DE10328753A1 - Device for measuring the handlebar travel of a motor vehicle steering system - Google Patents

Device for measuring the handlebar travel of a motor vehicle steering system Download PDF

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges einer Kraftfahrzeuglenkung, die eine Lenkbetätigungseinrichtung und eine damit wirkverbundene Lenkstange aufweist, die im wesentlichen linear bewegbar ist und über weitere Elemente, wie Spurstange und Spurstangenhebel, die Räder in eine gewünschte Stellung verschwenkt, werden im Bereich der Lenkstange ein oder mehrere Felderzeugungsmittel vorgesehen, die ein kunststoffgebundenes permanentmagnetisches Material als Werkstoff und einen Magnetfeldlinienverlauf und/oder Magnetfeldstärkeverlauf nach dem Nonius-Prinzip aufweisen, und dass benachbart zu der Lenkstange mindestens ein Sensormodul ortsfest angeordnet ist, das mindestens einen Magnetfeldsensor und mindestens einen Sensorschaltkreis aufweist und das den Magnetfeldlinienverlauf bzw. Magnetfeldstärkeverlauf in weiterverarbeitbare Ausgangssignale umformt, die eine lineare Wegänderung bzw. die Stellung der Lenkstange in Richtung ihrer Längsachse anzeigen.In a device for measuring the handlebar travel of a motor vehicle steering system, which has a steering actuation device and a handlebar operatively connected to it, which is essentially linearly movable and, via further elements, such as tie rod and tie rod lever, the wheels are pivoted into a desired position, in the area of the handlebar or several field generating means are provided which have a plastic-bound permanent magnetic material as material and a magnetic field line course and / or magnetic field strength course according to the vernier principle, and that at least one sensor module is arranged in a stationary manner adjacent to the handlebar, which has at least one magnetic field sensor and at least one sensor circuit, and that converts the magnetic field line course or magnetic field strength course into further processable output signals which indicate a linear path change or the position of the handlebar in the direction of its longitudinal axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges einer Kraftfahrzeuglenkung, die eine Lenkbetätigungseinrichtung und eine damit wirkverbundene Lenkstange aufweist, die im wesentlichen linear bewegbar ist und über weitere Elemente, wie Spurstange und Spurstangenhebel, die Räder in eine gewünschte Stellung verschwenkt.The invention relates to a device for measuring the handlebar travel of a motor vehicle steering system a steering actuator and has a handlebar operatively connected thereto which is substantially is linearly movable and over other elements, such as tie rod and tie rod lever, the wheels in one desired Position pivoted.

Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen Servolenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenkhandrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Die Lenkstange ist hier meist als eine Zahnstange ausgebildet (Zahnstangen-Servolenkung).Today's motor vehicles, in particular Passenger cars are usually equipped with hydraulic power steering systems equipped, where a steering handwheel mechanically with the steerable vehicle wheels is forcibly coupled. The handlebar is here mostly as a rack trained (rack and pinion power steering).

Ferner sind Fahrzeuglenkungen bekannt, bei denen die Lenkbetätigungseinrichtung und die gelenkten Fahrzeugräder nur über eine Regelstrecke gekoppelt sind und wobei eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkhandrad und den Fahrzeugrädern nicht mehr vorliegt. Die lenkbaren Fahrzeugräder werden dann durch ein elektromechanisches Stellaggregat verstellt, welches die Lenkstange linear bewegt und über weitere Elemente, wie Spurstange und Spurstangenhebel, die Räder in die gewünschte Stellung verschwenkt (elektromechanische Lenkung).Vehicle steering systems are also known where the steering actuator and the steered vehicle wheels only over a controlled system are coupled and wherein a mechanical connection no longer exists between the steering handwheel and the vehicle wheels. The steerable vehicle wheels are then adjusted by an electromechanical actuator, which moves the handlebar linearly and via other elements such as tie rod and Tie rod arm, the wheels in the desired position swiveled (electromechanical steering).

Zur Messung der Stellung der Fahrzeugräder kann die Lage der Lenkstange bzw. der Lenkstangenteile – bei einer geteilten Lenkstange – im Stellaggregat oder Achslenkmodul ermittelt werden.To measure the position of the vehicle wheels can the position of the handlebar or the handlebar parts - at one split handlebar - in the actuator or axle steering module can be determined.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges einer Kraftfahrzeuglenkung bereitzustellen, der sicher und zuverlässig arbeitet.The object of the invention is a Device for measuring the handlebar travel of a motor vehicle steering system to provide that works safely and reliably.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is due to the characteristics the independent claims solved. Particularly advantageous refinements are specified in the subclaims.

Der Begriff „Lenkstange" ist erfindungsgemäß sehr weit aufzufassen und umfasst z.B. einteilige Lenkstangen sowie die Teile von mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen, Lenkstangen.According to the invention, the term “handlebar” is very broad and includes e.g. one-piece handlebars and parts of multi-part, especially two-part, handlebars.

Nach der Erfindung ist es demnach wesentlich, dass im Bereich der Lenkstange ein oder mehrere Felderzeugungsmittel vorgesehen sind, die ein kunststoffgebundenes permanentmagnetisches Material als Werkstoff und einen Magnetfeldlinienverlauf und/oder Magnetfeldstärkeverlauf nach dem Nonius-Prinzip aufweisen. Benachbart zu der Lenkstange ist mindestens ein Sensormodul ortsfest angeordnet, das mindestens einen Magnetfeldsensor und mindestens einen Sensorschaltkreis aufweist und das den Magnetfeldlinienverlauf bzw. Magnetfeldstärkeverlauf in weiterverarbeitbare Ausgangssignale umformt, die eine lineare Wegänderung bzw, die Stellung der Lenkstange in Richtung ihrer Längsachse anzeigen.According to the invention it is accordingly essential that in the area of the handlebar one or more field generating means are provided which are a plastic-bonded permanent magnetic Material as material and a magnetic field line course and / or Magnetic field strength curve according to the vernier principle. Is adjacent to the handlebar at least one sensor module arranged stationary, the at least one Magnetic field sensor and at least one sensor circuit and that the magnetic field line course or magnetic field strength course converted into further processable output signals, which are linear path change or, show the position of the handlebar in the direction of its longitudinal axis.

In Nachbarschaft zu der Lenkstange bedeutet hier direkt neben oder um die Lenkstange herum mit einem bestimmten Abstand. Vorzugsweise ist das Sensormodul in einem Abstand von 0 bis ca. 2 mm ortsfest angeordnet. Damit ist eine sichere, aber berührungslose Sensierung gewährleistet. Der Begriff „ortsfest" bedeutet hier, dass das Sensormodul – auch bei einer Lenkbewegung – immer am selben Ort bleibt, während die Lenkstange eine Linearbewegung bei einer Lenkungsbetätigung durchführt.In the neighborhood of the handlebar means right next to or around the handlebar with one certain distance. The sensor module is preferably at a distance from 0 to approx. 2 mm fixed. This is a safe, but non-contact Sensation guaranteed. The term "stationary" here means that the sensor module - too with a steering movement - always stays in the same place while the handlebar performs a linear movement when the steering is actuated.

Der Nonius wird zur Absolutmessung des Wegs auf dem kunststoffgebundenen permanentmagnetischen Material aufgebracht, d.h. aufmagnetisiert. Hiermit ist gemeint, dass das Felderzeugungsmittel mit zwei oder mehr Spuren magnetisiert wird, die aus magnetischen Polen in einem festen Abstand zueinander bestehen. Durch die Wahl unterschiedlicher Polabstände der mehreren Spuren, kann das Produkt der Polabstände als messbare Länge ermittelt werden.The vernier becomes an absolute measurement of the way on the plastic-bonded permanent magnetic material upset, i.e. magnetized. This means that Field generating agent is magnetized with two or more tracks consist of magnetic poles at a fixed distance from each other. By choosing different pole distances of the multiple tracks, the product of the pole distances as a measurable length be determined.

Die Auswertung dieser Spuren erfolgt vorteilhaft durch mindestens einen Sensor pro Spur. Durch geeignete Polabstände und Spurenanzahl wird der gesamte Spurstangenweg analog erfasst.These traces are evaluated advantageous with at least one sensor per track. By suitable pole distances and the number of tracks, the entire tie rod path is recorded analogously.

Erfindungsgemäß erstrecken sich das oder die Felderzeugungsmittel entlang der Längsachse der Lenkstange und sind formschlüssig mit der Lenkstange verbunden.According to the invention, the or the extend Field generating means along the longitudinal axis of the handlebar and are form-fitting connected to the handlebar.

Es ist vorgesehen, dass die formschlüssige Verbindung hergestellt ist durch Anpassen eines länglichen Felderzeugungsmittels an einem zumindest annähernd kreisförmigen Querschnitt der Lenkstange. Dazu wird das Felderzeugungsmittel mit vorzugsweise einem zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Querschnitt in eine axiale Ausnehmung der Lenkstange eingepasst. Mit anderen Worten ist die Lenkstange eine im wesentlichen zylinderförmige Stange und das Felderzeugungsmittel ein im wesentlichen hohlzylinderförmiges Rohr, das außerhalb der Lenkstange angeordnet ist und die sich vorzugsweise mindestens über die Länge erstreckt, die die Lenkstange bei Vollausschlag in beide Richtungen bewegt wird.It is envisaged that the positive connection is made by adapting an elongated field generating means at least approximately circular Cross section of the handlebar. For this, the field generating agent is included preferably at least approximately hollow cylindrical Cross section fitted into an axial recess of the handlebar. In other words, the handlebar is a substantially cylindrical rod and the field generating means is a substantially hollow cylindrical tube, the outside the handlebar is arranged and which is preferably at least over the Length extends the handlebar is moved in both directions at full deflection.

Nach der Erfindung wird die formschlüssige Verbindung mit dem Felderzeugungsmittel dann vorzugsweise hergestellt durch Umgeben, insbesondere Umspritzen bzw. Aufspritzen einer Schicht oder Umwickeln, der Lenkstange mit dem Felderzeugungsmittel in Form eines pulverförmigen, kunststoffgebundenen permanentmagnetischen Werkstoffs. Das „Umspritzen" oder „Aufspritzen" bedeutet hier einen Vorgang, bei dem der pulverförmige, kunststoffgebundene permanentmagnetische Werkstoff auf die Oberfläche der Lenkstange aufgebracht wird mittels eines anisotropen Spritzprozesses und einer entweder gleichzeitigen oder anschließenden Magnetisierung. Durch diese Maßnahme kann der permanentmagnetische Werkstoff technisch relativ einfach auf die Lenkstange aufgebracht und aufmagnetisiert werden, wobei eine sichere Verbindung zwischen Werkstoff und Lenkstange möglich ist.According to the invention, the positive connection then preferably produced with the field generating means Surrounded, in particular overmolding or spraying on a layer or wrapping the handlebar with the field generating means in the form a powdery, plastic-bonded permanent magnetic material. The "overmolding" or "spraying" here means a process where the powdery, plastic-bound permanent magnetic material on the surface of the Handlebar is applied using an anisotropic spraying process and either simultaneous or subsequent magnetization. By This measure the permanent magnetic material can be technically relatively simple are applied to the handlebar and magnetized, whereby a secure connection between the material and the handlebar is possible.

Erfindungsgemäß wird mindestens ein magnetoresistiver Magnetfeldsensor eingesetzt. Es werden demnach Sensoren verwendet, die nach dem AMR-Prinzip arbeiten und den anisotropen magnetoresistiven Effekt nutzen.According to the invention, at least one magnetoresistive Magnetic field sensor used. Accordingly, sensors are used that work on the AMR principle and the anisotropic magnetoresistive Use effect.

Nach der Erfindung ist das Sensormodul ortsfest an einem Achslenkmodul oder einem an ein Achslenkmodul angeordneten Träger angeordnet, wobei das Sensormodul vorzugsweise mechanisch lösbar mit dem Achslenkmodul bzw. dem Träger verbunden ist.According to the invention, the sensor module is stationary arranged on an axle steering module or on an axle steering module carrier arranged, the sensor module preferably being mechanically detachable with the axle steering module or the carrier connected is.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mindestens zwei Magnetfeldsensoren vorgesehen sind, wodurch eine redundante Funktion gewährleistet wird und wobei die mindestens zwei Magnetfeldsensoren entweder das Magnetfeld eines gemeinsamen Felderzeugungsmittel abgreifen oder einige bzw. alle Sensoren das Magnetfeld eines jeweils einem Magnetfeldsensor eigens zugeordneten Felderzeugungsmittel abgreifen. Die redundante Funktion kann entweder vollredundant, teilredundant oder auch zwei- bzw. mehrfach redundant sein, so dass bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion eines Sensors oder eines Sensorschaltkreises ein doppelt vorhandenes Element die Funktion des ausgefallenen oder fehlerhaften Elementes übernimmt oder dessen Fehlfunktion erkennt und ggf. an eine Überwachungseinrichtung weitermeldet.According to the invention it is provided that at least Two magnetic field sensors are provided, creating a redundant one Function guaranteed is and wherein the at least two magnetic field sensors either that Tapping the magnetic field of a common field generating means or some or all sensors the magnetic field of a magnetic field sensor tap specially assigned field generating means. The redundant function can either be fully redundant, partially redundant or also two or be multiple redundant, so that in the event of a failure or malfunction of a sensor or a sensor circuit is a duplicate Element takes over the function of the failed or faulty element or recognizes its malfunction and, if necessary, to a monitoring device further reports.

ES ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Sensormodul ringförmig um die Lenkstange angeordnet ist.ES is provided according to the invention that the sensor module is ring-shaped is arranged around the handlebar.

Nach der Erfindung ist die Lenkstange – bzw. das Antriebsmodul der Lenkstange zum Verschwenken der Räder – mit dem Lenkhandrad nicht hydraulisch und/oder mechanisch verbunden, sondern nur durch eine elektrische Verbindungsleitung (Steer-by-wire-Lenkung). Vorzugsweise ist insbesondere im Fall einer Steer-by-wire-Lenkung für jedes lenkbare Rad jeweils eine unabhängige erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist, die vorzugsweise selbst redundant ausgeführt ist.According to the invention, the handlebar - or that Handlebar drive module for swiveling the wheels - with the Steering handwheel not hydraulically and / or mechanically connected, but only through an electrical connection line (steer-by-wire steering). Preferably, in particular in the case of steer-by-wire steering for every steerable Wheel each an independent device according to the invention is provided, which is preferably designed itself redundant.

Die Erfindung wird vorzugsweise für eine elektromechanische Lenkung verwendet.The invention is preferably for an electromechanical Steering used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges ist anhand von Abbildungen 1 bis 4 beispielhaft näher dargestellt.The device according to the invention for measuring the handlebar travel is based on figures 1 to 4 illustrated in more detail by way of example.

Es zeigen:Show it:

1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges einer elektromechanischen Fahrzeuglenkung in einer schematischen Darstellung, 1 the inventive device for measuring the handlebar path of an electromechanical vehicle steering in a schematic representation,

2 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Längsschnitts durch die Lenkstange im Bereich des Sensormoduls, 2 2 shows a schematic, perspective illustration of a longitudinal section through the handlebar in the area of the sensor module,

3 das in 2 gezeigte Sensormodul in einer vergrößerten Darstellung, und 3 this in 2 shown sensor module in an enlarged view, and

4 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch die Lenkstange im Bereich des Sensormoduls in einer vergrößerten Darstellung. 4 a schematic representation of a longitudinal section through the handlebar in the area of the sensor module in an enlarged view.

1 zeigt eine elektromechanische Fahrzeuglenkung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges in schematischer Darstellung. Der Fahrer betätigt das Lenkhandrad 23 oder ein ähnliches Bedienelement, z.B. einen Sidestick, mit dem er seinen Fahrtrichtungswunsch vorgeben kann. Der Fahrtrichtungswunsch wird durch Sensoren redundant erfasst und einer Zentralsteuereinheit 14 mitgeteilt. Über einen Betätigungskraftsimulator 18 erhält der Fahrer eine haptische Rückwirkung bei der Lenkbetätigung. Dieser vorzugsweise elektromechanische Betätigungskraftsimulator 18 wird von der Zentralsteuereinheit 14 gesteuert. Der Fahrerwunsch wird in der Zentralsteuereinheit 14 ausgewertet, in einen Lenkwinkel (Sollwert) für ein Stellaggregat 13 umgerechnet und dem Stellaggregat über Datenübertragungsleitungen 16,17 zugeführt. Das Stellaggregat 13 verschwenkt dann durch eine Bewegung der Lenkstange 15 die Räder 19a, 19b nach Maßgabe des Fahrerwunsches. 1 shows an electromechanical vehicle steering with the inventive device for measuring the handlebar path in a schematic representation. The driver operates the steering wheel 23 or a similar control element, e.g. a sidestick, with which he can specify his direction of travel. The direction of travel request is recorded redundantly by sensors and a central control unit 14 communicated. Via an actuation force simulator 18 the driver receives haptic feedback when the steering is actuated. This preferably electromechanical actuation force simulator 18 is from the central control unit 14 controlled. The driver's request is in the central control unit 14 evaluated, in a steering angle (setpoint) for an actuator 13 converted and the actuator via data transmission lines 16 . 17 fed. The actuator 13 then pivoted by movement of the handlebar 15 the wheels 19a . 19b according to the driver's request.

Der aktuelle Istwert der Radstellung der lenkbaren Räder wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges mit einem Sensormodul 22 ermittelt, das magnetisch wirksame Bereiche in einem der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeordneten, auf oder in der Lenkstange 15 angeordneten, kunststoffgebundenen Magnetpulver abtastet und in weiterverarbeitbare Ausgangssignale umformt. Die Ausgangssignale, die eine lineare Wegänderung dx 20 bzw. die Stellung der Lenkstange 15 innerhalb des elektromechanischen Achslenkmoduls 13 in Richtung ihrer Längsachse anzeigen, werden über die Datenübertragungsleitung 21 der Zentralsteuereinheit 4 zugeführt. Vorzugsweise wird bei dieser Art der Messung ein redundantes Systemkonzept realisiert. Daher weist auch das Achslenkmodul 13 zwei unabhängige Motormodule zur Längsverstellung der Lenkstange 15 auf. Auch die Elektronikeinheiten der Motormodule sind redundant ausgeführt. Fällt ein Stellaggregat und/oder Elektronikeinheit aus, so übernimmt das noch intakte Motormodul/Elektronikeinheit die Lenkfunktion. Der Lenkstangenweg wird dabei redundant durch das Sensormodul 22 erfasst.The current actual value of the wheel position of the steerable wheels is determined by a device according to the invention for measuring the handlebar travel with a sensor module 22 determined, the magnetically effective areas in one of the device according to the invention, on or in the handlebar 15 arranged, plastic-bonded magnetic powder is scanned and converted into further processable output signals. The output signals, the linear path change dx 20 or the position of the handlebar 15 within the electromechanical axle steering module 13 display in the direction of their longitudinal axis are via the data transmission line 21 the central control unit 4 fed. A redundant system concept is preferably implemented in this type of measurement. Therefore, the axle steering module also points 13 two independent motor modules for longitudinal adjustment of the handlebar 15 on. The electronic units of the motor modules are also redundant. If an actuator and / or electronics unit fails, the motor module / electronics unit, which is still intact, takes over the steering function. The handlebar travel is redundant through the sensor module 22 detected.

In den 2 bis 4 ist die Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges dargestellt. 2 zeigt die Lenkstange im Bereich des Sensormoduls in einer perspektivischen Ansicht, 3 das Sensormodul und 4 die Lenkstange im Bereich des Sensormoduls in einem Längsschnitt.In the 2 to 4 the device for measuring the handlebar travel is shown. 2 shows the handlebar in the area of the sensor module in a perspective view, 3 the sensor module and 4 the handlebar in the area of the sensor module in a longitudinal section.

Hier wie in den folgenden Abbildungen sind dieselben Bauteile auch mit denselben Bezugszeichen versehen.Here as in the following pictures the same components are also provided with the same reference numerals.

Die Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges nach der Erfindung weist ein Sensormodul 2, eine Elektronikeinheit 6, und ein die Lenkstange 3 umgebendes kunststoffgebundenes Magnetpulver 4 auf, das innerhalb eines Schutzrohres 5 angeordnet ist. Dabei ist die Elektronikeinheit 6 in das Sensormodul 2 direkt integriert. Das kunststoffgebundene Magnetpulver 4 ist vorteilhaft in die Lenkstange 3 eingearbeitet.The device for measuring the handlebar travel according to the invention has a sensor module 2 , an electronic unit 6 , and a the handlebar 3 surrounding plastic-bonded magnetic powder 4 on that inside a protective tube 5 is arranged. Here is the electronics unit 6 into the Sensormo dul 2 directly integrated. The plastic-bonded magnetic powder 4 is beneficial in the handlebar 3 incorporated.

Die Wegmessung erfolgt über eine Relativbewegung zwischen Sensoren, vorzugsweise MR-Sensoren 7, und Magnetstreifen 8, die auf dem kunststoffgebundenen Magnetpulver 4 aufgebracht sind.The distance measurement takes place via a relative movement between sensors, preferably MR sensors 7 , and magnetic stripes 8th that are on the plastic-bonded magnetic powder 4 are upset.

Die Lenkstange 3 ist so ausgeführt, dass das kunststoffgebundene Magnetpulver 4 in ihr integriert werden kann. Vorzugsweise wird das kunststoffgebundene Magnetpulver 4 in Form einer Matte um die Lenkstange 3 gelegt und mit ihr verklebt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Lenkstange von einem Käfig umgeben ist, der mit dem kunststoffgebundenen Magnetpulver 4 ausgespritzt wird.The handlebar 3 is designed so that the plastic-bonded magnetic powder 4 can be integrated into it. The plastic-bonded magnetic powder is preferably used 4 in the form of a mat around the handlebar 3 laid and glued to it. In an alternative embodiment, the handlebar is surrounded by a cage that contains the plastic-bonded magnetic powder 4 is sprayed out.

Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Magneten, insbesondere MTS-Magneten, wird der Querschnitt der Lenkstange 3 nur geringfügig verändert. Dadurch kann die Lenkstange 3 in kleineren Dimensionen ausgeführt werden bzw. sie bietet mehr Sicherheit.In contrast to the magnets used so far, in particular MTS magnets, the cross section of the handlebar 3 changed only slightly. This allows the handlebar 3 run in smaller dimensions or it offers more security.

Das Sensormodul 2 besteht aus einer ringförmigen Platine 9, die radial zur Lenkstange 3 positioniert wird. Vorzugsweise werden die MR-Sensoren 7 direkt (senkrecht) auf die Platine 9 aufgebracht. Um einen auftretenden Fehler eindeutig zu erkennen und dabei das Messsystem funktionsfähig zu erhalten, werden pro aufgebrachten Magnetstreifen-Nonius 10 zwei MR-Sensoren benötigt. Vorzugsweise sind die beiden Sensoren zu einem zusammengefasst. Dadurch ergeben sich Bauraumvorteile.The sensor module 2 consists of an annular plate 9 that are radial to the handlebar 3 is positioned. The MR sensors are preferred 7 directly (vertically) on the board 9 applied. In order to clearly identify an error that occurs and to keep the measuring system functional, each magnetic strip vernier is applied 10 two MR sensors required. The two sensors are preferably combined into one. This results in advantages in terms of installation space.

Die für die MR-Sensoren 7 benötigte Elektronik 6 ist vorzugsweise auf derselben Platine 9 aufgebracht. Dies kann zwischen den Sensoren 7 und/oder auf der Rückseite der Platine 9 geschehen.The one for the MR sensors 7 required electronics 6 is preferably on the same board 9 applied. This can happen between the sensors 7 and / or on the back of the board 9 happen.

Vorzugsweise wird die Platine 9 mit den darauf aufgebrachten MR-Sensoren 7 und der Elektronik 6 von einem Kunststoffgehäuse 11 umgeben. In dem Kunststoffgehäuse 11 sind zwei Schnittstellen vorzusehen, um eine redundante Kontaktierung der MR-Sensoren 7 bzw. deren Elektronik 6 zu ermöglichen. Dies geschieht vorzugsweise über zwei Steckerleisten 12 , die radial um 180° versetzt angeordnet sind. Das Sensormodul wird vorzugsweise mit einem Klemmmechanismus zu versehen. Dadurch wird eine axiale Arretierung des Sensormoduls 2 in der EML ermöglicht.Preferably the board 9 with the MR sensors attached to it 7 and electronics 6 from a plastic case 11 surround. In the plastic case 11 two interfaces are to be provided to ensure redundant contacting of the MR sensors 7 or their electronics 6 to enable. This is preferably done via two connector strips 12 , which are arranged radially offset by 180 °. The sensor module is preferably provided with a clamping mechanism. This will axially lock the sensor module 2 enabled in the EML.

Auf das kunststoffgebundene Magnetpulver 4 werden Magnetstreifen 8 in Form von Nonien mit unterschiedlichem Magnetpolarisierungsabstand aufgebracht. Vorzugsweise wird dies mit einem Aufmagnetisierungskopf erreicht, der einmal über die komplette Lenkstange 3 hinwegfährt.On the plastic-bonded magnetic powder 4 become magnetic stripes 8th applied in the form of nonies with different magnetic polarization distances. This is preferably achieved with a magnetizing head that extends over the entire handlebar 3 away travels.

Für ein absolutes Wegmesssystem und einen Hub von 160 mm werden vorteilhaft 3 Nonien aufgebracht. Dadurch kann an jeder Stelle die Position eindeutig festgestellt werden. Durch Aufbringung von insgesamt vorzugsweise 6 Nonien wird das Messsystem redundant ausgeführt. Das bedeutet, das bei einer eventuell auftretenden Störung das Wegmesssystem funktionsbereit bleibt.For an absolute position measuring system and a stroke of 160 mm are advantageous 3 nonies applied. This allows the position at any point be clearly identified. By applying a total of preferably 6 nonies, the measuring system is designed redundantly. That means that with one possible malfunction the position measuring system remains operational.

Vorzugsweise ist nach der Aufmagnetisierung die Lenkstange 3 und das kunststoffgebundene Magnetpulver 4 mit einem Schutz zu versehen. Dies kann in Form eines Schutzrohres 5 geschehen, das über die Lenkstange 3 geschoben und mir ihr verklebt wird.The handlebar is preferably after the magnetization 3 and the plastic-bonded magnetic powder 4 to be protected. This can take the form of a protective tube 5 done that over the handlebar 3 pushed and glued to me.

Durch die Verwendung von kunststoffgebundenem Magnetpulver 4 gegenüber bisher verwendeten vier MTS-Magneten, wird der Querschnitt der Lenkstange 3 nur geringfügig verändert.Through the use of plastic-bonded magnetic powder 4 compared to four MTS magnets used so far, the cross section of the handlebar 3 changed only slightly.

Durch die Erfindung kann vorteilhaft eine höhere Sicherheit erlangt werden bei gleichzeitig einem vergleichsweise geringem Gewicht der Vorrichtung.The invention can be advantageous a higher one Security can be achieved with a comparative at the same time light weight of the device.

Durch die Kalibrierung der Nulllage des Wegmesssystems über eine Software kann das System ferner mit relativ großen Fertigungstoleranzen und ohne Einstellmöglichkeiten gefertigt werden. Zudem kann die elektromechanische Lenkung zuerst gefügt und verbaut werden. Denn eine Kalibrierung der Nulllage ist zu jeder Zeit ohne großen Aufwand möglich.By calibrating the zero position of the position measuring system software can also operate the system with relatively large manufacturing tolerances and without setting options are manufactured. In addition, the electromechanical steering can first added and be installed. Because a calibration of the zero position is for everyone Time without big Effort possible.

Durch Integration der Elektronik 6 in das Sensormodul 2 entfallen externe Elektronikeinheiten. Hierdurch ergeben sich Bauraumvorteile.By integrating the electronics 6 into the sensor module 2 there is no need for external electronic units. This results in advantages in terms of installation space.

Durch die kompakte Bauform des Sensormoduls mit radial zur Lenkstange angeordneten Sensoren sind keine Überstände am Sensorgehäuse nötig, die z.B. durch eine Verwendung von axial eingebauten MTS-Sensoren entstehen. Hierdurch ergeben sich weitere Bauraumvorteile.Due to the compact design of the sensor module With sensors arranged radially to the handlebar, no protrusions on the sensor housing are necessary e.g. through the use of axially installed MTS sensors. This results in further advantages in terms of installation space.

Bei einer radialen Anordnung der MR-Sensoren 7 sind deren Sensorköpfe vorzugsweise auf die Rotationsachse der Lenkstange ausgerichtet. Dadurch ist das Wegmesssystem gegen äußere Störeinflüsse unempfindlich.With a radial arrangement of the MR sensors 7 the sensor heads are preferably aligned with the axis of rotation of the handlebar. As a result, the position measuring system is insensitive to external interference.

Durch doppelt redundant ausgeführte MR-Sensoren 7 ist eine Fehlererkennung möglich. Zudem bleibt das System bei einem auftretenden Fehler funktionsbereit.Through double redundant MR sensors 7 error detection is possible. In addition, the system remains operational in the event of an error.

Es ist ebenso denkbar, mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Bewegung der Lenkstange zu messen und dieses Signal als ein die Stellung der Lenkbetätigungseinrichtung, insbesondere des Lenkrades, repräsentierendes Eingangssignal für eine Fahrzeugregelungsanlage, insbesondere eine Fahrdynamikregelung ESP, zu verwenden.It is also conceivable to use the device according to the invention measure the motion of the handlebar and this signal as a the position of the steering actuator, especially the steering wheel Input signal for a vehicle control system, in particular a vehicle dynamics control ESP to use.

Claims (10)

Vorrichtung zum Messen des Lenkstangenweges einer Kraftfahrzeuglenkung, die eine Lenkbetätigungseinrichtung und eine damit wirkverbundene Lenkstange aufweist, die im wesentlichen linear bewegbar ist und über weitere Elemente, wie Spurstange und Spurstangenhebel, die Räder in eine gewünschte Stellung verschwenkt, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Lenkstange ein oder mehrere Felderzeugungsmittel vorgesehen sind, die ein kunststoffgebundenes permanentmagnetisches Material als Werkstoff und einen Magnetfeldlinienverlauf und/oder Magnetfeldstärkeverlauf nach dem Nonius-Prinzip aufweisen, und dass benachbart zu der Lenkstange mindestens ein Sensormodul ortsfest angeordnet ist, das mindestens einen Magnetfeldsensor und mindestens einen Sensorschaltkreis aufweist und das den Magnetfeldlinienverlauf bzw. Magnetfeldstärkeverlauf in weiterverarbeitbare Ausgangssignale umformt, die eine lineare Wegänderung bzw. die Stellung der Lenkstange in Richtung ihrer Längsachse anzeigen.Device for measuring the handlebar travel of a motor vehicle steering system, which has a steering actuation device and a handlebar operatively connected to it, which is essentially linearly movable and swivels the wheels into a desired position via further elements, such as tie rod and tie rod lever, characterized in that in the region of the handlebar one or more field generating means are provided, which are a plastic-bound permanent magnetic Have material as material and a magnetic field line course and / or magnetic field strength course according to the vernier principle, and that at least one sensor module is fixedly arranged adjacent to the handlebar, which has at least one magnetic field sensor and at least one sensor circuit and which converts the magnetic field line course or magnetic field strength course into further processable output signals , which indicate a linear path change or the position of the handlebar in the direction of its longitudinal axis. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Felderzeugungsmittel sich entlang der Längsachse der Lenkstange erstrecken und formschlüssig mit der Lenkstange verbunden ist.Device according to claim 1, characterized in that the or the field generating means extend along the longitudinal axis of the handlebar and form-fitting is connected to the handlebar. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung hergestellt ist durch Einpassen eines länglichen Felderzeugungsmittels mit vorzugsweise einem zumindest annähernd hohlzylinderförmigen Querschnitt in eine axiale Ausnehmung der Lenkstange.Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the positive connection is made by fitting an elongated field generating means preferably with an at least approximately hollow cylindrical cross section in an axial recess in the handlebar. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung hergestellt ist durch Umgeben, vorzugsweise Umspritzen oder Umwickeln, der Lenkstange mit dem kunststoffgebundenen permanentmagnetischen Felderzeugungsmittel in Form eines pulverförmigen Werkstoffs.Device according to claim 2 or 3, characterized in that that the positive Connection is made by surrounding, preferably injection molding or wrapping the handlebar with the plastic-bound permanent magnetic field generating means in the form of a powdery material. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor magnetoresistiv ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the magnetic field sensor is magnetoresistive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormoduls ortsfest an einem Achslenkmodul oder einem an ein Achslenkmodul angeordneten Träger angeordnet ist, wobei das Sensormodul vorzugsweise mechanisch lösbar mit dem Achslenkmodul bzw. dem Träger verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the sensor module is stationary on an axle steering module or a is arranged on an axle steering module arranged carrier, wherein the Sensor module preferably mechanically detachable with the axle steering module or the carrier connected is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Magnetfeldsensoren vorgesehen sind, wodurch eine redundante Funktion gewährleistet wird und wobei die mindestens zwei Magnetfeldsensoren entweder das Magnetfeld eines gemeinsamen Felderzeugungsmittel abgreifen oder einige bzw. alle Sensoren das Magnetfeld eines jeweils einem Magnetfeldsensor eigens zugeordneten Felderzeugungsmittel abgreifen.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that at least two magnetic field sensors are provided, whereby guarantees a redundant function is and wherein the at least two magnetic field sensors either the magnetic field a common field generating means or some or all sensors the magnetic field of a respective magnetic field sensor tap specially assigned field generating means. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul ringförmig um die Lenkstange angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the sensor module is ring-shaped is arranged around the handlebar. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkstange mit dem Lenkhandrad nicht hydraulisch und/oder mechanisch verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the handlebar with the steering handwheel is not hydraulic and / or is mechanically connected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkung eine elektromechanische Lenkung ist.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the steering is electromechanical steering.
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