DE102016117089A1

DE102016117089A1 - Sensorkombination und Lenkung

Info

Publication number: DE102016117089A1
Application number: DE102016117089.5A
Authority: DE
Inventors: Harm Wesselink; Mathias Sparenberg; Marc Seiffert; Benjamin Forst
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-03-15
Also published as: WO2018046524A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkung (2) und eine Sensorkombination zur Ermittlung von mindestens zwei physikalischen Größen einer drehbewegten Welle (4), die einen Drehwinkelsensor (14) und einen Drehmomentsensor (16) aufweist, wobei der Drehwinkelsensor (14) als ein induktiver Sensor (14) ausgebildet ist. Um eine einen Drehwinkelsensor (14) und einen Drehmomentsensor (16) aufweisende Sensorkombination und eine Lenkung (2) anzugeben, bei denen die Störanfälligkeit reduziert ist, wird vorgeschlagen, dass der Drehmomentsensor (16) als ein magnetischer Sensor (16) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorkombination der im Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Lenkung der im Oberbegriff des Anspruchs 5 genannten Art.
Derartige Sensorkombinationen und Lenkungen sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt.
Beispielsweise ist aus der EP 2 180 296 A1 eine Sensorkombination für eine Lenkungswelle bekannt, bei der ein Drehwinkelsensor eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit aufweist. Die erste Sensoreinheit ist als ein induktiver Sensor und die zweite Sensoreinheit ist als ein magnetischer Sensor ausgebildet. Die vorgenannte Sensorkombination soll eine genaue Drehwinkelmessung einer drehbewegten Welle über einen Winkelbereich von größer 360° ermöglichen. Dies deshalb, weil in der EP 2 180 296 A1 davon ausgegangen wird, dass sich die beiden Sensoreinheiten aufgrund der unabhängig voneinander arbeitenden Messprinzipien nicht negativ beeinflussen.
Ferner ist in der EP 2 180 296 A1 ausgeführt, dass die daraus bekannte Sensorkombination auch Bestandteil einer Drehmomentbestimmungsvorrichtung sein kann. Hierzu wurde vorgeschlagen, eine weitere induktiv wirkende Sensoreinheit über ein Torsionselement mit der drehbewegten Welle der vorgenannten Sensorkombination zu verbinden.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkung und eine einen Drehwinkelsensor und einen Drehmomentsensor aufweisende Sensorkombination anzugeben, bei denen die Störanfälligkeit reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und eine Sensorkombination mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Drehwinkelsensor als ein induktiver Sensor und der Drehmomentsensor als ein magnetischer Sensor ausgebildet ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lenkung und Sensorkombination liegt insbesondere darin, dass die Störanfälligkeit reduziert ist. Es kommt zu weniger Funktionsstörungen und Ausfällen.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der magnetische Sensor als ein Hall-Sensor ausgebildet ist. Ein Hall-Sensor liefert auch dann ein Ausgangssignal, wenn das Magnetfeld, in dem sich dieser befindet, konstant ist. Darüber hinaus erfordert ein Hall-Sensor keine magnetisch aktiven Materialien, wie beispielsweise Nickel oder Eisen. Eine ungewünschte Beeinflussung des zu sensierenden Magnetfelds durch das Material des Sensors ist dadurch verhindert.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die Sensorkombination als eine Baueinheit ausgebildet ist. Auf diese Weise ist die Konstruktion der Sensorkombination kompakter und damit leichter an eine Drehwelle oder dergleichen, an der die Drehwinkel- und Drehmomentmessungen durchgeführt werden sollen, applizierbar. Darüber hinaus ist ein einfacherer schaltungstechnischer Aufbau ermöglicht und der Verdrahtungsaufwand ist reduziert.
Durch die voneinander verschiedenen Funktionsprinzipien des Drehwinkelsensors auf der einen Seite und des Drehmomentsensors auf der anderen Seite ist eine sehr platzsparende Ausbildung der Baueinheit ermöglicht. Größere Abstände zwischen dem Drehwinkelsensor und dem Drehmomentsensor sind ebenso entbehrlich wie zusätzliche Bauteile, um die beiden Sensoren voneinander abzuschirmen.
Grundsätzlich ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Sensorkombination in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Sensorkombination bei einer Lenkwelle zur Ermittlung des Lenkwinkels und des Lenkmoments der Lenkwelle anwenden. Entsprechend ist der Drehwinkelsensor als ein Lenkwinkelsensor und der Drehmomentsensor als ein Lenkmomentsensor ausgebildet. Gerade bei Lenkwellen, insbesondere bei Lenkwellen von Kraftfahrzeugen, ist eine platzsparende und damit kostensparende Ausführung der Sensorik von Vorteil. Darüber hinaus ist die Sicherheit vor Störungen und Ausfällen der Sensorik bei Kraftfahrzeugen sehr wichtig.
Gemäß Anspruch 5 weist die erfindungsgemäße Lenkung eine Lenkwelle, einen Lenkwinkelsensor und einen Lenkmomentsensor auf, wobei der Lenkwinkelsensor und der Lenkmomentsensor als eine Sensorkombination nach Anspruch 4 ausgebildet ist.
Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt die einzige
Fig. ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkung mit einer erfindungsgemäßen Sensorkombination.
In der einzigen Fig. ist eine Lenkung 2 mit einer Lenkwelle 4 und einem an der Lenkwelle 4 befestigten Lenkrad 6 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Mittels des Lenkrades 6 lässt sich die Lenkwelle 4 um eine durch eine strichpunktierte Linie dargestellte Drehachse 8 drehen. Siehe hierzu auch den Doppelpfeil 10, der die beiden möglichen Drehrichtungen der Lenkwelle 4 andeutet.
An der Lenkwelle 4 ist auf dem Fachmann bekannte Weise eine Baueinheit 12 derart angeordnet, dass die Drehbewegung der Lenkwelle 4 durch die Baueinheit 12 nicht behindert ist.
Die Baueinheit 12 weist einen als Lenkwinkelsensor ausgebildeten Drehwinkelsensor 14 und einen als Lenkmomentsensor ausgebildeten Drehmomentsensor 16 auf, wobei der Lenkwinkelsensor 14 als induktiver Sensor und der Lenkmomentsensor 16 als magnetischer Sensor, nämlich als Hall-Sensor, wirkt. Die Drehwinkelerfassungsverbindung zwischen der Lenkwelle 4 und dem Lenkwinkelsensor 14 ist durch eine gestrichelte Linie 14.1 und die Drehmomenterfassungsverbindung zwischen der Lenkwelle 4 und dem Lenkmomentsensor 16 ist durch eine gestrichelte Linie 16.1 symbolisiert.
Die Ausgangssignale des Lenkwinkelsensors 14 und die Ausgangssignale des Lenkmomentsensors 16 werden drahtlos oder drahtgebunden zu einer Vorverarbeitungseinheit 18 übermittelt. Die Vorverarbeitungseinheit 18 dient zur Signalaufbereitung für die Signalweiterleitung sowie die weitere Verarbeitung und ist hier ebenfalls in der Baueinheit 12 integriert.
Die Vorverarbeitungseinheit 18 steht wiederum drahtlos oder drahtgebunden in Signalübertragungsverbindung mit einem Steuergerät 20 des Kraftfahrzeugs. Die Signalübertragungsverbindung ist in der Fig. durch eine gestrichelte Linie 20.1 symbolisiert.
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass das Steuergerät ebenfalls in der Baueinheit integriert ist oder die Vorverarbeitungseinheit integraler Bestandteil des Steuergeräts ist.
Auch ist es möglich, dass der Lenkwinkelsensor und der Lenkmomentsensor jeweils eine Vorverarbeitungseinheit aufweisen. Entsprechend kann dann auf eine separate Vorverarbeitungseinheit verzichtet werden.
Der Drehmomentsensor muss nicht als Hall-Sensor ausgebildet sein. Beispielsweise sind auch andere Magnetsensoren, wie AMR-, GMR-, CMR- und TMR-Sensoren denkbar.
Die erfindungsgemäße Sensorkombination ist darüber hinaus nicht auf die Verwendung bei Lenkwellen von Lenkungen, insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik beschränkt. Eine vorteilhafte Verwendung ist bei allen Arten von drehbeweglichen Wellen oder dergleichen denkbar.
Bezugszeichenliste

2: Lenkung
4: Lenkwelle
6: Lenkrad
8: Drehachse
10: Drehrichtungen der Lenkwelle 4
12: Baueinheit
14: Drehwinkelsensor, als Lenkwinkelsensor ausgebildet
14.1: Drehwinkelerfassungsverbindung
16: Drehmomentsensor, als Lenkmomentsensor ausgebildet
16.1: Drehmomenterfassungsverbindung
18: Vorverarbeitungseinheit
20: Steuergerät
20.1: Signalübertragungsverbindung zwischen der Vorverarbeitungseinheit 18 und dem Steuergerät 20

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2180296 A1 [0003, 0003, 0004]

Claims

Sensorkombination zur Ermittlung von mindestens zwei physikalischen Größen einer drehbewegten Welle, die einen Drehwinkelsensor und einen Drehmomentsensor aufweist, wobei der Drehwinkelsensor als ein induktiver Sensor ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (16) als ein magnetischer Sensor (16) ausgebildet ist.
Sensorkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Sensor (16) als ein Hall-Sensor (16) ausgebildet ist.
Sensorkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkombination als eine Baueinheit (12) ausgebildet ist.
Sensorkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (14) als ein Lenkwinkelsensor (14) und der Drehmomentsensor (16) als ein Lenkmomentsensor (16) ausgebildet ist.
Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die eine Lenkwelle, einen Lenkwinkelsensor und einen Lenkmomentsensor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (14) und der Lenkmomentsensor (16) als eine Sensorkombination nach Anspruch 4 ausgebildet ist.