers ändern, wobei die Neigung der Flügel von Spulen erfaßt wird. Ein weiterer Drehmomentdetektor umfasst eine mit einer unteren Welle über einen Torsionsstab verbundene obere Welle, einen Spulenkörper, mit der oberen Welle verbundene erste und zweite bewegbare magnetische Zylinder sowie an der unteren Welle befestigte dritte und vierte bewegbare magnetische Zylinder. Erste bis vierte Spulen sind um den Spulenkörper gewickelt. Die ersten und dritten bzw. zweiten und vierten bewegbaren magnetischen Zylinder sitzen Seite an Seite in der axialen Richtung, wobei an sich jeweils gegenüberliegenden Kanten dieser Zylinder erste und dritte bzw. zweite und vierte gezahnte Abschnitte angeordnet sind. Die erste und die zweite Spule sind so angeordnet, dass diese die ersten bzw. zweiten gezahnten Abschnitte umgeben. Die dritte und vierte Spule sind so angeordnet, dass sie den dritten bzw. vierten bewegbaren magnetischen Zylinder umgeben. Zur Messung eines Drehmoments wird die Änderung der Induktivität der ersten Spule gemessen. Um Temperatureinflüsse kompensieren zu können, wird auch die Induktivität der dritten Spule erfasst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, der gegenüber Temperaturänderungen unempfindlich ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik und sieht die unten offenbarten Lösungen für einen oder mehrere Mängel des Standes der Technik vor. Genauer umfaßt die vorliegende Erfindung, daß aus Gründen der Zuverlässigkeit, der Lebensdauer und der Empfindlichkeit ein Nichtkontaktdrehmomentsensor dazu verwendet werden kann, ein Drehmoment an einer sich drehenden Welle zu messen.

Ein Sensor zur Messung einer Differenzwinkelverstellung zwischen einem ersten Wellensegment und einem zweiten Wellensegment umfaßt eine erste Flußblende, die mit dem ersten Wellensegment gekoppelt ist, und eine zweite Flußblende, die mit dem zweiten Wellensegment gekoppelt ist. Die zweite Flußblende ist koaxial mit der ersten Flußblende ausgerichtet, und die erste Flußblende und die zweite Flußblende bilden eine Vielzahl von Öffnungen. Der Sensor umfaßt auch zumindest eine Geberspule, die angeregt werden kann, um um die Flußblenden ein Magnetfeld zu erzeugen, und zumindest eine Empfängerspule, die eine Änderung des Magnetflusses erfaßt, der die Empfängerspule erreicht, wenn sich die Flußblenden relativ zueinander bewegen. Der Sensor gibt ein Signal entsprechend der relativen Winkelorientierung der Flußblenden aus.

Der Sensor umfaßt ferner zumindest ein Referenztarget, das koaxial mit den Flußblenden ausgerichtet ist, und zumindest eine Referenzspule, die koaxial mit den Flußblenden ausgerichtet ist. Die Referenzspule und das Referenztarget werden dazu verwendet, Änderungen in dem Sensor zu kompensieren, die durch Temperaturänderungen bewirkt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umgibt ein Gehäuse die Spulen und die Flußblenden. Vorzugsweise koppelt ein Torsionsstab die erste Welle mit der zweiten Welle. Überdies definiert das Gehäuse eine vertikale Achse, und die Flußblenden sind in dem Gehäuse rechtwinklig zu der Achse angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Empfängerspule von einem ersten Flußkonzentrator umgeben, und die Geberspule ist von einem zweiten Flußkonzentrator umgeben.

Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Kraftlenkungssteuersystem einen Mikroprozessor, eine Energiequelle und einen Differenzwinkelstellungssensor für eine Lenksäule. Der Differenzwinkelstellungssensor für eine Lenksäule ist mit dem Mikroprozessor elektrisch gekoppelt, der Energiequelle elektrisch gekoppelt und mit einer Lenksäule mechanisch gekoppelt. Der Stellungssensor übermittelt ein Signal an den Mikroprozessor, daß eine Winkelverstellung zwischen einer ersten Flußblende und einer zweiten Flußblende darstellt.

Bei einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftlenkungssystems, daß eine erste Flußblende an einem ersten Lenkwellensegment angebracht wird und eine zweite Flußblende an einem zweiten Lenkwellensegment angebracht wird. Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren auch, daß eine Differenzwinkelstellung zwischen der ersten Flußblende und der zweiten Flußblende erfaßt und ein Signal entsprechend der Differenzwinkelstellung erzeugt wird.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Lenksäule;
2 ist eine Schnittansicht eines Differenzwinkelstellungssensors für eine Lenksäule, wie in Kästchen 2 in 1 gezeigt ist;
3 ist eine Draufsicht auf die obere Flußblende;
4 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrzeuglenkungssteuersystem darstellt.
In 1 ist eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. 1 zeigt, daß die Lenksäule eine obere Lenkwelle 12 und eine untere Lenkwelle 14 aufweist, die durch einen Torsionsstab 16 verbunden sind. Wie in 1 gezeigt ist, ist die obere Lenkwelle 12 mit einem Lenkrad 18 verbunden. Die untere Lenkwelle 14 ist mit einem Zahnstangenmechanismus (nicht gezeigt) oder einem anderen Lenkmechanismus verbunden, der mit den Rädern eines Fahrzeugs gekoppelt ist. Es sei angemerkt, daß der Differenzwinkelstellungssensor der Lenksäule, wie unten beschrieben ist, entlang der Lenksäule 10 an der Verbindungsstelle der oberen und unteren Lenkwellen 12, 14, d. h. um den Torsions stab 16 in dem durch das gestrichelte Kästchen 2 gezeigten Bereich angebracht ist.
In 2 ist ein Differenzwinkelstellungssensor für eine Lenksäule gezeigt, der allgemein mit 20 bezeichnet ist. 2 zeigt, daß der Differenzwinkelstellungssensor 20 für eine Lenksäule ein hohles Ringgehäuse 22 umfaßt, das bei einer bevorzugten Ausführungsform aus einem nichtferromagnetischen Material besteht. In dem Gehäuse 22 ist eine allgemein scheibenförmige Empfängerspule 24 vorgesehen, die die obere Lenkwelle 12 umgibt und eng von einem oberen Flußkonzentrator 26 umgeben ist. Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt der Sensor 20 auch ein festes, allgemein scheibenförmiges Referenztarget 28, das vorzugsweise aus Metall besteht und zwischen einer allgemein scheibenförmigen Geberspule 30 und einer allgemein scheibenförmigen Referenzspule 32 schichtartig angeordnet ist. Die Geberspule 30, das Referenztarget 28 und die Referenzspule 32 sind eng von einem unteren Flußkonzentrator 34 umgeben und umgeben die untere Lenkwelle 14. Vorzugsweise sind die oberen und unteren Flußkonzentratoren 26, 34 aus einem Weichmagnetmaterial mit hoher Permeabilität hergestellt, das ermöglicht, daß die Konzentratoren 26, 34 den magnetischen Fluß von den Spulen 24, 30, 32 aufnehmen und konzentrieren können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spulen 24, 30, 32 unter Verwendung von Technologien für gedruckte Schaltungen oder gebondete Spulen hergestellt.
Wie in 2 ferner gezeigt ist, sind eine allgemein scheibenförmige obere Flußblende 36 und eine allgemein scheibenförmige untere Flußblende 38 in dem Sensorgehäuse 22 angeordnet. Vorzugsweise sind die obere Flußblende 36 und die untere Flußblende 38 aus einem Weichmagnetmaterial mit hoher Permeabilität hergestellt. 2 zeigt, daß die obere Flußblende 36 starr an der oberen Lenkwelle 12 befestigt ist und sich mit der oberen Lenkwelle dreht. Umgekehrt ist die untere Flußblende 38 starr an der unteren Lenkwelle 14 befestigt und dreht sich dementsprechend mit dieser. Es sei angemerkt, daß ein Drehmoment auf die obere Lenkwelle 12 die obere Flußblende 36 relativ zu der unteren Flußblende 38 dreht. Wie in 2 gezeigt ist, ist in dem Sensorgehäuse 22 auch eine Leiterplatte 40 für eine gedruckte Schaltung angeordnet.
2 zeigt, daß die Flußblenden 36, 38 in dem Gehäuse 22 so befestigt sind, daß sie parallel zueinander und parallel zu den Spulen 24, 30, 32 angeordnet sind. Wie in 2 gezeigt ist, definieren die Lenkwellen 12, 14 eine Achse 42, und der Sensor 20 ist um die Lenkwellen 12, 14 so angebracht, daß die inneren Komponenten des Sensors 20, beispielsweise die Spulen 24, 30, 32 und die Flußblenden 36, 38 rechtwinklig zu der Achse 42 angeordnet sind. Überdies sind die Flußblenden 36, 38 und die Spulen 24, 30, 32 in dem Gehäuse entlang der Achse 42 koaxial zueinander ausgerichtet.
In 3 ist die obere Flußblende 36 gezeigt. 3 zeigt, daß die obere Flußblende 36 mit einer Vielzahl gleich dimensionierter und geformter Öffnungen 44 geformt ist, die gleichermaßen radial um die Flußblende 36 herum beabstandet sind. Es sei angemerkt, daß die Größe und Form der Blendenöffnungen 44 abhängig von dem Meßbereich des Sensors 20 und der Übertragungsfunktion des Magnetkreises, der durch die Spulen 24, 30, 32 gebildet wird, geändert werden kann. Es sei auch angemerkt, daß die untere Flußblende 38 (in 3 nicht gezeigt) dieselbe Anzahl von Öffnungen wie die obere Flußblende 36 umfaßt.
Vorzugsweise sind die Zentren der Öffnungen 44, die durch die Flußblenden 36, 38 gebildet werden, mit demselben Abstand von den Zentren der Flußblenden 36, 38 angeordnet und sind radial um die Flußblenden 36, 38 gleichermaßen beabstandet. Jedoch sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die Öffnungen, die durch eine der Flußblenden 36, 38 gebildet sind, beispielsweise der unteren Flußblende 36, relativ kleiner als die Öffnungen 44, die durch die obere Flußblende 38 geformt sind, um eine ungewollte Transversalbewegung der unteren Flußblende 36 relativ zu der oberen Flußblende 38 zu kompensieren.
Wenn an dem Torsionsstab 16 kein Drehmoment anliegt, sind die Öffnungen 44, die durch die obere Flußblende 36 geformt sind, und die Öffnungen 44, die durch die Flußblende 38 geformt sind, um etwa fünfzig Prozent (50 %) überlappt. Bei einem Drehmoment von Null ist zwischen der Sensorspule 30 und der Empfängerspule 24 etwa fünfzig Prozent (50 %) der gesamt möglichen offenen Fläche der Flußblenden 36, 38 verfügbar. Jedoch dreht sich, wenn an die obere Lenkwelle 12 ein Drehmoment angelegt wird und Reibung, wie beispielsweise eine Reibung zwischen Reifen und Straße, an der unteren Welle 14 anliegt, der Torsionsstab 16 um eine vorbestimmte Federkonstante. Das Verdrehen des Torsionsstabes 16 erzeugt einen Differenzwinkel zwischen den Flußblenden 36, 38, was die offene Fläche durch die Flußblenden 36, 38 ändert. Dabei ist die Richtung des angelegten Drehmoments, entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, auch von Interesse. Wenn ein Drehmoment in einer Richtung an die obere Welle 12 angelegt wird, erhöht sich die offene Fläche durch die Flußblenden 36, 38 von fünfzig Prozent (50 %) in die Nähe von einhundert Prozent (100 %). Andererseits verringert sich, wenn ein Drehmoment an die obere Welle 12 in der entgegengesetzten Richtung an gelegt wird, die offene Fläche durch die Flußblenden 36, 38 von fünfzig Prozent (50 %) in die Nähe von null Prozent (0 %). Wenn die Fläche durch die Flußblenden 36, 38 zunimmt, erhöht sich die die Empfängerspule 24 erreichende Menge an Fluß, und damit erhöht sich die Spannung, die über die Empfängerspule 24 anliegt. Ähnlicherweise verringert sich, wenn die Fläche durch die Flußblenden 36, 38 abnimmt, die Spannung über die Empfängerspule 24. Die Änderung der Spannung an der Empfängerspule 24 wird dazu verwendet, den Differenzwinkel zwischen der oberen Flußblende 36 und der unteren Flußblende 38 zu bestimmen. Überdies kann die Bewegungsrichtung zwischen den Flußblenden 36, 38 bestimmt werden.
In Kenntnis des Differenzwinkels zwischen der oberen Flußblende 36 und der unteren Flußblende 38 kann der Winkel der Verdrehung zwischen dem oberen und unteren Teil des Torsionsstabes 16 bestimmt werden. Wie in der Technik bekannt ist, kann in Kenntnis der Torsionsfederkonstante und des Verdrehungswinkels das während der Lenkung auf den Torsionsstab wirkende Drehmoment bestimmt werden, und ein Lenksteuersystem kann dementsprechend kompensieren.
Somit kann durch Anregen der Geberspule 30, um ein Magnetfeld um die Flußblenden 36, 38 herum zu erzeugen, und unter Verwendung der Emfängerspule 24, um Änderungen des Flusses zu erfassen, der durch eine relative Bewegung zwischen den oberen und unteren Flußblenden 36, 38 bewirkt wird, ein Drehmoment an der Lenksäule 10, die mechanisch mit dem Sensor 20 gekoppelt ist, durch einen Mikroprozessor bestimmt werden, wie unten beschrieben ist. Die Referenzspule 32 und das Referenztarget 28 werden dazu verwendet, einen Referenzausgang zu schaffen, der infolge von Temperaturänderungen in den Flußblenden 36, 38 und Spulen 24, 30 variiert. Der Referenzsensorausgang wird dazu verwendet, den Hauptsensorausgang infolge von Temperaturwirkungen zu kompensieren.
In 4 ist in einem Blockdiagramm ein Lenksystem gezeigt, das mit 50 bezeichnet ist. 4 zeigt, daß das Lenksystem 50 den Differenzwinkelstellungssensor 20 für eine Lenksäule umfaßt, der elektrisch mit einem Mikroprozessor 52 über eine elektrische Leitung 54 gekoppelt ist. 4 zeigt auch, daß der Differenzwinkelstellungsensor 20 für die Lenksäule elektrisch mit einer Energieversorgung 56 über eine elektrische Leitung 58 gekoppelt ist und mechanisch mit der Lenksäule 10 gekoppelt ist, wie oben beschrieben ist.
Demgemäß verarbeitet der Mikroprozessor 52 die von dem Sensor 20 übermittelten Signale, um ein Drehmoment auf die Lenksäule 10 basierend auf den Differenzwinkelstellungen der oberen und unteren Flußblenden 36, 38 zu bestimmen. Der Mikroprozessor 52 kann dann ein Fahrzeugsteuersystem 60 unter Verwendung des Drehmomentsignals für die Lenksäule 10 steuern.
Es sei angemerkt, daß die Empfängerspule 24 und die Referenzspule 32 über die Anschlüsse jeder Spule 24, 32 einen Kondensator aufweisen können, um diese Spulen 24, 32 bei der Frequenz der Geberspule 30 in Resonanz zu bringen und in der Empfängerspule 24 und Referenzspule 32 höhere Spannungen zu erzeugen.
Zu der oben beschriebenen Anordnung sei angemerkt, daß der Differenzwinkelstellungssensor 20 für eine Lenksäule ein relativ empfindliches und relativ kompaktes Mittel mit relativ hoher Lebensdauer darstellt, um das Drehmoment an einer Lenksäule 10 basierend auf der Änderung eines magnetischen Flusses, der die Empfängerspule 24 erreicht, infolge der relativen Stellung der oberen Flußblende 36 und der unteren Flußblende 38 bestimmen zu können.
Ein Differenzwinkelstellungssensor für eine Lenksäule umfaßt eine obere Flußblende (36) und eine untere Flußblende (38). Jede Flußblende (36, 38) bildet eine Vielzahl ähnlich geformter Öffnungen (44), die gleichermaßen radial um die Blenden (36, 38) beabstandet sind. Eine Empfängerspule (24) und eine Geberspule (30) sind koaxial mit den Blenden (36, 38) ausgerichtet. Ein hohles Gehäuse (22) umgibt die Blenden (36, 38) und die Spulen (24, 30). Die Geberspule (30) sieht ein Magnetfeld um die Blenden (36, 38) vor, und die Empfängerspule (24) wird dazu verwendet, Änderungen des Magnetflusses, der die Empfängerspule (24) erreicht, infolge einer Differenzbewegung der Flußblenden (36, 38) zu erfassen. Demgemäß bestimmt ein Mikroprozessor (52), der mit dem Sensor (20) elektrisch gekoppelt ist, das Drehmoment auf eine Lenksäule (10), die mechanisch mit dem Sensor (20) gekoppelt ist, unter Verwendung eines Signalausganges durch den Sensor (20), der die Änderung des die Empfängerspule (24) erreichenden Flusses darstellt.

Claims

Sensor zur Messung einer Differenzwinkelverstellung zwischen einem ersten Wellensegment (12) und einem zweiten Wellensegment (14) mit: einer ersten Flußblende (36), die mit dem ersten Wellensegment (12) gekoppelt ist, wobei die erste Flußblende (36) eine. Vielzahl von Öffnungen (44) bildet; einer zweiten Flußblende (38), die mit dem zweiten Wellensegment (14) gekoppelt ist und mit der ersten Flußblende (36) koaxial ausgerichtet ist, wobei die zweite Flußblende (38) eine Vielzahl von Öffnungen (44) bildet; zumindest einer Geberspule (30), die anregbar ist, um ein Magnetfeld um die Flußblenden (36, 38) vorzusehen; und zumindest einer Empfängerspule (24) zur Erfassung einer Änderung des magnetischen Flusses, der die Empfängerspule (24) erreicht, wenn sich die Flußblenden (36, 38) relativ zueinander bewegen, wobei der Sensor ein Signal entsprechend der Differenzwinkelorientierung der Flußblenden (36, 38) ausgibt. dadurch gekennzeichnet, dass die Geberspule (30) scheibenförmig ausgebildet ist, dass zumindest eine Referenzspule (32) vorgesehen ist, die koaxial mit den Flußblenden (36, 38) ausgerichtet und scheibenförmig ausgebildet ist, und dass zumindest ein Referenztarget (28) koaxial mit den Flußblenden (36, 38) ausgerichtet und zwischen der Geberspule (30) und der Referenzspule (32) schichtartig angeordnet ist, wobei die Referenzspule (32) und das Referenztarget (28) dazu verwendbar sind, Änderungen in dem Sensor zu kompensieren, die durch Temperaturänderungen bewirkt werden.
Sensor nach Anspruch 1, ferner mit: einem Gehäuse (22), das die Spulen (24, 30) und die Flußblenden (36, 38) umgibt.
Sensor nach Anspruch 2, ferner mit: einem Torsionsstab (16), der die erste Welle (12) mit der zweiten Welle (14) mechanisch koppelt.
Sensor nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (22) eine vertikale Achse (42) definiert und die Flußblenden (36, 38) in dem Gehäuse (22) rechtwinklig zu der Achse (42) angeordnet sind.
Sensor nach Anspruch 1, wobei die Empfängerspule (24) von einem ersten Flußkonzentrator (26) umgeben ist und die Geberspule (30) von einem zweiten Flußkonzentrator (34) umgeben ist.
Kraftlenkungssteuersystem mit: einem Mikroprozessor (52); einer Energiequelle (56); und einem Sensor (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine Lenksäule (10), der mit dem Mikroprozessor (52) elektrisch gekoppelt ist, mit der Energiequelle (56) elektrisch gekoppelt ist und dessen erste Flußblende (36) mit einem ersten Lenkwellensegment (12) der Lenksäule (10) und dessen zweite Flußblende (38) mit ei nem zweiten Lenkwellensegment (14) der Lenksäule (10) mechanisch gekoppelt ist, wobei von dem Sensor (20) ein Signal an den Mikroprozessor (52) übermittelbar ist, das eine Differenzwinkelverstellung zwischen einer ersten Flußblende (36) und einer zweiten Flußblende (38) darstellt.
Kraftlenkungssteuersystem nach Anspruch 6, ferner mit: einem Fahrzeugsteuersystem (60), das mit dem Mikroprozessor (52) verbunden ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Torsionsstab (16) vorgesehen ist, der das erste Lenkwellensegment (12) mit dem zweiten Lenkwellensegment (14) mechanisch koppelt.