DE19836666C1 - Lenkwinkelsensor - Google Patents

Lenkwinkelsensor

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Abstract

Ein Lenkwinkelsensor 1 zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Sensoreinheit S¶1¶ zum Erfassen der Lenkwinkelstellung des Lenkrades innerhalb eines Winkelsegments des gesamten Lenkraddrehbereichs, wobei der Rotor 2 dieser Sensoreinheit S¶1¶ an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelt ist, ist dadurch bestimmt, daß der Lenkwinkelsensor 1 eine an die Bewegung des Rotors 2 der ersten Sensoreinheit S¶1¶ in einer getrieblichen Untersetzung gekoppelte zweite Sensoreinheit S¶2¶ aufweist, die zum Erfassen der Winkelstellung über den gesamten Drehwinkelbereich des Lenkrades hinweg vorgesehen ist, und die Drehachse des Rotors 12 der zweiten Sensoreinheit S¶2¶ rechtwinklig zur Drehachse des Rotors 2 der ersten Sensoreinheit S¶1¶ angeordnet ist und die statorseitig elektronischen Komponenten E, L; 15, 16 der beiden Sensoreinheiten S¶1¶, S¶2¶ auf einem gemeinsamen Schaltungsträger 10 angeordnet sind, wobei die Komponenten E, L der ersten Sensoreinheit S¶1¶ in die eine und die Komponenten 15, 16 der zweiten Sensoreinheit S¶2¶ in die entgegengesetzte Richtung von dem Schaltungsträger 10 abragend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Erfassens von Lenkwinkeln bei Kraftfahrzeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Lenkwin­ kelsensor zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Sensoreinheit zum Erfassen der Lenkwin­ kelstellung des Lenkrades innerhalb eines Winkelsegments aus dem ge­ samten Lenkraddrehbereich, wobei der Rotor dieser Sensoreinheit an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelt ist und der Lenkwinkelsensor eine an die Bewegung des Rotors der ersten Sensoreinheit in einer ge­ trieblichen Untersetzung gekoppelte zweite Sensoreinheit aufweist, die zum Erfassen der Winkelstellung über den gesamten Drehwinkelbereich des Lenkrades hinweg vorgesehen ist, und wobei die statorseitigen elek­ tronischen Komponenten der beiden Sensoreinheiten auf einem gemein­ samen Schaltungsträger angeordnet sind.
Der Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkeleinschlag bei Kraftfahrzeugen wird benötigt, um mit diesem Wert etwa ein Fahrdynamikregelsystem beauf­ schlagen zu können. Ein solches Fahrdynamikregelsystem erhält neben dem genannten Lenkwinkelwerten weitere Meßdaten, etwa die Raddreh­ zahl oder die Drehung des Kraftfahrzeuges um seine Hochachse. Benötigt werden zum einen der absolute Lenkwinkeleinschlag und zum anderen die Lenkgeschwindigkeit, damit diese Werte zusammen mit den anderen erfaßten Daten durch das Fahrdynamikregelsystem ausgewertet und zum Steuern von Aktoren, beispielsweise der Bremsen und/oder des Motor­ managements umgesetzt werden können.
Ein optoelektronischer Lenkwinkelsensor ist beispielsweise aus der DE 40 22 837 A1 bekannt. Der in diesem Dokument offenbarte Lenkwinkelsen­ sor besteht aus zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Elementen - einer Lichtquelle und einem Zeilensensor - sowie einer zwi­ schen der Lichtquelle und dem Zeilensensor angeordneten Codescheibe, die drehfest mit der Lenkspindel verbunden ist. Als Zeilensensor ist eine CCD-Sensorzeile vorgesehen. Der Codegeber ist als Lichtschlitzscheibe ausgebildet und umfaßt als Codespur eine sich von innen nach außen vergrößernde Spirale. Über die Belichtung der Bildpunkte des Zeilensen­ sors bei einem bestimmten Lenkeinschlag kann ein Aufschluß über den tatsächlichen Lenkwinkeleinschlag gewonnen werden.
Als Codierung ist bei dieser Codescheibe eine sich über 360° erstrecken­ de archimedische Spirale vorgesehen. Mit diesem Lenkwinkelsensor sind absolute Lenkradwinkelstellungen nur im Bereich der Codierung und somit nur im Bereich von 360° bestimmbar. Lenkräder von Kraftfahrzeugen las­ sen sich jedoch um weitaus mehr als 360° drehen. Ausgehend von einer Geradeausstellung der Räder und somit einer Nullstellung des Lenkwin­ kelsensors ist es erwünscht, den Lenkwinkel absolut in einem Winkelbe­ reich zu erfassen, der den gesamten Drehbereich des Lenkrades abdeckt. Bei dem vorbekannten Lenkwinkelsensor ist in diesem Zusammenhang lediglich eine Winkelsegmenterfassung möglich, nämlich im Bereich eines vollen Lenkradeinschlages von 180° nach rechts und entsprechend von 180° nach links ausgehend von der Nullstellung des Lenkwinkelsensors. Lenkräder von Kraftfahrzeugen können sich beispielsweise drei Lenkra­ dumdrehungen nach rechts und entsprechend drei Lenkradumdrehungen nach links ausgehend von der Nullstellung bewegen, so daß mit einem absolut messenden Lenkwinkelsensor 2160° erfaßbar sein müßten.
Lenkwinkelsensorsysteme werden im Bereich der Lenkspindel des Kraft­ fahrzeuges angeordnet. Der in diesem Bereich zum Einbau eines solchen Lenkwinkelsensorsystems vorhandene Einbauraum ist sowohl in Achs­ richtung und insbesondere auch in radialer Richtung beschränkt. Aus die­ sem Grunde ist man bemüht, derartige Lenkwinkelsensorsysteme an vor­ handene Module, etwa die Wickelfederkassette anzubinden oder darin zu integrieren. Dies ist in vielen Fällen nur dann möglich, wenn der Lenkwin­ kelsensor eine möglichst geringere radiale Erstreckung aufweist.
Aus der DE 44 09 892 A1 ist ein weiterer Lenkwinkelsensor bekannt, der eine zweite Sensoreinheit aufweist. Der Rotor der zweiten Sensoreinheit wird von dem Rotor der ersten Sensoreinheit in einer getrieblichen Unter­ setzung angetrieben, wobei vorgesehen ist, daß der Rotor der zweiten Sensoreinheit über den gesamten Drehbereich hinweg maximal um 360° bewegt wird. Die getriebliche Kopplung erfolgt bei diesem Gegenstand nach Art eines Planetengetriebes, so daß die Rotoren der beiden Sen­ soreinheiten konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die statorseitigen elektronischen Komponenten der beiden Sensoreinheiten sind auf einem gemeinsamen Schaltungsträger angeordnet. Um die gewünschte getrieb­ liche Untersetzung zu erzeugen, ist es notwendig, daß das Planetenrad eine gewisse Größe aufweisen muß. Bei einem gesamten Lenkraddrehbe­ reich von beispielsweise vier Umdrehungen muß die Untersetzung 4 : 1 ausgebildet sein. Die zur Realisierung des Lenkwinkelsensors benötigte radiale Erstreckung ist aus diesem Grunde entsprechend groß, so daß eine Anordnung dieses Lenkwinkelsensors in einem Lenksäulenmodul nicht ohne weiteres möglich ist.
Aus der DE 196 01 965 A1 ist ein weiterer Lenkwinkelsensor bekannt, bei dem zur Rundenzählung dem Rotor der ersten Sensoreinheit ein Schritt­ schaltwerk in der gleichen Ebene zugeordnet ist, dessen Winkelstellung durch eine zweite Sensoreinheit detektierbar ist. Auch bei diesem Lenk­ winkelsensor ist die radiale Erstreckung durch die beiden sich addieren­ den Durchmesser der Rotoren der beiden Sensoreinheiten bestimmt. Der radial benötigte Einbauraum eines solchen Lenkwinkelsensors über­ schreitet oftmals den im Rahmen eines Lenksäulenmoduls zur Verfügung gestellten Raumes.
Ein weiterer Lenkwinkelsensor ist aus der EP 0 377 097 B1 bekannt ge­ worden. Gegenstand dieses Dokumentes ist ein Lenkwinkelsensor, der eine Winkelerfassung ausschließlich in einem Segment von 360° erlaubt. Eine Rundenzählung ist beim Gegenstand dieses Dokumentes nicht vor­ gesehen.
Ausgehend von der DE 44 09 892 A1 liegt der Erfindung daher die Aufga­ be zugrunde, einen gattungsgemäßen Lenkwinkelsensor weiter zu bilden, der in seiner radialen Erstreckung nur einen möglichst geringen Einbau­ raum benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehachse des Rotors der zweiten Sensoreinheit rechtwinklig zur Drehachse des Rotors der ersten Sensoreinheit angeordnet ist, wobei die Komponenten der ersten Sensoreinheit in die eine und die Komponenten der zweiten Sensoreinheit in die entgegengesetzte Richtung von dem Schaltungsträ­ ger abragend angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Lenkwinkelsensor besteht aus zwei Sensorein­ heiten, wobei eine erste Sensoreinheit mit ihrem Rotor an die Drehbewe­ gung der Lenkspindel unmittelbar gekoppelt ist. Mit dieser Sensoreinheit ist die Winkelstellung des Lenkrades innerhalb eines (Teil-)Winkel­ segmentes des gesamten Lenkraddrehbereiches bestimmbar. Dabei kann vorgesehen sein, daß das mit dieser Sensoreinheit abgetastete Winkel­ segment einer vollen Lenkradumdrehung (360°) entspricht. Ebenfalls kann vorgesehen sein, daß mit dieser Sensoreinheit lediglich Winkelsegmente erfaßt werden, die kleiner als 360° sind und deren Winkelgröße so be­ stimmt ist, daß ein ganzzahliges Vielfaches eines solchen Winkelseg­ mentes 360° ergibt. Das Auflösungsvermögen des Lenkwinkelsensors wird durch die Meßgenauigkeit dieser Sensoreinheit bestimmt. Dem Lenkwinkelsensor ist ferner eine zweite Sensoreinheit zugeordnet, wobei der Rotor der ersten Sensoreinheit den Rotor der zweiten Sensoreinheit in einer getrieblichen Untersetzung antreibt. Infolge des untersetzten Antrie­ bes des Rotors der zweiten Sensoreinheit bewegt sich dieser entspre­ chend der gewählten Untersetzung langsamer als der Rotor der ersten Sensoreinheit. Die getriebliche Untersetzung des Rotors der zweiten Sen­ soreinheit ist so gewählt, daß mit dieser Sensoreinheit innerhalb einer Drehbewegung seines Rotors um 360° der gesamte Lenkraddrehbereich erfaßbar ist. Bei einem gewünschten Erfassungsbereich von sechs vollen Lenkradumdrehungen wird der Rotor der zweiten Sensoreinheit ent­ sprecht maximal um 360° gedreht. Das Auflösungsvermögen bezüglich der Winkelstellung des Lenkrades ist naturgemäß bei der zweiten Sen­ soreinheit erheblich geringer, als bei der ersten Sensoreinheit. Die Be­ stimmung der absoluten Winkelstellung des Lenkrades innerhalb seines gesamten Drehbereiches erfolgt durch eine Bestimmung des Winkelseg­ mentes, in dem sich die Stellung des Lenkrades aktuell befindet, innerhalb seines gesamten Drehbereiches mit der zweiten Sensoreinheit sowie ei­ ner Bestimmung der absoluten Winkelstellung innerhalb dieses (bestimmten) Winkelsegmentes mit der ersten höher auflösenden Sen­ soreinheit.
Damit der erfindungsgemäße Lenkwinkelsensor den Anforderungen hin­ sichtlich des von dem Lenkwinkelsensor benötigten Einbauraumes ge­ nügt, ist vorgesehen, die Drehachse des Rotors der zweiten Sensoreinheit in einem rechten Winkel zur Drehachse des Rotors der ersten Sensorein­ heit anzuordnen. Diese Anordnung hat zur Folge, daß durch das Vorse­ hen der zweiten Sensoreinheit nicht nur die radiale Erstreckung des Lenkwinkelsensors denjenigen Systemen entspricht, die als erste Sen­ soreinheit eingesetzt werden bzw. eingesetzt sind, sondern auch daß die statorseitigen elektronischen Komponenten der beiden Sensoreinheiten auf einem gemeinsamen Schaltungsträger angeordnet werden können. Die elektronischen Komponenten der ersten Sensoreinheit ragen von dem Schaltungsträger, zweckmäßigerweise einer Platine, in die eine Richtung und die entsprechenden Komponenten der zweiten Sensoreinheit in die entgegengesetzte Richtung ab. Der erfindungsgemäße Lenkwinkelsensor benötigt nicht nur lediglich einen geringen Einbauraum, sondern es bedarf durch die Verwendung eines gemeinsames Schaltungsträgers für beide statorseitigen elektronischen Komponenten auch nur eines geringen Ma­ terialeinsatzes.
In einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Rotor der zweiten Sensoreinheit über ein Schrittschaltwerk angetrieben ist, welches Schritt­ schaltwerk zumindest eine dem antreibenden Rotor zugeordnete Schalt­ nocke und eine dem angetriebenen Rotor zugeordnete äußere, umlaufen­ de Verzahnung aufweist, wobei bei einer Drehung des antreibenden Ro­ tors um den Winkelbetrag des Eingreifens zweier aufeinander folgender Schaltnocken in die Verzahnung des angetriebenen Rotors dieser um zumindest einen Schaltschritt mit jeweils vorbestimmten Drehwinkel wei­ tergedreht wird. Bei der Verwendung eines Schrittschaltwerkes zum An­ treiben des Rotors der zweiten Sensoreinheit wird der Rotor nicht konti­ nuierlich, sondern nur schrittweise angetrieben. Folglich kann eine be­ stimmte Rotorstellung im Gegensatz zu einem bei einem kontinuierlichen Antrieb des Rotors der zweiten Sensoreinheit bestimmten Drehwinkelbe­ reich bei Einsatz eines Schrittschaltwerkes ein bestimmter Drehwinkel ei­ nem Winkelsegment des Rotors der ersten Sensoreinheit zugeordnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Sensoreinheit als eine optoelektronisch arbeitende Sensoreinheit ausgebildet. Als Codierung kann eine als Lichtschlitz ausgestaltete archimedische Spirale in der als Rotor dienenden Codescheibe vorgesehen sein. Ist zum Antrieb dieser Codescheibe ein Schrittschaltwerk vorgesehen, dann weist die Code­ scheibe umfänglich eine äußere Verzahnung auf. In diese Verzahnung greift ein an dem Rotor der ersten Sensoreinheit angeformter Stellzapfen zum Weiterdrehen der Codescheibe ein. Als photosensitives Element ist eine Sensorzeile vorgesehen, so daß die bei Verwendung eines Schritt­ schaltwerkes unterschiedliche Stellungen der Codescheibe zu einer Be­ lichtung unterschiedlicher Bildpunkte der Sensorzeile führen. In Abhän­ gigkeit von der Belichtung unterschiedlicher Bildpunkte der Sensorzeile bei unterschiedlichen Winkelstellungen des Lenkrades in seinem gesam­ ten Drehbereich erfolgt eine Zuordnung des von dem Rotor der ersten Sensoreinheit erfaßten Winkelsegmentes in Bezug auf den gesamten Lenkraddrehbereich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Un­ teransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispieles. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Ansicht eines Lenkwinkelsensors zum Bestimmen der ab­ soluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges im gesamten Lenkraddrehbereich,
Fig. 2 einen Schnitt in etwa entlang der Linie A-B der Fig. 1 und
Fig. 3 eine zum Teil schematisierte Draufsicht auf den Lenkwinkel­ sensor der Fig. 1 und 2 eingebaut in ein Lenksäulenmodul. Der in Fig. 1 gezeigte Lenkwinkelsensor 1 umfaßt zwei Sensoreinheiten S1 und S2. Die Sensoreinheit S1 ist nach Art eines optoelektronisch arbei­ tenden Gabelkopplers aufgebaut und besteht aus einem ringförmigen Segmentgeber 2, der an die Drehbewegung der Lenkspindel 3 gekoppelt ist, und einer bezüglich des Segmentgebers 2 ortsfesten Sende- und Empfangseinheit 4. Der Segmentgeber 2 stellt den Rotor und die Sende- Empfangseinheit 4 den Stator der Sensoreinheit S1 dar. Die Sende- Empfangseinheit 4 besteht aus sechs, mit einem bestimmten Winkelab­ stand voneinander angeordneten Lichtquellen L und entsprechend sechs den Lichtquellen L mit Abstand gegenüberliegenden photosensitiven Ele­ menten E. Zwischen den Lichtquellen L und photosensitiven Elementen E ist ein Bewegungsspalt 5 vorgesehen, in den ein mit Blendenabschnitten 6 versehener Blendenring des Segmentgebers 2 eingreift. Jeder Blenden­ abschnitt 6 weist unterschiedlich breite, voneinander beabstandete Blen­ denstücke 7, 8, 9 auf, die bei einer Drehung der Lenkspindel 3 und somit bei einer Drehung des Segmentgebers 2 durch den Bewegungsspalt 5 der Sende-Empfangseinheit 4 hindurchgeführt werden. Bei dem Durchführen eines Blendenabschnittes 6 durch den Bewegungsspalt 5 werden in Ab­ hängigkeit von der Ausbildung der Blendenstücke 7, 8, 9 unterschiedliche Lichtschranken der Sende-Empfangseinheit 4 unterbrochen, woraus sich die Winkelstellung des Segmentgebers 2 bezogen auf das durch die Sen­ de-Empfangseinheit 4 abgedeckte Winkelsegment ergibt. Bei dem in der Figur dargestellten Sensoreinheit S1 wird durch die Sende- Empfangseinheit 4 ein Winkelsegment von 72° erfaßt. Folglich sind als Blendenring fünf mit gleichem radialen Abstand zueinander angeordnete und gleichermaßen ausgebildete Blendenabschnitte 6 vorgesehen. Bei einer Drehung des Lenkrades um 360° wird dann das 72°-Winkelsegment fünfmal durchfahren, so daß jeder Winkelwert fünfmal erfaßt wird.
Die elektronischen Komponenten der Sende-Empfangseinheit 4, nämlich die Lichtquellen L und die photosensitiven Elemente E sind auf einer Pla­ tine 10 befestigt und elektrisch angeschlossen.
An den Blendenabschnitten 6 der Segmentgeber 2 sind nach unten zur Platine 10 abragend jeweils ein Stellzapfen 11 angeformt. Die Stellzapfen 11 stehen mit einer als Rotor dienenden Codescheibe 12 der Sensorein­ heit S2 im Eingriff. Die Codescheibe 12 weist umfänglich eine äußere Ver­ zahnung 13 auf, wobei die einzelnen Zähne der Verzahlung 13 soweit voneinander beabstandet sind, daß die Codescheibe 12 beim Eingreifen eines jeden Stellzapfens 11 um einen Zahn weiter bewegt wird. Die Codescheibe 12 wird somit von dem Segmentgeber 2 in einer Unterset­ zung schrittweise angetrieben. Die Drehachse der Codescheibe 12 ist rechtwinklig zur Drehachse des Segmentgebers 2 und somit zur Lenk­ spindel 3 angeordnet.
Die Sensoreinheit S2 ist ebenfalls als optoelektronische Sensoreinrichtung ausgebildet, wobei als Codierung in die Codescheibe 12 eine als Licht­ schlitz ausgebildete archimedische Spirale 14 eingebracht ist. Auf der ei­ nen Seite der Codescheibe 12 ist als Lichtquelle eine Line-Source-LED 15, auf der gegenüberliegenden Seite der Codescheibe 12 ist eine Sen­ sorzeile 16 angeordnet. Zwischen diesen beiden Elementen - Lichtquelle 15 bzw. Sensorzeile 16 - ist die Codescheibe 12 drehbar.
Die beschriebene Anordnung der Sensoreinheit S2 ergibt sich deutlicher aus dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt. Aus dieser Darstellung wird auch die Anordnung der Line-Source-LED 15 deutlich, welches so angeordnet ist, daß die emittierten Lichtstrahlen auf die photosensitive Oberfläche der Sensorzeile 16 gerichtet sind. Die Line-Source-LED 15 sowie die Sensor­ zeile 16 sind auf derselben Platine 10 montiert, auf der auch die elektroni­ schen Komponenten L, E der Sensoreinheit S1 angeordnet sind. Die elek­ tronischen Komponenten der beiden Sensoreinheiten S1 und S2 ragen in gegenüberliegenden Richtungen von der Platine ab.
Die Anzahl der Zähne der Verzahnung 13 der Codescheibe 12 ist so ge­ wählt, daß die Codescheibe 12 um 360° bewegt wird, wenn die Lenkspin­ del um sechs volle Umdrehungen gedreht wird. Durch die Weiterbewe­ gung der Codescheibe 12 beim Passieren jedes Blendenabschnittes 6 durch den Bewegungspalt 5 der Sende-Empfangseinheit 4 bewegt sich entsprechend auch die Codescheibe 12 mit der archimedischen Spirale 14, so daß in jeder Stellung unterschiedliche Bildpunkte der Sensorzeile 16 der Sensoreinheit 2 belichtet werden. Folglich ist die Stellung jedes Blendenabschnittes 6 des Segmentgebers 2 innerhalb des gesamten Er­ fassungsbereiches des Lenkwinkelsensors 1 (6 × 360°) durch Belichtung ganz bestimmter Bildpunkte der Sensorzeile 16 definiert. Selbst wenn bei einer Stromabstellung die Lenkwinkelstellung verändert wird und in einer anderen Lenkwinkelstellung eine erneute Strombeaufschlagung des Lenkwinkelsensors 1 erfolgt, kann ohne eine notwendige Initialisierung festgestellt werden, in welchem 72°-Winkelsegment sich die Lenkradstel­ lung befindet. Die Auflösung innerhalb des 72°-Segmentes erfolgt durch die Sensoreinheiten S1, welcher Winkel ebenfalls ohne eine Initialisierung ermittelbar ist.
In einer schematisierten Draufsicht ist der Lenkwinkelsensor 1 in Fig. 3 in ein Lenksäulenmodul 17 eingebaut dargestellt. Dabei entsprechen die in Fig. 3 verwendeten Bezugszeichen denjenigen der Fig. 1 und 2. Es ist erkennbar, daß durch die Ausgestaltung des Lenkwinkelsenors 1 mit zwei Sensoreinheiten S1, S2 in der erfindungsgemäßen Anordnung der benötigte Einbauraum in seiner radialen Erstreckung nicht vergrößert wird gegenüber herkömmlichen Lenkwinkelerfassungssystemen, die lediglich eine Sensoreinheit, etwa entsprechend der Sensoreinheit S1 verwenden.
Bezugszeichenliste
1
Lenkwinkelsensor
2
Segmentgeber
3
Lenkspindel
4
Sende-Empfangseinheit
5
Bewegungsspalt
6
Blendenabschnitt
7
Blendenstück
8
Blendenstück
9
Blendenstück
10
Platine
11
Stellzapfen
12
Codescheibe
13
Verzahnung
14
archimedische Spirale
15
Line-Source-LED
16
Sensorzeile
17
Lenkwinkelsäulenmodul
S1
Sensoreinheit
S2
Sensoreinheit
LLichtquelle
Ephotosensitiver Empfänger

Claims (5)

1. Lenkwinkelsensor zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Sensoreinheit (S1) zum Erfassen der Lenkwinkelstellung des Lenkrades innerhalb ei­ nes Winkelsegments aus dem gesamten Lenkraddrehbereich, wo­ bei der Rotor (2) dieser Sensoreinheit (S1) an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelt ist und der Lenkwinkelsensor (1) eine an die Bewegung des Rotors (2) der ersten Sensoreinheit (S1) in einer getrieblichen Untersetzung gekoppelte zweite Sensoreinheit (S2) aufweist, die zum Erfassen der Winkelstellung über den gesamten Drehwinkelbereich des Lenkrades hinweg vorgesehen ist, und wo­ bei die statorseitigen elektronischen Komponenten (E; L; 15, 16) der beiden Sensoreinheiten (S1, S2) auf einem gemeinsamen Schaltungsträger (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors (12) der zweiten Sensoreinheit (S2) rechtwinklig zur Drehachse des Rotors (2) der ersten Sensoreinheit (S1) angeordnet ist, wobei die Komponenten (E, L) der ersten Sen­ soreinheit (S1) in die eine und die Komponenten (15, 16) der zwei­ ten Sensoreinheit (S2) in die entgegengesetzte Richtung von dem Schaltungsträger (10) abragend angeordnet sind.
2. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) der zweiten Sensoreinheit (S2) über ein Schritt­ schaltwerk angetrieben ist, welches Schrittschaltwerk zumindest eine dem antreibenden Rotor (2) zugeordnete Schaltnocke (11) und eine dem angetriebenen Rotor (12) zugeordnete äußere, um­ laufende Verzahnung (13) aufweist, wobei bei einer Drehung des antreibenden Rotors (2) um den Winkelbetrag des Eingreifens zweier aufeinander folgender Schaltnocken (11) in die Verzahnung (13) des angetriebenen Rotors (12) dieser um zumindest einen Schaltschritt mit jeweils vorbestimmten Drehwinkel weitergedreht wird.
3. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Untersetzung zwischen dem Rotor (2) der ersten Sensoreinheit (S1) und dem Rotor (12) der zweiten Sensoreinheit (S2) dergestalt ausgelegt ist, daß innerhalb eines Drehwinkels des Rotors (12) der zweiten Sensoreinheit (S2) von kleiner 360° der ge­ samte Lenkwinkelbereich des Lenkrades erfaßbar ist.
4. Lenkwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Sensoreinheit (S2) eine optoelektro­ nisch arbeitende Sensoreinheit ist, die eine einen spiralförmigen Lichtschlitz (14) aufweisende, als Rotor dienende Codescheibe (12), ein die eine Seite der Codescheibe (12) mit Licht bestrahlende Lichtquelle (15) und ein zur Lichtquelle (15) auf der gegenüberlie­ genden Seite der Codescheibe (12) mit seiner sensitiven Oberflä­ che weisendes photosensitives Element, etwa eine Sensorzeile (16) umfaßt.
5. Lenkwinkelsensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Sensoreinheit (S1) eine optoelektro­ nisch arbeitende Sensoreinheit mit einer auf ein Winkelsegment begrenzten, als Gabelkoppler ausgebildeten und den Stator bilden­ den Sende-Empfangseinheit (4) und mit einem als Rotor dienenden Segmentgeber (2) enthaltend eine auf das von der Sende- Empfangseinheit (4) erfaßte Winkelsegment abgestimmte Anzahl an Blendenabschnitten (6) ist, an deren zum Schaltungsträger (10) weisenden Abschnitt als Schaltnocken ausgebildete Stellzapfen (11) angeformt sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19942323A1 (de) * 1999-09-06 2001-03-08 Pwb Ruhlatec Ind Prod Gmbh Verfahren zur Mehrfacherfassung optoelektronischer Signale und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10065229A1 (de) * 2000-12-27 2002-07-04 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh Lenkwinkelsensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4022837A1 (de) * 1990-07-18 1992-01-23 Morche Dirk W Dipl Ing Vorrichtung zur erzeugung eines elektrischen signales
EP0377097B1 (de) * 1988-11-02 1992-01-29 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug
DE4409892A1 (de) * 1994-03-23 1995-09-28 Bosch Gmbh Robert Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels
DE19601965A1 (de) * 1996-01-20 1997-07-24 Teves Gmbh Alfred Lenkwinkelsensor mit Umdrehungszählwerk

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0377097B1 (de) * 1988-11-02 1992-01-29 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug
DE4022837A1 (de) * 1990-07-18 1992-01-23 Morche Dirk W Dipl Ing Vorrichtung zur erzeugung eines elektrischen signales
DE4409892A1 (de) * 1994-03-23 1995-09-28 Bosch Gmbh Robert Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels
DE19601965A1 (de) * 1996-01-20 1997-07-24 Teves Gmbh Alfred Lenkwinkelsensor mit Umdrehungszählwerk

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19942323A1 (de) * 1999-09-06 2001-03-08 Pwb Ruhlatec Ind Prod Gmbh Verfahren zur Mehrfacherfassung optoelektronischer Signale und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ES2164615A1 (es) * 1999-09-06 2002-02-16 Pwb Ruhlatec Ind Prod Gmbh Procedimiento para deteccion multiple de señales optoelectronicas y dispositivo para la realizacion del procedimiento.
DE19942323B4 (de) * 1999-09-06 2007-03-01 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Drehwinkelsensor
DE10065229A1 (de) * 2000-12-27 2002-07-04 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh Lenkwinkelsensor

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