DE102011078597A1 - Method and device for measuring the absolute angle of rotation - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Verfahren zur Messung des absoluten Drehwinkels und eine zugehörige Einrichtung beschrieben. Bei solchen Einrichtungen wirkt ein sich drehendes Element mit einem Umsetzer zusammen, der die Drehbewegung des sich drehenden Elementes in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt. Der in Abhängigkeit von der Drehbewegung des sich drehenden Elementes zurückgelegte Weg des Umsetzers wird gemessen und als Maß für den absoluten Drehwinkel verwendet. Auf diese Weise lassen sich ohne großen Zusatzaufwand insbesondere Drehwinkel > 360° einwandfrei erfassen. Die zugehörige Einrichtung weist ein entsprechendes Messsystem mit Auswerteeinheit auf.A method for measuring the absolute angle of rotation and an associated device are described. In such devices, a rotating member cooperates with a translator which converts the rotational movement of the rotating member into a linear or curved motion of the translator. The path traveled by the converter in response to the rotational movement of the rotating element is measured and used as a measure of the absolute angle of rotation. In this way, in particular rotation angle> 360 ° can be detected without any great additional effort. The associated device has a corresponding measuring system with evaluation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des absoluten Drehwinkels bei Systemen, bei denen ein sich drehendes Element mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung des sich drehenden Elementes in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt.The present invention relates to a method for measuring the absolute angle of rotation in systems in which a rotating element cooperates with a converter which converts the rotational movement of the rotating element into a linear or curved movement of the converter.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur absoluten Lenkwinkelmessung bei Lenksystemen, bei denen eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkwelle mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung der Lenkwelle in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt.In particular, the present invention relates to a method for absolute steering angle measurement in steering systems in which a steering shaft connected to a steering wheel cooperates with a converter, which converts the rotational movement of the steering shaft in a linear or curved movement of the converter.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine entsprechende Einrichtung, insbesondere ein Lenksystem.The invention further relates to a corresponding device, in particular a steering system.

Bei Lenksystemen, insbesondere bei solchen, bei denen keine durchgehende mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern besteht, muss eine Lenkwinkelmessung durchgeführt werden. Bei Lenksystemen, die keine durchgehende mechanische Verbindung aufweisen, ist diese Verbindung beispielsweise auf hydraulische Weise realisiert. Es gibt dabei Ausführungsformen, bei denen sich eine hydraulische Verbindung entweder permanent im Eingriff befindet oder nur im Notfall als Rückfallebene dient. Beispielsweise kann sich hierbei am oberen Teil der Lenkung, der mit dem Lenkrad verbunden ist, ein Geberzylinder befinden, der eine Öffnung an jedem Ende aufweist. Diese Öffnungen sind mit einem ähnlichen Zylinder (Lenkzylinder) so verbunden, dass sich ein hydraulischer Kreislauf ergibt. Ein Kolben im Geberzylinder wird durch Drehung des Lenkrades und damit der Lenkwelle über ein geeignetes Lenkgetriebe, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, bewegt und verschiebt auf diese Weise die Hydraulikflüssigkeit in die eine oder andere Richtung. Durch diese Verschiebung wird ein Kolben im Lenkzylinder bewegt, der dann eine Verstellung des Radwinkels bewirkt. Damit wird der Lenkwinkel in Abhängigkeit vom Lenkradwinkel verstellt.In steering systems, especially those in which there is no continuous mechanical connection between the steering wheel and the steered wheels, a steering angle measurement must be performed. In steering systems that have no continuous mechanical connection, this connection is realized for example in a hydraulic manner. There are embodiments in which a hydraulic connection is either permanently engaged or only serves as a fallback level in an emergency. For example, this may be located at the upper part of the steering, which is connected to the steering wheel, a master cylinder having an opening at each end. These openings are connected to a similar cylinder (steering cylinder) so that there is a hydraulic circuit. A piston in the master cylinder is moved by rotation of the steering wheel and thus the steering shaft via a suitable steering gear, such as a ball screw, and moves in this way the hydraulic fluid in one or the other direction. By this displacement, a piston is moved in the steering cylinder, which then causes an adjustment of the wheel angle. This adjusts the steering angle as a function of the steering wheel angle.

Allgemein besteht die Anforderung, den Lenkwinkel (Lenkradwinkel) absolut über den gesamten Messbereich, also auch über mehrere Umdrehungen, zu erfassen. Es ist bekannt, dies mit Hilfe von Winkelsensoren durchzuführen. Da diese jedoch nur jeweils eine Umdrehung erfassen, sind zusätzliche Maßnahmen, beispielsweise zur Speicherung, erforderlich. Um zu verhindern, dass beispielsweise bei einem Ausfall der Versorgungsspannung die absolute Position bzw. die Umdrehungsinformation verloren geht oder falsch abgespeichert wird, sind mechanische Speicher oftmals die einzig akzeptierte Lösung in automobilen Anwendungen. In diesen Lösungsansätzen zur absoluten Lenkradwinkelmessung kommen dann zwangsweise Getriebe zum Einsatz, die sich permanent oder teilweise im Eingriff befinden. Dies führt jedoch zur unerwünschten Entwicklung von mechanischen Geräuschen und zu Verschleiß. Außerdem werden hierdurch zusätzliche Kosten verursacht.In general, there is a requirement to record the steering angle (steering wheel angle) absolutely over the entire measuring range, ie also over several revolutions. It is known to do this with the aid of angle sensors. However, since these only detect one revolution at a time, additional measures, for example for storage, are required. In order to prevent the absolute position or the rotation information from being lost or stored incorrectly, for example in the event of a supply voltage failure, mechanical stores are often the only accepted solution in automotive applications. In these approaches to the absolute steering wheel angle measurement then forcibly gears are used, which are permanently or partially engaged. However, this leads to the undesirable development of mechanical noise and wear. It also causes additional costs.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung des absoluten Drehwinkels zu schaffen, das sich auf besonders einfache und kostengünstige Weise verwirklichen lässt.The present invention has for its object to provide a method for measuring the absolute angle of rotation, which can be realized in a particularly simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs wiedergegebenen Art dadurch gelöst, dass der in Abhängigkeit von der Drehbewegung des sich drehenden Elementes zurückgelegte Weg des Umsetzers gemessen und als Maß für den absoluten Drehwinkel verwendet wird.This object is achieved in a method of the type reproduced by the fact that the traversed in dependence on the rotational movement of the rotating element path of the converter is measured and used as a measure of the absolute angle of rotation.

Erfindungsgemäß wird somit zur Messung des absoluten Drehwinkels eine reine Wegmessung durchgeführt, und zwar wird dies mit Hilfe eines ohnehin im System vorhandenen oder zusätzlich eingebauten Umsetzers bewerkstelligt, der mit dem sich drehenden Element zusammenwirkt und die Drehbewegung des sich drehenden Elementes in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt. Diese Bewegung des Umsetzers wird erfindungsgemäß gemessen bzw. erfasst und als Maß für den absoluten Drehwinkel verwendet. Auf diese Weise werden somit ohne weiteres auch Mehrfachumdrehungen des sich drehenden Elementes erfasst, die durch längere Wegstrecken des Umsetzers gekennzeichnet sind und sich über die erfindungsgemäß durchgeführte reine Wegmessung ohne weiteres erfassen lassen, ohne dass hier zusätzliche Einrichtungen, wie Getriebe etc., zum Einsatz kommen müssen. Abgesehen von den Mitteln, die zur Durchführung der Wegmessung benötigt werden, kann daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf vorhandene Teile der Einrichtung zurückgegriffen werden, so dass sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und kostengünstige Weise realisieren lässt.According to the invention, therefore, a pure displacement measurement is performed to measure the absolute angle of rotation, and indeed this is accomplished by means of an already existing in the system or additionally built converter, which cooperates with the rotating element and the rotational movement of the rotating element in a linear or curved movement implemented by the converter. This movement of the converter is inventively measured or detected and used as a measure of the absolute angle of rotation. In this way, multiple revolutions of the rotating element are thus detected easily, which are characterized by longer distances of the converter and can be detected on the inventively carried out pure displacement measurement without further, without additional facilities, such as gears, etc. are used have to. Apart from the means that are needed to perform the distance measurement, can therefore be used in the inventive method to existing parts of the device, so that the inventive method can be implemented in a simple and cost-effective manner.

Der vom Umsetzer zurückgelegte Weg wird als Maß für den absoluten Drehwinkel verwendet. Mit anderen Worten, eine bestimmte Wegstrecke wird einem bestimmten Drehwinkel zugeordnet, so dass sich aus der gemessenen Wegstrecke ohne weiteres ein entsprechender Drehwinkel ermitteln lässt. Diese Ermittlung lässt sich auch bei Mehrfachumdrehungen des sich drehenden Elementes einwandfrei durchführen.The path traveled by the converter is used as a measure of the absolute angle of rotation. In other words, a certain distance is assigned to a specific angle of rotation, so that a corresponding angle of rotation can be easily determined from the measured distance. This determination can be carried out properly even with multiple revolutions of the rotating element.

Zur Durchführung der Messung des vom Umsetzer zurückgelegten Weges können die bekannten Messverfahren eingesetzt werden, beispielsweise können induktive, kapazitive oder optische Verfahren zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann die Bewegung des Umsetzers auf magnetischem Weg erfasst werden.To carry out the measurement of the path traveled by the converter, the known measuring methods can be used, For example, inductive, capacitive or optical methods may be used. For example, the movement of the converter can be detected by magnetic means.

In Weiterbildung betrifft die Erfindung ein Verfahren zur absoluten Lenkwinkelmessung bei Lenksystemen, bei denen eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkwelle mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung der Lenkwelle in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt, wobei der in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Lenkwelle zurückgelegte Weg des Umsetzers gemessen und als Maß für den absoluten Lenkwinkel verwendet wird.In a further development, the invention relates to a method for absolute steering angle measurement in steering systems, in which a steering shaft connected to a steering shaft cooperates with a converter, which converts the rotational movement of the steering shaft in a linear or curved movement of the converter, wherein in response to the rotational movement of the steering shaft measured distance traveled by the converter and is used as a measure of the absolute steering angle.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich zur Messung des Weges des Umsetzers die Drehung des sich drehenden Elementes gemessen. Hierbei wird die erfindungsgemäß durchgeführte Wegmessung mit einer absoluten Winkelmessung in einem Bereich < 360° kombiniert, um die Genauigkeit und Auflösung zu verbessern. Besonders bevorzugt wird hierbei eine Ausführungsform, bei der mit Hilfe der Wegmessung des Umsetzers die vollen Umdrehungen des sich drehenden Elementes und mit Hilfe der Drehungsmessung des sich drehenden Elementes die teilweisen Umdrehungen gemessen werden. Wenn beispielsweise das sich drehende Element um zwei volle Umdrehungen und eine halbe Umdrehung gedreht wird, werden über die Wegmessung die beiden vollen Umdrehungen erfasst, und die zusätzliche halbe Umdrehung wird mit Hilfe der Drehungsmessung (Winkelmessung) des sich drehenden Elementes ermittelt, so dass dann insgesamt 2,5 Umdrehungen erfasst werden. Natürlich können erfindungsgemäß auch andere Bereichsaufteilungen vorgenommen werden. Beispielsweise können alle Drehungen um 180° durch die Wegmessung ermittelt werden, während die restlichen verbleibenden Drehwinkel mit Hilfe der Drehwinkelerfassung des sich drehenden Elementes erfasst werden.In a further development of the method according to the invention, in addition to the measurement of the path of the converter, the rotation of the rotating element is measured. In this case, the distance measurement performed according to the invention is combined with an absolute angle measurement in a range <360 ° in order to improve the accuracy and resolution. Particularly preferred in this case is an embodiment in which the full revolutions of the rotating element are measured by means of the displacement measurement of the converter, and the partial revolutions are measured by means of the rotation measurement of the rotating element. For example, if the rotating element is rotated by two full turns and one half turn, the two full revolutions are detected by the displacement measurement, and the additional half revolution is determined by means of the rotation measurement (angular measurement) of the rotating element, so that in total 2.5 revolutions are detected. Of course, according to the invention, other area divisions can also be made. For example, all rotations can be determined by 180 ° by the path measurement, while the remaining remaining rotation angles are detected by means of the rotation angle detection of the rotating element.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise der mit der Lenkwelle in Verbindung stehende Kolben eines Geberzylinders des Lenksystems als Umsetzer verwendet werden. Solche hydraulischen Lenksysteme wurden eingangs erläutert. Die Lenkwelle steht hierbei über ein geeignetes Lenkgetriebe, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, mit dem Kolben des Geberzylinders in Verbindung, so dass der Kolben bei Drehungen des Lenkrades eine lineare Bewegung im Geberzylinder durchführt und, je nach Bewegungsrichtung, Hydraulikflüssigkeit aus einer Kammer des Geberzylinders verdrängt. Durch Erfassung des Weges des Kolbens dieses Geberzylinders wird hierbei das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. Wie erwähnt, kann hierbei zusätzlich auch die Drehung der Lenkwelle erfasst werden, um eine kombinierte Messung zu ermöglichen.In the method according to the invention, for example, the piston of a master cylinder of the steering system that is in communication with the steering shaft can be used as a converter. Such hydraulic steering systems have been explained in the introduction. The steering shaft is in this case via a suitable steering gear, for example a ball screw, with the piston of the master cylinder in conjunction, so that the piston performs a rotation in the master cylinder during rotation of the steering wheel and, depending on the direction of movement, displaces hydraulic fluid from a chamber of the master cylinder. By detecting the path of the piston of this master cylinder in this case the inventive method is performed. As mentioned, in this case, in addition, the rotation of the steering shaft can be detected in addition to allow a combined measurement.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung, bei der ein sich drehendes Element mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung des sich drehenden Elementes in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt. Diese Einrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzer ein Target aufweist, das mit mindestens einem Wegsensor zusammenwirkt, und dass die Einrichtung eine Auswerteeinheit besitzt, die den vom Wegsensor gemessenen Weg erfasst und als Drehwinkel auswertet.The present invention further relates to a device in which a rotating element cooperates with a translator which converts the rotational movement of the rotating element into a linear or curved movement of the converter. This device is inventively characterized in that the converter has a target which cooperates with at least one displacement sensor, and that the device has an evaluation unit which detects the path measured by the displacement sensor and evaluates it as a rotation angle.

Der hier verwendete Begriff „Target“ soll jedwede Einrichtung umfassen, deren Bewegung sensorisch erfassbar ist. Solche Targets, Encoder etc. sind dem Fachmann bekannt. Sie wirken mit einem stationär angeordneten Wegsensor zusammen. So kann beispielsweise der Umsetzer mit einem magnetischen Target oder einem magnetisch codierten Maßstab versehen sein, dessen Position mit mindestens einem Magnetfeldsensor erfasst wird. Targets/Encoder und zugehörige Sensoren, die auf induktiven, kapazitiven, optischen und anderen Verfahren beruhen, sind natürlich ebenfalls geeignet. Die Erfindung deckt daher sowohl aktive als auch passive Targets ab.As used herein, the term "target" is intended to include any device whose motion is sensory detectable. Such targets, encoders, etc. are known to the person skilled in the art. They interact with a stationarily arranged displacement sensor. For example, the converter may be provided with a magnetic target or a magnetically coded scale whose position is detected by at least one magnetic field sensor. Of course, targets / encoders and related sensors based on inductive, capacitive, optical and other methods are also suitable. The invention therefore covers both active and passive targets.

Die Einrichtung weist eine Auswerteeinheit auf, die die vom Wegsensor erzeugten Signale (den gemessenen Weg) erfasst und diese zur Ermittlung des Drehwinkels (Absolutwinkels) entsprechend auswertet.The device has an evaluation unit, which detects the signals generated by the displacement sensor (the measured path) and evaluates them accordingly for determining the rotation angle (absolute angle).

In Weiterbildung der Erfindung betrifft diese eine Einrichtung, die als Lenksystem ausgebildet ist, wobei als sich drehendes Element eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkwelle mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung der Lenkwelle in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt.In a further development of the invention relates to a device which is designed as a steering system, wherein as a rotating element connected to a steering wheel steering shaft cooperates with a converter, which converts the rotational movement of the steering shaft in a linear or curved movement of the converter.

Zusätzlich kann die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung ein an dem sich drehenden Element angeordnetes Target aufweisen, das mit einem Winkelsensor zusammenwirkt, und kann die Auswerteeinheit so ausgebildet sein, dass sie zusätzlich den vom Winkelsensor gemessenen Drehwinkel des sich drehenden Elementes erfasst und als Drehwinkel auswertet. Auf diese Weise kann die Genauigkeit bzw. Auflösung der mit dem Wegsensor durchgeführten Winkelmessung verbessert werden. Vorzugsweise ist hierbei die Auswerteeinheit so ausgebildet, dass sie mit den Signalen vom Wegsensor nur vollständige Umdrehungen des sich drehenden Elementes und mit den Signalen vom Winkelsensor teilweise Umdrehungen des sich drehenden Elementes erfasst. Die Vorgehensweise dieser Kombination aus Wegsensor und Winkelsensor wurde bereits vorstehend erläutert.In addition, the device designed according to the invention can have a target arranged on the rotating element, which interacts with an angle sensor, and the evaluation unit can be designed such that it additionally detects the angle of rotation of the rotating element measured by the angle sensor and evaluates it as a rotation angle. In this way, the accuracy or resolution of the angle measurement performed with the displacement sensor can be improved. Preferably, in this case, the evaluation unit is designed so that it detects only complete revolutions of the rotating element with the signals from the displacement sensor and with the signals from the angle sensor partially revolutions of the rotating element. The procedure of this combination Distance sensor and angle sensor has already been explained above.

Bei dem Umsetzer handelt es sich vorzugsweise um den mit der Lenkwelle in Verbindung stehenden Kolben eines Geberzylinders des Lenksystems. Hierbei steht die Lenkwelle mit dem Kolben des Geberzylinders insbesondere über einen Kugelgewindetrieb in Verbindung. Das erfindungsgemäß ausgebildete Lenksystem weist vorzugsweise drei nebeneinander angeordnete Wegsensoren auf, die den Weg des Umsetzers, speziell den Weg des Kolbens des Geberzylinders des Lenksystems, erfassen. Natürlich kann auch eine andere Zahl von Wegsensoren vorgesehen sein, je nach dem Bereich der durchzuführenden Messung bzw. der entsprechenden Bereichsaufteilung.The converter is preferably the piston of a master cylinder of the steering system which is in communication with the steering shaft. Here, the steering shaft is connected to the piston of the master cylinder in particular via a ball screw in connection. The inventively designed steering system preferably has three juxtaposed displacement sensors, which detect the path of the converter, especially the path of the piston of the master cylinder of the steering system. Of course, a different number of displacement sensors may be provided, depending on the range of the measurement to be performed or the corresponding area distribution.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind das Target stirnseitig am Ende des sich drehenden Elementes (der Lenkwelle) und der Wegsensor in Verlängerung des sich drehenden Elementes (der Lenkwelle) angeordnet.In another embodiment of the invention, the target end face at the end of the rotating element (the steering shaft) and the displacement sensor in extension of the rotating element (the steering shaft) are arranged.

Bei den vorstehend beschriebenen Einrichtungen oder Lenksystemen wurde davon ausgegangen, dass diese einen Umsetzer aufweisen, der die Drehbewegung eines sich drehenden Elementes bzw. einer Lenkwelle in eine lineare oder gekrümmte Bewegung umsetzt. Ein solcher Umsetzer muss jedoch nicht von Hause aus in einer derartigen Einrichtung bzw. einem derartigen Lenksystem vorhanden sein. Er kann vielmehr auch gezielt erfindungsgemäß eingebaut werden, um die erfindungsgemäße Winkelmessung durchführen zu können.In the above-described devices or steering systems, it has been assumed that they have a converter which converts the rotational movement of a rotating element or a steering shaft into a linear or curved movement. However, such a converter does not have to be provided by itself in such a device or steering system. Rather, it can also be selectively installed according to the invention in order to be able to carry out the angle measurement according to the invention.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass das Target am sich drehenden Element vorgesehen und der zugehörige Wegsensor und/oder Winkelsensor stationär angeordnet ist. Die Erfindung deckt natürlich auch den umgekehrten Fall ab, d.h. mit stationärem Target und sich bewegendem Sensor. Wesentlich ist nur, dass eine Relativbewegung zwischen Target (Encoder) und Sensor stattfindet.In the above description, it has been assumed that the target is provided on the rotating element and the associated displacement sensor and / or angle sensor is stationary. Of course, the invention also covers the opposite case, i. with stationary target and moving sensor. It is only important that a relative movement between the target (encoder) and sensor takes place.

Es wurde bereits erwähnt, dass als Target sogenannte aktive oder passive Targets Verwendung finden können. Zu solchen Targets oder Encodern zählen beispielsweise auch Zähne, Noppen u.a. Erhebungen oder Vertiefungen.It has already been mentioned that so-called active or passive targets can be used as the target. Such targets or encoders include, for example, teeth, nubs and the like. Elevations or depressions.

Ferner soll nochmals betont werden, dass die Bereichsaufteilung zwischen der Wegmessung des Umsetzers und der Winkelmessung des sich drehenden Elementes beliebig sein kann.Furthermore, it should again be emphasized that the area distribution between the displacement measurement of the converter and the angle measurement of the rotating element can be arbitrary.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems; 1 a schematic representation of a steering system;

2 eine schematische Darstellung eines Teiles des Lenksystems der 1 gemäß einer ersten Ausführungsform; und 2 a schematic representation of a part of the steering system of 1 according to a first embodiment; and

3 eine schematische Darstellung eines Teiles des in 1 dargestellten Lenksystems einer zweiten Ausführungsform. 3 a schematic representation of a part of in 1 illustrated steering system of a second embodiment.

Bei dem in 1 schematisch dargestellten Lenksystem handelt es sich um ein hydraulisches Lenksystem, bei dem zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern keine durchgehende mechanische Verbindung vorhanden ist, sondern diese durch eine hydraulische Verbindung unterbrochen ist. Das Lenksystem weist ein Lenkrad 1 auf, das mit einer Lenkwelle 2 verbunden ist. Die Lenkwelle 2 steht über einen Kugelgewindetrieb mit einem Kolben 4 in Verbindung, welcher in einem Geberzylinder 3 angeordnet ist. Durch Drehungen des Lenkrades 1 in die eine oder die andere Richtung wird der Kolben 4 im Geberzylinder 3 innerhalb des Geberzylinders so bewegt, dass sich das Hydraulikflüssigkeitsvolumen in den beiden Kammern des Geberzylinders verringert oder vergrößert. Die Hydraulikflüssigkeit wird hierdurch über Leitungen 5 einem Lenkzylinder 6 zugeführt, der einen Kolben 8 aufweist. Der Kolben 8 steht wiederum über einen Kugelgewindetrieb mit Kolbenstangen in Verbindung, die eine Lenkbewegung der Räder 7 bewirken.At the in 1 schematically illustrated steering system is a hydraulic steering system in which there is no continuous mechanical connection between the steering wheel and steered wheels, but this is interrupted by a hydraulic connection. The steering system has a steering wheel 1 on that with a steering shaft 2 connected is. The steering shaft 2 is about a ball screw with a piston 4 in conjunction, which in a master cylinder 3 is arranged. By turns of the steering wheel 1 in one direction or the other is the piston 4 in the master cylinder 3 moved within the master cylinder so that the hydraulic fluid volume in the two chambers of the master cylinder is reduced or increased. The hydraulic fluid is thereby through lines 5 a steering cylinder 6 fed to a piston 8th having. The piston 8th is in turn via a ball screw with piston rods in connection, which is a steering movement of the wheels 7 cause.

Benachbart zum Geberzylinder 3 sind drei Wegsensoren 9 nebeneinander angeordnet, die die Bewegung des Kolbens 4 im Geberzylinder 3 erfassen. Es handelt sich hierbei um Magnetfeldsensoren 9, die die Bewegung eines magnetischen Targets 10 im Kolben 4 abtasten. Ferner weist das Lenksystem einen Winkelsensor 11 auf, der benachbart zur Lenkwelle 2 angeordnet ist und mit einem an der Lenkwelle angeordneten Target 12 zusammenwirkt. Bei Drehung der Lenkwelle erfasst der Winkelsensor 11 den Drehwinkel der Lenkwelle.Adjacent to the master cylinder 3 are three displacement sensors 9 juxtaposed, showing the movement of the piston 4 in the master cylinder 3 to capture. These are magnetic field sensors 9 that the movement of a magnetic target 10 in the piston 4 scan. Furthermore, the steering system has an angle sensor 11 on, which is adjacent to the steering shaft 2 is arranged and with a arranged on the steering shaft target 12 interacts. Upon rotation of the steering shaft, the angle sensor detects 11 the angle of rotation of the steering shaft.

Die Sensoren 9, 11 stehen über nichtgezeigte Leitungen mit einer geeigneten Auswerteeinheit (nicht gezeigt) in Verbindung, welche die entsprechenden Signale von den Sensoren zur Bestimmung des absoluten Lenkwinkels in der vorstehend beschriebenen Weise auswertet.The sensors 9 . 11 are connected via not shown lines with a suitable evaluation unit (not shown), which evaluates the corresponding signals from the sensors for determining the absolute steering angle in the manner described above.

2 zeigt einen Teil des Lenksystems der 1 in schematischer Darstellung, wobei bei dieser Ausführungsform kein Winkelsensor zur Erfassung der Drehung der Lenkwelle 2 vorgesehen ist. Man erkennt, dass sich die mit dem Lenkrad 1 verbundene Lenkwelle 2 durch einen Geberzylinder 3 erstreckt und über einen Kugelgewindetrieb mit einem Kolben 4 in Verbindung steht. Durch Drehung des Lenkrades 1 und der Lenkwelle 2 wird der Kolben 4 im Geberzylinder 3 hin- und herbewegt, wie durch den Pfeil dargestellt. Auf einer Platine, die benachbart zum Geberzylinder 3 angeordnet ist, befinden sich drei Wegsensoren 9 (Magnetfeldsensoren), die mit einem im Kolben 4 angeordneten magnetischen Target 10 zusammenwirken und auf diese Weise die Linearbewegung des Kolbens 4 im Geberzylinder 3 erfassen. Die entsprechenden Anschlussleitungen der Wegsensoren 9 an eine Auswerteeinheit sind nicht dargestellt. 2 shows a part of the steering system of 1 in a schematic representation, wherein in this embodiment, no angle sensor for detecting the rotation of the steering shaft 2 is provided. You can see that with the steering wheel 1 connected steering shaft 2 through a master cylinder 3 extends and via a ball screw with a piston 4 communicates. By turning the steering wheel 1 and the steering shaft 2 becomes the piston 4 in the master cylinder 3 moved back and forth as shown by the arrow. On a board, which is adjacent to the master cylinder 3 is arranged, there are three displacement sensors 9 (Magnetic field sensors), with one in the piston 4 arranged magnetic target 10 interact and in this way the linear movement of the piston 4 in the master cylinder 3 to capture. The corresponding connecting cables of the displacement sensors 9 to an evaluation are not shown.

3 zeigt eine entsprechende Ausführungsform wie 2 mit dem Unterschied, dass hier zusätzlich ein Winkelsensor 11 vorgesehen ist, der über ein an der Lenkwelle 2 angeordnetes magnetisches Target 12 die Drehung der Lenkwelle 2 erfasst. Die Wegsensoren 9 erfassen hier beispielsweise nur bestimmte Winkelbereiche, die bestimmten Wegstrecken des Kolbens 4 entsprechen, während die Winkelgrade der Drehung der Lenkwelle 2 < 360° vom Winkelsensor 11 erfasst werden, der mit dem Target 12 zusammenwirkt. Auch hier sind keine Anschlussleitungen der Sensoren 9, 11 zur vorgesehenen Auswerteeinheit dargestellt. 3 shows a corresponding embodiment as 2 with the difference that here additionally an angle sensor 11 is provided, which has one on the steering shaft 2 arranged magnetic target 12 the rotation of the steering shaft 2 detected. The displacement sensors 9 Here, for example, capture only certain angular ranges, the specific distances of the piston 4 while the angular degrees of rotation of the steering shaft 2 <360 ° from the angle sensor 11 be captured with the target 12 interacts. Again, there are no connection cables of the sensors 9 . 11 shown for intended evaluation.

Claims (14)

Verfahren zur Messung des absoluten Drehwinkels bei Systemen, bei denen ein sich drehendes Element mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung des sich drehenden Elementes in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der in Abhängigkeit von der Drehbewegung des sich drehenden Elementes zurückgelegte Weg des Umsetzers gemessen und als Maß für den absoluten Drehwinkel verwendet wird.Method for measuring the absolute angle of rotation in systems in which a rotating element cooperates with a converter which converts the rotational movement of the rotating element into a linear or curved movement of the converter, characterized in that it depends on the rotational movement of the rotating one Elementes traveled path of the converter is measured and used as a measure of the absolute angle of rotation. Verfahren nach Anspruch 1 zur absoluten Lenkwinkelmessung bei Lenksystemen, bei denen eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkwelle mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung der Lenkwelle in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Lenkwelle zurückgelegte Weg des Umsetzers gemessen und als Maß für den absoluten Lenkwinkel verwendet wird.The method of claim 1 for absolute steering angle measurement in steering systems, in which a steering shaft connected to a steering shaft cooperates with a converter, which converts the rotational movement of the steering shaft in a linear or curved movement of the converter, characterized in that in response to the rotational movement of the steering shaft measured distance traveled by the converter and is used as a measure of the absolute steering angle. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Messung des Weges des Umsetzers die Drehung des sich drehendes Elementes gemessen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in addition to measuring the path of the converter, the rotation of the rotating element is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Wegmessung des Umsetzers die vollen Umdrehungen des sich drehenden Elementes und mit Hilfe der Drehungsmessung des sich drehenden Elementes die teilweisen Umdrehungen des sich drehenden Elementes gemessen werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that by means of the displacement measurement of the converter, the full revolutions of the rotating element and with the aid of the rotation measurement of the rotating element, the partial revolutions of the rotating element are measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Umsetzer der mit der Lenkwelle in Verbindung stehende Kolben eines Geberzylinders des Lenksystems verwendet wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that is used as a converter of the standing in contact with the steering shaft piston of a master cylinder of the steering system. Einrichtung, bei der ein sich drehendes Element mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung des sich drehenden Elementes in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzer ein Target (10) aufweist, das mit mindestens einem Wegsensor (9) zusammenwirkt, und dass die Einrichtung eine Auswerteeinheit besitzt, die den vom Wegsensor (9) gemessenen Weg erfasst und als Drehwinkel auswertet.Device in which a rotating element cooperates with a converter which converts the rotational movement of the rotating element into a linear or curved movement of the converter, characterized in that the converter has a target ( 10 ), which with at least one displacement sensor ( 9 ), and that the device has an evaluation unit which corresponds to that of the position sensor ( 9 ) measured and evaluated as a rotation angle. Einrichtung nach Anspruch 6, die als Lenksystem ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als sich drehendes Element eine mit einem Lenkrad (1) verbundene Lenkwelle (2) mit einem Umsetzer zusammenwirkt, der die Drehbewegung der Lenkwelle (2) in eine lineare oder gekrümmte Bewegung des Umsetzers umsetzt.Device according to claim 6, which is designed as a steering system, characterized in that as a rotating element one with a steering wheel ( 1 ) connected steering shaft ( 2 ) cooperates with a converter, the rotational movement of the steering shaft ( 2 ) is converted into a linear or curved movement of the converter. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein am sich drehenden Element angeordnetes Target (12) aufweist, das mit einem stationären Winkelsensor (11) zusammenwirkt, und dass die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass sie zusätzlich den vom Winkelsensor (11) gemessenen Drehwinkel des sich drehenden Elementes erfasst und als Absolutwinkel auswertet.Device according to claim 6 or 7, characterized in that it additionally comprises a target arranged on the rotating element ( 12 ) provided with a stationary angle sensor ( 11 ) and that the evaluation unit is designed in such a way that it additionally receives the information from the angle sensor ( 11 ) measured rotational angle of the rotating element and evaluated as absolute angle. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass mit den Signalen vom Wegsensor (9) nur vollständige Umdrehungen des sich drehenden Elementes und mit den Signalen vom Winkelsensor (11) teilweise Umdrehungen des sich drehenden Elementes erfasst werden.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the evaluation unit is designed so that with the signals from the displacement sensor ( 9 ) only complete revolutions of the rotating element and with the signals from the angle sensor ( 11 ) partial revolutions of the rotating element are detected. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzer der mit der Lenkwelle (2) in Verbindung stehende Kolben (4) eines Geberzylinders (3) des Lenksystems ist.Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the converter of the steering shaft ( 2 ) associated pistons ( 4 ) of a master cylinder ( 3 ) of the steering system. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (2) mit dem Kolben (4) des Geberzylinders (3) über einen Kugelgewindetrieb in Verbindung steht.Device according to claim 10, characterized in that the steering shaft ( 2 ) with the piston ( 4 ) of the master cylinder ( 3 ) is connected via a ball screw. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er drei nebeneinander angeordnete Wegsensoren (9) aufweist.Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that it comprises three juxtaposed displacement sensors ( 9 ) having. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Target stirnseitig am Ende des sich drehenden Elementes und der Wegsensor in Verlängerung des sich drehenden Elementes angeordnet ist. Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the target is arranged frontally at the end of the rotating element and the displacement sensor in extension of the rotating element. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Target als aktives oder passives Target ausgebildet ist.Device according to one of claims 6 to 13, characterized in that the target is designed as an active or passive target.
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