DE102020108981A1 - Sensor arrangement for detecting the absolute angular position of a steering element - Google Patents

Sensor arrangement for detecting the absolute angular position of a steering element Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung einer absoluten Winkelposition eines sich entlang einer Achse erstreckenden Lenkelements (01). Die Sensoranordnung umfasst eine an dem Lenkelement (01) angeordnete Platine (02), ein mit dem Lenkelement (01) koaxiales, drehfest verbundenes Hauptzahnrad (03), zwei mit dem Hauptzahnrad (03) zusammenwirkende Zusatzzahnräder (04) mit unterschiedlicher Zahnanzahl. An jedem der Zusatzzahnräder (04) ist ein Primärsensor (06) angeordnet. Auf der Platine (02) ist jeweils ein mit dem Primärsensor (06) zusammenwirkender ersten Sekundärsensor (07) angeordnet. Weiterhin weist die Sensoreinheit jeweils ein mit dem jeweiligen Primärsensor (06) zusammenwirkenden zweiten Sekundärsensor (08) auf, wobei der zweite Sekundärsensor (08) ebenfalls auf der Platine (02) angeordnet ist. Der zweite Sekundärsensor (08) dient der redundanten, von dem ersten Sekundärsensor (07) unabhängigen Erfassung der absoluten Winkelposition des Lenkelements (01).

Figure DE102020108981A1_0000
The present invention relates to a sensor arrangement for detecting an absolute angular position of a steering element (01) extending along an axis. The sensor arrangement comprises a circuit board (02) arranged on the steering element (01), a main gear (03) coaxial with the steering element (01) and non-rotatably connected, two additional gears (04) with different numbers of teeth interacting with the main gear (03). A primary sensor (06) is arranged on each of the additional gearwheels (04). A first secondary sensor (07) interacting with the primary sensor (06) is arranged on the circuit board (02). The sensor unit also has a second secondary sensor (08) interacting with the respective primary sensor (06), the second secondary sensor (08) also being arranged on the circuit board (02). The second secondary sensor (08) is used for the redundant detection of the absolute angular position of the steering element (01), independent of the first secondary sensor (07).
Figure DE102020108981A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit Redundanz. Die Sensoranordnung eignet sich insbesondere zur Erfassung einer absoluten Winkelposition eines Lenkelements, wobei das Lenkelement beispielsweise eine Lenkwelle oder ein Teil eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges sein kann. Eine solche Sensoranordnung umfasst eine an dem Lenkelement angeordnete Platine, ein mit dem Lenkelement koaxial, drehfest verbundenes Hauptzahnrad, zwei mit dem Hauptzahnrad zusammenwirkende Zusatzzahnräder mit unterschiedlicher Zahnanzahl. An jedem der Zusatzzahnräder ist ein Primärsensor ausgebildet. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung einen auf der Platine angeordneten mit dem Primärsensor zusammenwirkenden Sekundärsensor.The present invention relates to a sensor arrangement with redundancy. The sensor arrangement is particularly suitable for detecting an absolute angular position of a steering element, wherein the steering element can be, for example, a steering shaft or part of a steering wheel of a motor vehicle. Such a sensor arrangement comprises a circuit board arranged on the steering element, a main gearwheel which is coaxially connected to the steering element in a rotationally fixed manner, and two additional gears with different numbers of teeth which interact with the main gearwheel. A primary sensor is formed on each of the auxiliary gears. Furthermore, the sensor arrangement comprises a secondary sensor which is arranged on the circuit board and interacts with the primary sensor.

Ein Verfahren zur Drehwinkelbestimmung ist aus der DE 195 06 938 A1 bekannt. Das Verfahren dient dem Messen eines Winkels eines drehbaren Körpers, insbesondere einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, welche üblicherweise um mehr als 360° drehbar ist. Die Lenkwelle stellt einen ersten drehbaren Körper dar, der mit wenigstens zwei weiteren drehbaren Körpern zusammenwirkt. Die drehbaren Körper sind beispielsweise als Zahnräder oder Zahnkränze ausgebildet. Die Zahnanzahl der weiteren drehbaren Körper unterscheidet sich von der Zahnanzahl des ersten drehbaren Körpers, wodurch eine Drehwinkelbestimmung ermöglicht wird. Die Winkelstellung der drehbaren Körper wird mittels zweier Sensoren ermittelt, welche mit einer elektronischen Auswerteschaltung verbunden sind, die mittels eines Algorithmus die tatsächliche Winkelstellung der Lenkwelle bestimmt. Für das Verfahren kommt das Nonius-Prinzip zum Einsatz, wobei die unterschiedliche Zahnanzahl der drehbaren Körper relevant ist. Der erste drehbare Körper ist größer als die beiden anderen drehbaren Körper ausgebildet.A method for determining the angle of rotation is from DE 195 06 938 A1 known. The method is used to measure an angle of a rotatable body, in particular a steering shaft of a motor vehicle, which is usually rotatable by more than 360 °. The steering shaft represents a first rotatable body which cooperates with at least two further rotatable bodies. The rotatable bodies are designed, for example, as gears or ring gears. The number of teeth of the further rotatable body differs from the number of teeth of the first rotatable body, whereby a determination of the angle of rotation is made possible. The angular position of the rotatable body is determined by means of two sensors which are connected to an electronic evaluation circuit which determines the actual angular position of the steering shaft by means of an algorithm. The Nonius principle is used for the process, whereby the different number of teeth of the rotatable bodies is relevant. The first rotatable body is made larger than the other two rotatable bodies.

In der EP 2 180 296 ist eine Drehwinkelbestimmungsvorrichtung für eine drehbewegte Welle beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen Hauptrotor, welcher mit der Drehbewegung der Welle gekoppelt ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine erste an dem Hauptrotor angeordnete Sensoreinheit und einen Zusatzrotor mit einer zweiten Sensoreinheit. Der Zusatzrotor ist an den Hauptrotor gekoppelt, wird also durch diesen angetrieben. Die beiden Sensoreinheiten umfassen mindestens einen induktiven und einen magnetischen Sensor. Diese Vorrichtung sieht ebenfalls das Nonius-Prinzip zur Winkelbestimmung vor, wobei lediglich zwei Zahnräder in Form des Hauptrotors und des Zusatzrotors angewendet werden.In the EP 2 180 296 describes a rotational angle determining device for a rotating shaft. The device comprises a main rotor which is coupled to the rotary movement of the shaft. Furthermore, the device comprises a first sensor unit arranged on the main rotor and an additional rotor with a second sensor unit. The additional rotor is coupled to the main rotor and is therefore driven by it. The two sensor units comprise at least one inductive and one magnetic sensor. This device also provides the vernier principle for angle determination, with only two gears in the form of the main rotor and the auxiliary rotor being used.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Winkelbestimmung eines drehbaren Bauteils, insbesondere einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, arbeiten nicht redundant, sodass es leichter zu Ausfällen einer ganzen Lenkungseinheit kommen kann. Insbesondere bei autonomen Fahrzeugen ist ein Ausfall der Lenkungseinheit schwerwiegend. Tatsächlich kann das autonome Fahrzeug schon dann nicht mehr betrieben werden, wenn die Ermittlung der Winkelstellung der Lenkeinheit nicht mehr hinreichend sicher ist, während beim manuell gelenkten Fahrzeug mindestens ein Notbetrieb noch möglich wäre, da der Fahrer die Lenkrichtung selbst kontrollieren kann.The devices known from the prior art for determining the angle of a rotatable component, in particular a steering shaft of a motor vehicle, do not work redundantly, so that it is easier for an entire steering unit to fail. A failure of the steering unit is particularly serious in the case of autonomous vehicles. In fact, the autonomous vehicle can no longer be operated if the determination of the angular position of the steering unit is no longer sufficiently reliable, while at least one emergency operation would still be possible with the manually steered vehicle, since the driver can control the steering direction himself.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Anordnung bereitzustellen, welche eine erhöhte Sicherheit bei der Winkelbestimmung eines drehbaren Bauteils, insbesondere einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, aufweist. Insbesondere soll die Ausfallsicherheit einer Sensoranordnung für eine absolute Winkelbestimmung in Multiturn-Anwendungen, also bei Drehwinkeln größer 360°, gesteigert werden.Based on the prior art, the object of the present invention is to provide an arrangement which has increased reliability when determining the angle of a rotatable component, in particular a steering shaft of a motor vehicle. In particular, the failure safety of a sensor arrangement for absolute angle determination in multiturn applications, that is to say at angles of rotation greater than 360 °, is to be increased.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Sensoranordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved by a sensor arrangement according to the attached claim 1.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung dient der Erfassung einer absoluten Winkelposition eines sich entlang einer Achse erstreckenden Lenkelements. Die Sensoranordnung umfasst dazu in an sich bekannter Weise eine Platine, welche im Betriebszustand an dem Lenkelement angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung ein mit dem Lenkelement koaxial ausgerichtetes und drehfest verbundenes Hauptzahnrad sowie zwei Zusatzzahnräder. An jedem der beiden Zusatzzahnräder ist ein Primärsensor ausgebildet bzw. angeordnet. Im einfachsten Fall ist der Primärsensor als elektrisch leitfähiger Bereich am Zusatzzahnrad gebildet, dessen Position durch die Drehung der Zusatzzahnräder in einem Messfeld verändert wird. Die Zusatzzahnräder stehen mit dem Hauptzahnrad in Eingriff. Die beiden Zusatzzahnräder weisen eine unterschiedliche Zahnanzahl, insbesondere eine um einen Zahn unterschiedliche Zahnanzahl auf. Die beiden Zusatzzahnräder wirken jeweils mit dem an dem Lenkelement angeordneten Hauptzahnrad zusammen, sodass eine Drehbewegung übertragen und abhängig vom Zahnverhältnis übersetzt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Zahnanzahl der Zusatzzahnräder kommt das Nonius-Prinzip zur Anwendung und eine Bestimmung des absoluten Winkels des Hauptzahnrades und damit des Lenkelements ist möglich. Der Primärsensor generiert eine Messgröße, insbesondere in Form einer Positionsänderung. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung einen mit dem Primärsensor zusammenwirkenden ersten Sekundärsensor, der die Messgröße erfasst und ein von dieser abhängiges Sensorsignal generiert. Der erste Sekundärsensor ist dem Primärsensor gegenüberliegend und beabstandet zu diesem auf der Platine angeordnet. Im einfachsten Fall wird der erste Sekundärsensor durch eine dem jeweiligen Primärsensor zugeordnete Sender- und Empfängerspule gebildet, die sich auf der Platine parallel zum Zusatzzahnrad befinden.The sensor arrangement according to the invention is used to detect an absolute angular position of a steering element extending along an axis. For this purpose, the sensor arrangement comprises, in a manner known per se, a circuit board which is arranged on the steering element in the operating state. Furthermore, the sensor arrangement comprises a main gearwheel which is coaxially aligned with the steering element and connected in a rotationally fixed manner, as well as two additional gearwheels. A primary sensor is formed or arranged on each of the two additional gearwheels. In the simplest case, the primary sensor is formed as an electrically conductive area on the additional gear, the position of which is changed by the rotation of the additional gear in a measuring field. The auxiliary gears mesh with the main gear. The two additional gears have a different number of teeth, in particular a number of teeth that is different by one tooth. The two additional gearwheels each work together with the main gearwheel arranged on the steering element, so that a rotary movement is transmitted and translated depending on the tooth ratio. Due to the different number of teeth on the additional gearwheels, the Nonius principle is used and the absolute angle of the main gearwheel and thus the steering element can be determined. The primary sensor generates a measured variable, in particular in the form of a change in position. Furthermore, the sensor arrangement comprises a first secondary sensor which interacts with the primary sensor and which detects the measured variable and generates a sensor signal that is dependent on it. The first The secondary sensor is arranged opposite the primary sensor and at a distance from it on the circuit board. In the simplest case, the first secondary sensor is formed by a transmitter and receiver coil assigned to the respective primary sensor, which are located on the circuit board parallel to the additional gear.

Erfindungsgemäß weist die Sensoranordnung einen zweiten Sekundärsensor auf, der ebenfalls auf der Platine angeordnet ist. Der zweite Sekundärsensor arbeitet vollständig unabhängig von dem ersten Sekundärsensor, sodass eine bevorzugt vollständig redundante Erfassung der absoluten Winkelposition des Lenkelements ermöglicht wird. Der zweite Sekundärsensor wertet dieselbe Messgröße desselben Primärsensors aus, wie der erste Sekundärsensor. Die angestrebte Redundanz ist damit in Bezug auf den Sekundärsensor gegeben, nicht jedoch hinsichtlich des Primärsensors. Mittels des zweiten Sekundärsensors ist, unter Verwendung der erfassten Messgrößen des ersten Sekundärsensors, eine Überprüfung der Plausibilität sowie der Kreuzplausibilität möglich.According to the invention, the sensor arrangement has a second secondary sensor, which is also arranged on the circuit board. The second secondary sensor works completely independently of the first secondary sensor, so that a preferably completely redundant detection of the absolute angular position of the steering element is made possible. The second secondary sensor evaluates the same measured variable from the same primary sensor as the first secondary sensor. The desired redundancy is therefore given with regard to the secondary sensor, but not with regard to the primary sensor. The second secondary sensor can be used to check the plausibility and cross-plausibility using the measured variables recorded by the first secondary sensor.

Bevorzugt ist der Primärsensor ein elektrisch leitfähiger Materialabschnitt, welcher auf dem Zusatzzahnrad aufgebracht ist. Alternativ bevorzugt ist der Primärsensor so ausgebildet, dass das Zusatzzahnrad selber den Primärsensor bildet, also selber in einem Bereich aus elektrisch leitfähigem Material besteht. Alternativ kann der Primärsensor durch einen magnetischen bzw. magnetisierbaren Bereich am jeweiligen Zusatzzahnrad gebildet sein.The primary sensor is preferably an electrically conductive material section which is applied to the additional gear. Alternatively, the primary sensor is preferably designed in such a way that the additional gear itself forms the primary sensor, that is to say itself consists of electrically conductive material in an area. Alternatively, the primary sensor can be formed by a magnetic or magnetizable area on the respective additional gear.

Bevorzugt umfasst der erste Sekundärsensor eine erste Spuleneinheit und der zweite Sekundärsensor eine zweite Spuleneinheit.The first secondary sensor preferably comprises a first coil unit and the second secondary sensor comprises a second coil unit.

Die Spuleneinheiten weisen vorzugsweise jeweils eine Senderspule und zwei Empfängerspulen auf. Alternativ können zwei Spuleneinheit eine gemeinsame Senderspule und jeweils zwei Empfängerspulen umfassen.The coil units preferably each have a transmitter coil and two receiver coils. Alternatively, two coil units can comprise a common transmitter coil and two receiver coils each.

Weiterhin bevorzugt umfassen der erste Sekundärsensor und der zweite Sekundärsensor jeweils eine Verarbeitungseinheit, welche jeweils ein Messsignal aus den erfassten Messgrößen generiert.Furthermore, the first secondary sensor and the second secondary sensor preferably each comprise a processing unit, which each generates a measurement signal from the recorded measurement variables.

Der erste Sekundärsensor und gegebenenfalls der zweite Sekundärsensor sind alternativ als Magnetfeldsensoren ausgebildet.The first secondary sensor and possibly the second secondary sensor are alternatively designed as magnetic field sensors.

Gegenüber den bekannten Systemen und Anordnungen ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung redundant gestaltet, sodass bei Ausfall nur eines der beiden Sekundärsensoren weiterhin eine absolute Winkelposition des Lenkelements bestimmt werden kann und z. B. ein autonomes Fahrzeug weiterhin lenken und navigieren kann.Compared to the known systems and arrangements, the sensor arrangement according to the invention is designed redundantly so that if only one of the two secondary sensors fails, an absolute angular position of the steering element can still be determined and z. B. can continue to steer and navigate an autonomous vehicle.

Die Sensoranordnung dient vorzugsweise dem Bestimmen der absoluten Winkelposition bei einem Multiturn des Lenkelements, wobei ausgehend von einer Nullstellung eine Drehung um mindestens +/- 360° erfolgt. Bevorzugt dient die Sensoranordnung der Bestimmung eines absoluten Winkels im Bereich von +/-900°.The sensor arrangement is preferably used to determine the absolute angular position during a multiturn of the steering element, with a rotation of at least +/- 360 ° starting from a zero position. The sensor arrangement is preferably used to determine an absolute angle in the range of +/- 900 °.

Vorzugsweise umfasst die Sensoranordnung weiterhin eine Auswerteeinheit zur Auswertung der von den Sekundärsensoren erfassten Messgrößen.The sensor arrangement preferably further comprises an evaluation unit for evaluating the measured variables recorded by the secondary sensors.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

  • 1 eine erste Querschnittsansicht eine einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit dargestellten Zusatzzahnrädern; und
  • 2 eine zweite Ansicht der in 1 gezeigten Sensoranordnung ohne die Zusatzzahnräder.
Further advantages and details of the present invention emerge from the following description of preferred embodiments with reference to the drawing. Show it:
  • 1 a first cross-sectional view of one embodiment of a sensor arrangement according to the invention with illustrated additional gears; and
  • 2 a second view of the in 1 Sensor arrangement shown without the additional gears.

1 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung, welche koaxial auf einem Lenkelement in Form einer Lenkwelle 01 angeordnet ist. Die Sensoranordnung dient der Erfassung einer absoluten Winkelposition der sich entlang einer Achse erstreckenden Lenkwelle 01. Insbesondere werden Lenkwinkel der Größenordnung +/- 900° eines Multiturns der Lenkwelle 01 erfasst. Die Sensoranordnung umfasst eine scheibenförmige Platine 02, die koaxial, drehfest an der Lenkwelle 01 angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung ein Hauptzahnrad 03, welches koaxial, drehfest an der Lenkwelle 01 angeordnet ist. Ebenso umfasst die Sensoranordnung zwei mit dem Hauptzahnrad 03 zusammenwirkende Zusatzzahnräder 04. Die Zusatzzahnräder 04 besitzen unterschiedliche Zahnanzahlen, sodass eine von dem Hauptzahnrad 03 übertragene Drehbewegung von den Zusatzzahnrädern 04 entsprechend den Zahnverhältnissen übersetzt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Zahnanzahl der Zusatzzahnräder 04 kann das Nonius-Prinzip zur Anwendung kommen, sodass eine Bestimmung des absoluten Winkels der Lenkwelle 01 möglich ist. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of a sensor arrangement according to the invention, which is coaxially mounted on a steering element in the form of a steering shaft 01 is arranged. The sensor arrangement is used to detect an absolute angular position of the steering shaft extending along an axis 01 . In particular, steering angles of the order of magnitude +/- 900 ° of a multiturn of the steering shaft 01 recorded. The sensor arrangement comprises a disk-shaped circuit board 02 , which are coaxial, non-rotatably on the steering shaft 01 is arranged. Furthermore, the sensor arrangement comprises a main gear 03 , which is coaxial, non-rotatable on the steering shaft 01 is arranged. The sensor arrangement also includes two with the main gear 03 cooperating auxiliary gears 04 . The additional gears 04 have different numbers of teeth, so one of the main gear 03 transmitted rotary motion from the auxiliary gears 04 is translated according to the tooth ratios. Due to the different number of teeth on the additional gears 04 the vernier principle can be used, so that a determination of the absolute angle of the steering shaft 01 is possible.

Weiterhin umfasst die Sensoranordnung zwei Primärsensoren 06, die im dargestellten Beispiel jeweils durch einen Abschnitt aus einem elektrische leitfähigen Material am Zusatzzahnrad 04 gebildet sind. Weiterhin umfasst die Sensoranordnung einen esten und einen zweiten Sekundärsensor 07, 08, die jeweils aus einer ersten bzw. zweiten Spuleneinheit 09, 10 unter den Zusatzzahnrädern 04 (in 2 gezeigt) und jeweils einer ersten bzw. zweiten Verarbeitungseinheit 11, 12 in Form einer Sensorschaltung bestehen. Somit weist die Sensoreinheit einen ersten Sekundärsensor 07 und einen zweiten Sekundärsensor 08 auf. Die Spuleneinheiten 09, 10 umfassen jeweils eine Senderspule und eine Empfängerspule. Die beiden Sekundärsensoren 07, 08 sind auf der Platine 02 den Primärsensoren 06 gegenüberliegend angeordnet und wirken mit diesen zusammen. Die Spuleneinheiten 09,10 generieren ein Anregungssignal und erfassen die von den Primärsensoren 06 erzeugten Messgrößen, d.h. die Drehung des jeweiligen Zusatzzahnrads 04. Die Verarbeitungseinheit 11, 12 generiert aus den erfassten Messgrößen ein Messsignal.The sensor arrangement also includes two primary sensors 06 , in the example shown, each by a section made of an electrically conductive material on the additional gear 04 are formed. Furthermore, the sensor arrangement comprises a first and a second secondary sensor 07 , 08 , each consisting of a first and a second coil unit 09 , 10 under the auxiliary gears 04 (in 2 shown) and in each case a first and second processing unit 11 , 12th exist in the form of a sensor circuit. Thus, the sensor unit has a first secondary sensor 07 and a second secondary sensor 08 on. The coil units 09 , 10 each include a transmitter coil and a receiver coil. The two secondary sensors 07 , 08 are on the board 02 the primary sensors 06 arranged opposite one another and interact with them. The coil units 09 , 10 generate an excitation signal and record it from the primary sensors 06 generated measured variables, ie the rotation of the respective additional gear 04 . The processing unit 11 , 12th generates a measurement signal from the measured variables.

Der zweite Sekundärsensor 08 dient der redundanten von dem ersten Sekundärsensor 07 wenigstens teilweise unabhängigen Erfassung der absoluten Winkelposition des Lenkelements.The second secondary sensor 08 serves the redundant of the first secondary sensor 07 at least partially independent detection of the absolute angular position of the steering element.

Aufgrund der Redundanz an Sekundärsensoren 07, 08 und der Erfassung der Winkelgröße kann die Sensoranordnung bei Ausfall eines Sekundärsensors 07 oder 08 weiter einwandfrei arbeiten. Es besteht eine Ausfallsicherheit. Zur Auswertung der durch die Sekundärsensoren 07, 08 erfassten Messdaten, weist die Sensoreinheit weiterhin eine gemeinsame Auswerteeinheit 13 auf, beispielsweise einen Mikroprozessor.Due to the redundancy on secondary sensors 07 , 08 and the detection of the angular size can be done by the sensor arrangement in the event of failure of a secondary sensor 07 or 08 continue to work flawlessly. There is a failure safety. For the evaluation of the secondary sensors 07 , 08 acquired measurement data, the sensor unit also has a common evaluation unit 13th on, for example a microprocessor.

2 zeigt eine zweite Ansicht der in 1 gezeigten Sensoranordnung. Abweichend zu der in 1 gezeigten Sensoranordnung zeigt die 2 die unter den Zusatzzahnrädern 04 auf der Platine 02 angeordneten Spuleneinheiten 09, 10. Die Zusatzzahnräder 04 sind in 2 nicht gezeigt. Weiterhin wird in der 2 verdeutlicht, dass der erste Sekundärsensor 07 und der zweite Sekundärsensor 08 jeweils die ihnen zugeordnete erste bzw. zweit Spuleneinheit 09, 10 umfassen, jeweils umfassend mindestens eine eigene Empfängerspule sowie eine eigene oder eine gemeinsame Senderspule, sodass zwei unabhängig arbeitende Sekundärsensoren gebildet sind. Im dargestellten Beispiel umfasst der erste Sekundärsensor 07 die erste Verarbeitungseinheit 11 und der zweite Sekundärsensor 08 die zweite Verarbeitungseinheit 12. 2 shows a second view of the in 1 sensor arrangement shown. In contrast to the in 1 The sensor arrangement shown shows the 2 those under the auxiliary gears 04 on the board 02 arranged coil units 09 , 10 . The additional gears 04 are in 2 Not shown. Furthermore, in the 2 shows that the first secondary sensor 07 and the second secondary sensor 08 in each case the first or second coil unit assigned to them 09 , 10 comprise, each comprising at least one dedicated receiver coil and one dedicated or one common transmitter coil, so that two independently operating secondary sensors are formed. In the example shown, the first secondary sensor comprises 07 the first processing unit 11 and the second secondary sensor 08 the second processing unit 12th .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

0101
LenkwelleSteering shaft
0202
Platinecircuit board
0303
HauptzahnradMain gear
0404
ZusatzzahnradAuxiliary gear
0505
--
0606
PrimärsensorPrimary sensor
0707
erster Sekundärsensorfirst secondary sensor
0808
zweiter Sekundärsensorsecond secondary sensor
0909
erste Spuleneinheitfirst coil unit
1010
zweite Spuleneinheitsecond coil unit
1111
erste Verarbeitungseinheitfirst processing unit
1212th
zweite Verarbeitungseinheitsecond processing unit
1313th
AuswerteeinheitEvaluation unit

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19506938 A1 [0002]DE 19506938 A1 [0002]
  • EP 2180296 [0003]EP 2180296 [0003]

Claims (7)

Sensoranordnung zur Erfassung einer absoluten Winkelposition eines sich entlang einer Achse erstreckenden Lenkelements (01), umfassend eine an dem Lenkelement (01) angeordnete Platine (02), ein mit dem Lenkelement (01) koaxiales, drehfest verbundenes Hauptzahnrad (03) und zwei mit dem Hauptzahnrad (03) zusammenwirkende Zusatzzahnräder (04) mit unterschiedlicher Zahnanzahl, wobei an jedem der Zusatzzahnräder (04) ein Primärsensor (06) ausgebildet ist, und wobei auf der Platine (02) mit dem Primärsensor (06) zusammenwirkende erste Sekundärsensoren (07) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Primärsensoren (06) zusammenwirkende zweite Sekundärsensor (08) auf der Platine (02) angeordnet sind, welche der redundanten, vom ersten Sekundärsensor (07) unabhängigen Erfassung der absoluten Winkelposition des Lenkelements (01) dienen.Sensor arrangement for detecting an absolute angular position of a steering element (01) extending along an axis, comprising a plate (02) arranged on the steering element (01), a main gear (03) coaxial with the steering element (01) and non-rotatably connected, and two with the Main gear (03) cooperating auxiliary gears (04) with different numbers of teeth, a primary sensor (06) being formed on each of the auxiliary gears (04), and first secondary sensors (07) cooperating with the primary sensor (06) being arranged on the board (02) are, characterized in that second secondary sensors (08) cooperating with the primary sensors (06) are arranged on the board (02), which are used for the redundant detection of the absolute angular position of the steering element (01) independent of the first secondary sensor (07). Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sekundärsensor (07) eine erste Spuleneinheit (09) umfasst und der zweite Sekundärsensor eine zweite Spuleneinheit (10) umfasst.Sensor arrangement according to Claim 1 , characterized in that the first secondary sensor (07) comprises a first coil unit (09) and the second secondary sensor comprises a second coil unit (10). Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spuleneinheit (09, 10) zwei Empfängerspulen und eine Senderspule umfasst.Sensor arrangement according to Claim 2 , characterized in that each coil unit (09, 10) comprises two receiver coils and one transmitter coil. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärsensoren (06) durch jeweils einen an oder in den beiden Zusatzzahnrädern (04) angeordneten elektrisch leitfähigen Materialabschnitt gebildet sind.Sensor arrangement according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the primary sensors (06) are each formed by an electrically conductive material section arranged on or in the two additional gearwheels (04). Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Bestimmen der absoluten Winkelposition bei einem Multiturn des Lenkelements (01) ausgebildet ist, wobei ausgehend von einer Nullstellung eine Drehung um mindestens +/- 360° erfolgt.Sensor arrangement according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that it is designed to determine the absolute angular position during a multiturn of the steering element (01), with a rotation of at least +/- 360 ° starting from a zero position. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sekundärsensor (07) eine erste Verarbeitungseinheit (11) und der zweite Sekundärsensor (08) eine zweite Verarbeitungseinheit (12) umfasst.Sensor arrangement according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the first secondary sensor (07) comprises a first processing unit (11) and the second secondary sensor (08) comprises a second processing unit (12). Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung weiterhin eine Auswerteeinheit (13) umfasst.Sensor arrangement according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the sensor arrangement further comprises an evaluation unit (13).
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