DE19604657C1 - Lenkwinkelsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug.

Bekannt sind Lenkwinkelsensoren mit Lichtschranken und Codierblenden.

Aus der DE 41 28 159 A1 ist ein Drehwinkelsensor bekannt, bei dem das Prinzip der Induktivi­ tätsänderung durch Abstandänderung zwischen einer Magnethülse und einer Spule verwendet wird. Bei diesem Drehwinkelsensor wird durch eine sich über die gesamte Länge des Meßweges erstreckende Spule ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt, das von der Magnethülse beeinflußt wird. Die Erzeugung des Magnetfeldes erfordert eine hohe Energie. Außerdem ist eine solche Anordnung an einer Lenkspin­ del schwer praktikabel.

Die US 51 19 302 beschreibt einen Lenkwinkelsensor mit einem auf der Lenkspindel spindelartig verschiebbaren Eisenkern, dessen Längsverschiebung durch Induktionsspulen gemessen wird. Der da­ durch in Axialrichtung der Lenkspindel erforderliche Bauraum steht nicht zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung ist eine analoge Messung des Lenkwinkels mit hoher Auflösung und klein­ räumigem Sensor.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Lenkwinkelsensor gelöst, auf dessen Lenk­ spindel ein weichmagnetischer Ring mit in Umfangsrichtung veränderlichem Querschnitt angeordnet ist und an dessen Lenkspindelgehäuse mindestens ein induktiver Sensor mit einem Luftspalt derart auf den Ring ausgerichtet ist, daß sich der Ring bei der Drehung der Lenkspindel innerhalb des Luftspaltes be­ wegt und die Induktivität des Sensors beeinflußt.

In wirkungsmäßiger Umkehr ist auf dessen Lenkspindelgehäuse ein weichmagnetischer Ring mit in Umfangsrichtung veränderlichem Querschnitt angeordnet und an dessen Lenkspindel mindestens ein induktiver Sensor mit einem Luftspalt derart auf den Ring ausgerichtet, daß sich der Ring bei der Dre­ hung der Lenkspindel innerhalb des Luftspaltes bewegt und die Induktivität des Sensors beeinflußt.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als eine analoge Messung mit einer kleinen Induktionsspule und hoher Auflösung möglich ist.

Die Veränderung der Induktivität wird in einfacher Weise dadurch verwirklicht, daß der Ring eine in Umfangsrichtung sich ändernde radiale Dicke aufweist.

Eine hohe Winkelauflösung wird dadurch erzielt, daß die radiale Dicke des Rings über den vollen Umfangsbogen zunimmt und abnimmt. Im Einzelnen nimmt die Dicke jeweils über einen Umfangsbogen von 180° gleichmäßig zu und ab.

Zur eindeutigen Erkennung des Umfangswinkels und der Drehrichtung st vorgesehen, daß über den Umfang des Rings verteilt mehrere induktive Sensoren angeordnet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert, in denen darstel­ len:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Lenkwinkelsensor,

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Ansicht und

Fig. 3 eine Kennlinie.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung einen Lenkwinkelsensor, bei dem ein noch in Einzelheiten zu erläuternder weichmagnetischer Ring 1 an einem Halter 8 von der Lenkspindel 9 ge­ halten ist. Ein Träger 2 sitzt am Lenkspindelgehäuse, z. B. am Mantelrohr.

Der Träger 2 weist in einer Stirnfläche einen kreisringförmigen Schlitz 3 mit gleichförmigem Querschnitt auf, in dem der weichmagnetische Ring 1 Platz findet. Über den Umfang des Schlitzes 3 verteilt sind mehrere induktive Sensoren 4 angeordnet. Jeder Sensor 4 umfaßt einen C-förmigen Kern 5, dessen Mittelsteg eine Spule 6 trägt. Die Polflächen des Kerns 5 stehen einander unter Bildung eines Spaltes gegenüber. Innerhalb des Spaltes bewegt sich der weichmagnetische Ring 1.

Der weichmagnetische Ring 1 besteht aus Eisen und hat einen über den Umfang veränderlichen Querschnitt. Im einfachsten Fall werden die Umfangslinien des Rings durch zwei exzentrisch zueinander angeordnete Kreise verwirklicht, so daß die radiale Dicke und damit der Querschnitt über 180° gleich­ förmig zunimmt und über weitere 180° entsprechend abnimmt. Damit ändert sich der magnetische Wi­ derstand des Magnetspaltes und die Induktivität des Sensors in Abhängigkeit von der Drehung des Rings.

Fig. 3 zeigt eine Kennlinie, wobei die gemessene Induktivität in Abhängigkeit vom Drehwinkel angegeben ist. Der Kurvenverlauf läßt sich durch Änderung der radialen Dicke bzw. des Querschnitts beeinflussen. Die Meßempfindlichkeit erlaubt eine hohe Winkelauflösung. Eine Winkelauflösung von weniger als 1° ist ohne weiteres möglich.

Ein induktiver Sensor allein liefert keine eindeutige Messung, da ein Induktivitätswert jeweils zwei Umfangswinkeln zugeordnet ist. Die mehreren induktiven Sensoren erlauben eine eindeutige Er­ kennung des Umfangswinkel im Bereich von 0 bis 360° und eine Erkennung der Drehrichtung.

Claims (6)

1. Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug, auf dessen Lenkspindel ein weichmagnetischer Ring (1) mit in Umtangsrichtung veränderlichem Querschnitt angeordnet ist und an dessen Lenkspindelgehäuse mindestens ein induktiver Sensor (4) mit einem Luftspalt derart auf den Ring (1) ausgerichtet ist, daß sich der Ring bei der Drehung der Lenkspindel innerhalb des Luftspaltes bewegt und die Induktivität des Sensors be­ einflußt.

2. Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug, auf dessen Lenkspin­ delgehäuse ein weichmagnetischer Ring (1) mit in Umfangsrichtung ver­ änderlichem Querschnitt angeordnet ist und an dessen Lenkspindel min­ destens ein induktiver Sensor (4) mit einem Luftspalt derart auf den Ring (1) ausgerichtet ist, daß sich der Ring bei der Drehung der Lenk­ spindel innerhalb des Luftspaltes bewegt und die Induktivität des Sen­ sors beeinflußt.

3. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ring (1) eine in Umfangsrichtung sich ändernde radiale Dicke aufweist.

4. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dicke des Rings (1) über den vollen Umfangsbogen zunimmt und abnimmt.

5. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeweils über einen Umfangsbogen von 180° gleichmäßig zunimmt und abnimmt.

6. Lenkwinkelsensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Rings (1) verteilt mehrere induktive Sensoren (4) angeordnet sind.