DE102009014046A1

DE102009014046A1 - Selbstbetriebener Lenkradwinkelsensor

Info

Publication number: DE102009014046A1
Application number: DE102009014046A
Authority: DE
Inventors: Erick Michael Dearborn Lavoie
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2009-12-24
Also published as: US8224529B2; CN101608899A; US20090319125A1; CN101608899B

Abstract

Selbstbetriebener Lenkradwinkelsensor und Lenkradwinkel-Erfassungssystem mit einem solchen Lenkradwinkelsensor, einem Generator und einem Steuerspeicher derart, dass, wenn eine Fahrzeugzündung ausgeschaltet ist, eine Lenkradbewegung Elektrizität erzeugt und es ermöglicht wird, dass der Lenkradwinkelsensor die Lenkradwinkeländerung erfasst. Die Lenkradwinkeländerung oder ein Indikator wird in einem nichtflüchtigen RAM gespeichert bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Zündung eingeschaltet wird. Der Generator kann ein für den Lenkradwinkelsensor bestimmter Generator sein oder kann ein Elektromotor sein, der Teil eines elektrisch unterstützten Servolenksystems ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkradwinkelsensor, und insbesondere einen selbstbetriebenen Lenkradwinkelsensor, für den in einem Ausgeschaltet-Zustand eines Zündschalters eines Kraftfahrzeugs Strom geliefert wird.
Ein Lenkradwinkelsensor erfasst einen Lenkwinkel eines Lenkrades eines Fahrzeugs und stellt ein Signal bereit, das für ein Fahrzeugsteuersystem notwendig ist zum Berechnen eines Absolut-Lenkradwinkels aus dem erfassten Signal. Wenn das Fahrzeug außer Betrieb ist, wobei der Zündschalter ausgeschaltet ist, wird dem Lenkradwinkelsensor normalerweise kein Strom bereitgestellt bzw. zugeführt, da normalerweise angenommen wird, dass das Lenkrad stationär bzw. unverändert bleiben wird. Jedoch wird in wenigen Fällen das Lenkrad gedreht, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist, und viele Fahrzeugsteuersysteme müssen den Absolut-Lenkradwinkel beim Einschalten des Zündschalters kennen. Daher wird bei einem Vergleich des beim Ausschalten erfassten Lenkradwinkels mit dem beim Einschalten erfassten Lenkradwinkel eine Diskrepanz zwischen diesen bestehen.
Um diesem Problem entgegenzuwirken, stellen einige Lösungen dem Lenkradwinkelsensor unabhängig vom Zustand des Zündschalters Strom aus der Fahrzeugbatterie bereit. Es gibt jedoch, da der Sensor stets eingeschaltet ist, eine Menge an Batterieleistung, die bei ausgeschalteter Zündung verbraucht wird. Eine andere Lösung besteht darin, einen gelernten Winkel zu speichern und dann die Zündung auszuschalten und bei Schlüssel-Ein bzw. beim Einschalten der Zündung den Winkel als einen vorläufigen Winkel zurückzuholen bzw. abzufragen, bis das Fahrzeug sich bewegt, was in einem Bestätigen oder einem Verwerfen des vorläufigen Winkels als dem Absolut-Lenkradwinkel resultiert.
Eine andere Alternative besteht darin, dass der Lenkradwinkelsensor periodisch den Lenkradwinkel des Lenkrades des Fahrzeugs erfasst, wenn die Fahrzeugzündung ausgeschaltet ist. Dadurch wird Strom gespart. Jedoch führt ein intermittierender Strom zu der Wahrscheinlichkeit, dass ein Signal fehlen wird, sollte während eines Zeitraums ohne Strom eine Lenkradwinkeländerung stattfinden, und kann als keine zuverlässige Lösung betrachtet werden.
Gemäß der Erfindung wird ein selbstbetriebener Lenkradwinkelsensor bereitgestellt, der eine Änderung in einem Lenkradwinkel während Zeiten erfasst, in denen ein Zündschalter ausgeschaltet ist. Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein selbstbetriebener Lenkradwinkelsensor bereitgestellt, der einen Lenkradwinkelsensor, einen Elektrogenerator, der mit dem Lenkradwinkelsensor gekoppelt ist und der beim Drehen des Lenkrades betätigt wird, und einen Speicher aufweist zum Speichern von Änderungen von Werten des Lenkradsensors bzw. von Änderungen im Lenkradwinkel.
Gemäß der Erfindung wird ferner ein selbstbetriebener Lenkradwinkelsensor bereitgestellt, der einen Lenkradwinkelsensor, einen Elektrogenerator, der beim Drehen des Lenkrades betätigt wird und einen Steuerspeicher aufweist, der von dem Elektrogenerator mit Strom versorgt wird, zum Speichern von Änderungen in Werten des Lenkradwinkelsensors bzw. von Änderungen des Lenkradwinkels.
Wenn die Zündung ausgeschaltet ist, erzeugt eine Bewegung des Lenkrades Elektrizität und ermöglicht damit, dass der Lenkradwinkelsensor Änderungen im Lenkradwinkel erfasst. Die jeweilige Änderung oder ein Indikator dafür wird in einem nicht-flüchtigen Schreib-Lese-Speicher (Random Access Memory – RAM) gespeichert, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Zündung eingeschaltet wird. Der Generator kann für den Lenkradwinkelsensor bestimmt sein oder kann ein Motor sein, der Teil eines elektronisch betriebenen Lenksystems ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine Ansicht eines elektrisch unterstützten Servolenksystems mit einem Lenkradwinkelsensor gemäß der Erfindung.
2 zeigt eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines elektrisch unterstützten Servolenksystems mit einem Lenkradwinkelsensor gemäß der Erfindung.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkradwinkelsensors.
Wie 1 zeigt, weist ein elektrisch unterstütztes Servolenksystem 10 ein Lenkrad 12 auf, das an einem ersten Ende 14 einer Lenkwelle 16 angebracht ist. Ein Lenkritzel 18, das an einem dem ersten Ende 14 entgegengesetzten bzw. abgewandten zweiten Ende 20 der Lenkwelle 16 angebracht ist, steht mit einer Lenkzahnstangenzahnung 22 einer Lenkzahnstange 24 in Eingriff. Jedes Ende der Lenkzahnstange 24 weist eine Verbindungsstange 26 auf, die in üblicher Weise an einer Gelenkt-Rad-und-Reifen-Anordnung 28 angebracht ist. Es ist zu bemerken, dass, während ein Kraftfahrzeug mit elektrisch unterstützter Servolenkung (Electrical Assisted Power Steering – EPAS) gezeigt ist, die Erfindung auch unter Verwendung eines separaten Generators realisiert werden kann und als solches von Durchschnittsfachleuten ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen leicht bzw. einfach realisiert werden kann. Der Komfort der EPAS beseitigt die Notwendigkeit für einen separaten Generator.
In die Lenkwelle 16 ist ein Lenkmomentsensor 30 integriert zum Erfassen eines mittels des Lenkrades 12 durch einen Bediener der Lenkwelle 16 beaufschlagten Lenkmoments. Ein Elektromotor 32 weist ein Abtriebsritzel 34 auf, das auf eine Ausgangswelle 36 montiert ist, zum Antriebseingriff mit einem Unterstützungs-Eingangszahnrad 38, das auf die Lenkwelle 16 montiert ist. Alternativ kann der Elektromotor 32', wie in 2 gezeigt, seine Abtriebswelle 36' und ein Abtriebsritzel 34' so angeordnet haben, dass diese direkt mit der Lenkzahnstange 24' in Eingriff stehen.
Bei jeder der Ausführungsformen aus 1 oder 2 kann der Elektromotor 32, 32' ein Gleichstrom-Bürstenmotor oder ein Gleichstrom-Bürstenlos-Motor sein. Es kann auch ein Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor bzw. Dreiphasen-Wechselstrom-Asynchronmotor verwendet sein. Es ist zu bemerken, dass der Induktionsmotor bzw. Asynchronmotor gegen einen Variabel-Reluktanz-Motor substituiert werden kann, ohne die Leistung bzw. Funktion des erfindungsgemäßen Gegenstandes zu beeinflussen. Induktionsmotoren bzw. Asynchronmotoren und Variabel-Reluktanz-Motoren werden wegen ihrer geringen Reibung und ihres hohen Drehmoment-Zu-Trägheit-Verhältnisses im Vergleich zu größeren Elektromotoren normalerweise in elektrisch unterstützten Servolenksystemen verwendet.
Das System weist einen Lenkradwinkelsensor 40, der mit der Lenkwelle 16 verbunden ist, und normalerweise einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 42 auf. Der Lenkradwinkelsensor 40 stellt ein Lenkradwinkelsignal bereit, das kennzeichnend ist für eine relative Drehposition der Lenkwelle 16. Die diversen Signale, die von dem System erzeugt werden, werden einem Elektromotor-Steuermodul 50 zugeführt, welches dann ein Motorantriebssignal bzw. Motoransteuerungssignal bestimmt zum Betätigen bzw. Betreiben des Elektromotors 32 und dadurch zum Bereitstellen eines gewünschten Unterstützungsmomentes.
Nun auf 3 bezugnehmend ist ein Blockschaltbild gezeigt, das die in dem Elektromotor-Steuermodul 50 zum Steuern des erfindungsgemäßen, mit eigener Stromversorgung versehenen Lenkradwinkelsensors 40 enthaltene Steuerlogik repräsentiert. Ein Block 52 repräsentiert das Verhältnis zwischen einem Fahrzeugbediener und einem Lenksystem 54 mit dem Lenkrad 12 und der innerhalb einer Lenksäule montierten Lenkwelle 16. Während der Bediener das Fahrzeug manövriert, erzeugt der Lenkradwinkelsensor 40 ein Lenkradwinkelsignal 56, das an eine Steuervorrichtung 51 übermittelt wird. Andere Sensoren, d. h. der Lenkmomentsensor 30 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 42, sind ebenfalls vorhanden und aktiv, wenn das Fahrzeug eingeschaltet bzw. in Betrieb ist.
Wenn das Fahrzeug ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist, wird jegliche Bewegung bzw. Verlagerung des Lenkrades 12 und der Lenkwelle 16 den Dreiphasenmotor 32 oder einen anderen Generator (in 3 nicht gezeigt) antreiben zum Erzeugen eines geringen Strombetrages. Der von dem Motor 32 oder dem Generator erzeugte Strom kann verwendet werden zum Speichern neuer SWA-Werte (Steering Wheel Angel – SWA) in einem nicht-flüchtigen RAM, zum Versorgen des Lenkradwinkelsensors und einer einen nicht-flüchtigen RAM aufweisenden Steuervorrichtung mit Strom, die bestimmt ist zum Aktualisieren des Lenkradwinkels während Zeiten, zu denen das Fahrzeug ausgeschaltet bzw. außer Betrieb ist, oder zum Versorgen der vorhandenen, einen nicht-flüchtigen RAM aufweisenden Steuervorrichtung mit Strom zum Speichern eines Hinweises bzw. Indikators dafür, dass sich das Lenkrad bewegt hat, so dass der neue Lenkradwinkel zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug eingeschaltet bzw. in Betrieb genommen wird, wieder gespeichert bzw. rückgespeichert werden kann.
3 zeigt auch eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der ein separater Generator 60 verwendet sein kann. Der Generator 60 kann an dem Lenkrad, an irgendeinem der Laufräder bzw. Straßenräder oder an irgendeiner Stelle an dem Fahrzeug angebracht sein, an dem es eine Bewegung des Lenksystems 54 gibt.
Gemäß jeder Ausführungsform kann, obwohl die Lenkrad-Bewegung geringfügig sein kann, genügend Strom in dem Generator 60 oder in dem Motor 32 erzeugt werden zum Gewährleisten, dass der Lenkradwinkelsensor 40 und die Steuervorrichtung 51 den neuen Lenkradwinkel erfassen und speichern. Gemäß der alternativen Ausführungsform wird genügend Strom bereitgestellt, so dass ein Indikator bzw. Hinweis dafür, dass ein neuer Lenkradwinkel zu erfassen ist, in der Steuervorrichtung 51 gespeichert wird, so dass beim Einschalten bzw. Inbetriebnehmen der neue Lenkradwinkel gelernt und/oder erfasst wird.

Claims

Lenkradwinkelsensor mit eigener Stromversorgung, aufweisend: einen Lenkradwinkelsensor, einen Elektrogenerator, der bei Verlagerung eines Lenkrades betätigt wird, und einen Steuerspeicher, der von dem Elektrogenerator mit Energie versorgt wird, zum Speichern von Änderungswerten des in dem Lenkradwinkelsensors.
Lenkradwinkelsensor gemäß Anspruch 1, wobei eine Lenkradbewegung Elektrizität in dem Elektrogenerator erzeugt.
Lenkradwinkelsensor gemäß Anspruch 2, wobei der Elektrogenerator ein Elektromotor ist.
Lenkradwinkelsensor gemäß Anspruch 3, wobei der Elektromotor Teil eines elektrischen Servolenksystems ist.
Lenkradwinkelsensor gemäß Anspruch 1, wobei der Speicher ein nicht-flüchtiger RAM ist.
Lenkradwinkelsensor gemäß Anspruch 5, wobei ein neuer Lenkradwinkel erfasst wird und in dem RAM gespeichert wird, wenn der mit eigener Stromversorgung versehene Lenkradwinkelsensor durch eine Bewegung des Lenkrades mit Strom versorgt wird.
Lenkradwinkelsensor gemäß Anspruch 5, wobei ein Signal von dem Lenkradwinkelsensor erzeugt wird und in dem RAM gespeichert wird, wodurch ein Indikator dafür bereitgestellt wird, dass ein neuer Lenkradwinkel zu erfassen ist.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem zum Erfassen einer Lenkradwinkeländerung an einem Fahrzeug, während ein Zündschalter ausgeschaltet ist, wobei das System aufweist: einen Lenkradwinkelsensor, ein elektrisches Servolenksystem, das einen Elektromotor aufweist, der aus einer Lenkradbewegung Elektrizität erzeugt und dadurch dem Lenkradwinkelsensor Strom bereitstellt, und einen nicht-flüchtigen RAM zum Speichern von Lenkradwinkeländerungen.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 8, wobei ein neuer Lenkradwinkel erfasst und in dem RAM gespeichert wird, wenn der mit eigener Stromversorgung versehene Lenkradwinkelsensor durch eine Bewegung des Lenkrades mit Strom versorgt wird.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 8, wobei ein Signal von dem Lenkradwinkelsensor erzeugt wird und in dem RAM gespeichert wird, wodurch ein Indikator dafür bereitgestellt wird, dass ein neuer Lenkradwinkel zu erfassen ist.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem zum Erfassen von Lenkradpositionsänderungen während Zeiten, zu denen ein Zündschalter ausgeschaltet ist, wobei das Lenkradwinkel-Erfassungssystem aufweist: einen Lenkradwinkelsensor, einen Elektrogenerator, der mit dem Lenkradwinkelsensor gekoppelt ist und der diesem bei Auftreten einer Lenkradbewegung Strom bereitstellt, eine Steuervorrichtung, und einen Speicher zum Speichern von Änderungswerten des Lenkradwinkelsensors.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 11, wobei der Elektrogenerator ferner einen Elektromotor aufweist.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 12, wobei der Elektromotor sich in einem elektrischen Servolenksystem befindet.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 11, wobei der Speicher ferner einen nicht-flüchtigen RAM aufweist, der von dem Elektrogenerator mit Strom versorgt wird.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung dem Lenkradwinkelsensor zugeordnet ist.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 15, wobei der RAM einen von dem Lenkradwinkelsensor erfassten Lenkradwinkel speichert.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 15, wobei der RAM einen Indikator dafür speichert, dass ein neuer Lenkradwinkel zu erfassen ist, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird.
Lenkrad-Erfassungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung Teil eines elektrisch unterstützten Servolenksystems ist.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 18, wobei der RAM einen von dem Lenkradwinkelsensor erfassten Lenkradwinkel speichert.
Lenkradwinkel-Erfassungssystem gemäß Anspruch 18, wobei der RAM einen Indikator dafür speichert, dass ein neuer Lenkradwinkel zu erfassen ist, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird.