DE19838731C2

DE19838731C2 - Lenkwinkelsensor

Info

Publication number: DE19838731C2
Application number: DE1998138731
Authority: DE
Inventors: Kersten Rimke; Geb Flesch Markus
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: DE19838731A1

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 zwei Sensoreinheiten, deren erste zum Erfas sen der Winkelstellung des Lenkrades innerhalb eines Winkelsegments aus dem gesamten Lenkraddrehbereich vorgesehene Sensoreinheit an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelt ist und in einer getrieblichen Untersetzung über ein Schrittschaltwerk den Rotor der zweiten zum Er fassen der Winkelstellung des Lenkrades über seinen gesamten Drehwin kelbereich hinweg vorgesehenen Sensoreinheit antreibt, welches Schritt schaltwerk entlang des Umfanges des antreibenden Rotors zumindest eine Schaltnocke und entlang des Umfanges des angetriebenen Rotors mehrere Schaltnockenaufnahmen umfaßt, in welche Schaltnockenauf nahmen beim Weiterschalten des angetriebenen Rotors um einen Schritt eine Schaltnocke des antreibenden Rotors eingreift, sowie Drehsiche rungsmittel umfaßt, durch die eine Drehbewegung des angetriebenen Rotors außer durch Eingreifen der Schaltnocke des antreibenden Rotors in eine Schaltnockenaufnahme des angetriebenen Rotors verhindert ist.

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 solcher Lenkwinkelsensor ist aus der DE 196 01 965 A1 bekannt und umfaßt eine erste, an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelte Sen soreinheit, mit der die Lenkradstellung innerhalb von 360° erfaßbar ist. Eine zweite Sensoreinheit ist als Umdrehungszählwerk ausgelegt, deren Rotor durch den Rotor der ersten Sensoreinheit über ein Schrittschaltwerk angetrieben ist. Das Schrittschaltwerk umfaßt Mittel, mit denen eine Dreh sicherung des angetriebenen Rotors bewirkt ist, damit dieser seine Dreh winkelstellung zwischen zwei Schaltschritten nicht verändert. Zum Antrieb des Rotors des Umdrehungszählwerkes trägt der Rotor der ersten Sen soreinheit zwei in achsialer Richtung nach oben abragende Schaltnocken, zwischen denen eine in den Rotor der ersten Sensoreinheit eingebrachte Ausnehmung vorgesehen ist. Der angetriebene Rotor ist nach Art eines Zahnrades ausgebildet, wobei in einer Wechselfolge die Materialstärke der Zähne abwechselnd tief und flach ausgebildet sind. Die flachen Zähne greifen über den Rand des Rotors der ersten Sensoreinheit, damit diese durch die von dem Rotor abragenden Schaltnocken bewegt werden kön nen. Die tiefen Zähne des angetriebenen Rotors wirken zur Bereitstellung der Drehsicherung mit der Mantelfläche des antreibenden Rotors zusam men. Nur wenn ein Schaltschritt erfolgt, bei dem die Schaltnocke des an treibenden Rotors einen flachen Zahn des angetriebenen Rotors bewegt, kann ein tiefer Zahn des angetriebenen Rotors in die Ausnehmung des antreibenden Rotors eingreifen und um einen Schritt weiter bewegt wer den.

Auch wenn mit diesem vorbekannten Lenkwinkelsensor eine absolute Lenkwinkelerfassung über den gesamten Lenkraddrehbereich möglich ist, stellt sich als Nachteil dar, daß die Rotoren der beiden Sensoreinheiten zur Realisierung des beschriebenen Schrittschaltwerkes zumindest teil weise einander überragend vorgesehen sein müssen. Typischerweise werden derartige Lenkwinkelsensoren in einem Lenksäulenmodul, bei spielsweise als Teil der Wickelfederkassette angeordnet. Der in achsialer Richtung in einem solchen Lenksäulenmodul zur Verfügung stehende Raum ist in vielen Fällen so knapp bemessen, daß infolge der notwendi gen Höhe des vorbekannten Schrittschaltwerkes der Einsatz eines sol chen Lenkwinkelsensors nicht möglich ist.

Ein optoelektronischer Lenkwinkelsensor ist aus der DE 36 09 211 A1 be kannt geworden, bei dem zur Vereinfachung einer Anordnung der elektri schen Zuleitungen der Empfänger bzw. das Sensorarray und die Licht quelle auf der gleichen Seite der Codescheibe angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Codescheibe ist ein Lichtleitkörper ange ordnet, der die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen umlenkt, um die dem Sensorarray gegenüberliegende Oberseite der Codescheibe be stimmungsgemäß zu beleuchten. Auch bei diesem Lenkwinkelsensor wird eine nicht unbeträchtliche Einbautiefe, insbesondere in achsialer Rich tung, benötigt.

Aus der DE 44 09 892 A1 ist ein eingangs genannter Lenkwinkelsensor bekannt. Mit der ersten Sensoreinheit dieses Lenkwinkelsensors, dessen Rotor an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelt ist, erfolgt eine Winkelerfassung innerhalb einer Lenkradumdrehung (360°) und somit in nerhalb eines Winkelsegmentes aus dem gesamten Lenkraddrehbereich, der bei dem Gegenstand dieses Dokumentes vier Lenkradumdrehungen umfaßt. Die zweite Sensoreinheit dient einer Rundenzählung zur Bereit stellung einer Information, innerhalb welcher Runde des gesamten Lenk raddrehbereiches sich die aktuelle, mit der ersten Sensoreinheit erfaßte Winkelstellung befindet. Aus diesem Grunde ist der Rotor der zweiten Sensoreinheit ausgebildet, um innerhalb von 360° den gesamten Lenk raddrehbereich von 1440° zu erfassen. Zu diesem Zweck ist der Rotor der zweiten Sensoreinheit mit einem getrieblichen Untersetzungsverhältnis von 4 : 1 nach Art eines Planetengetriebes von dem Rotor der ersten Sensoreinheit angetrieben. Die Drehachsen der beiden Rotoren sind par allel zueinander angeordnet, so daß die Rotoren der beiden Sensorein heiten innerhalb einer Ebene angeordnet sind. Der innenliegende Rotor ist drehfest mit der Lenkspindel verbunden, so daß bei einer Drehung des Lenkrades dieser Rotor den über das Planetengetriebe angetriebenen außenliegenden Rotor der zweiten Sensoreinheit antreibt.

Zur Realisierung dieser getrieblichen Untersetzung in der dargestellten Art und Weise muß das eingesetzte Planetenrad eine bestimmte Größe auf weisen. Die konzentrische Anordnung zwischen der Lenkspindel, dem Rotor der ersten Sensoreinheit und dem Rotor der zweiten Sensoreinheit sowie die Anordnung des Planetenrades hat zur Folge, daß in radialer Richtung zur Lenkachse dieser Lenkwinkelsensor einen nicht unbeträcht lichen Einbauraum benötigt. Eine Anordnung dieses Lenkwinkelsensors in einem Lenksäulenmodul ist daher nicht ohne weiteres möglich; entspre chendes gilt für eine Anordnung dieses Lenkwinkelsensors in einem unte ren Bereich der Lenkspindel, etwa oberhalb der Pedalen.

Ausgehend von der DE 196 01 965 A1 liegt der Erfindung daher die Auf gabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Lenkwinkelsensor dergestalt weiter zu bilden, daß dessen benötigter Einbauraum reduziert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Schaltnoc kenaufnahme des angetriebenen Rotors durch zwei Begrenzungsstege gebildet ist und die zumindest eine Schaltnocke des antreibenden Rotors in der Ebene dieses Rotors radial nach außen wirkend angeordnet und beidseitig durch eine Stegaufnahme begrenzt ist, in die bei einem Schalt vorgang die eine Schaltnockenaufnahme bildenden Begrenzungsstege des angetriebenen Rotors eingreifen und daß zwischen zwei Schalt schritten durch die beiden benachbarten, gegen die Mantelfläche des an treibenden Rotors wirkenden Begrenzungsstege von zwei aufeinanderfol genden Schaltnockenaufnahmen eine Drehbewegung des angetriebenen Rotors verhindert ist.

Die Ausbildung des Schrittschaltwerkes bei dem erfindungsgemäßen Lenkwinkelsensor macht es möglich, daß die Rotoren der beiden Sen soreinheiten in einer Ebene liegend angeordnet werden können, ohne daß zum Bewirken des Antriebs des Umdrehungszählwerkes ein Übergreifen des angetriebenen Rotors über den antreibenden Rotors notwendig ist. Bei dem aus der DE 196 01 965 A1 vorbekannten Lenkwinkelsensor ist nämlich ein Übergreifen der Zähne über den antreibenden Rotor sowie zwei unterschiedlich dick ausgestaltete Zähne notwendig, um sowohl ei nen Antrieb als auch eine Drehsicherung für das Umdrehungszählwerk vorzusehen.

Die sich aus dem Gegenstand der Erfindung ergebenden Vorteile liegen insbesondere in der flacheren Bauweise begründet, wobei diesbezüglich darauf hingewiesen sei, daß bereits geringe Bautiefenreduzierungen er hebliche Vorteile zur Folge haben im Hinblick auf den Einsatz in unter schiedlich konfigurierten Lenksäulenmodulen, insbesondere solche mit nur einem geringen Raumangebot in achsialer Richtung.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der antreiben de Rotor eine einzige Schaltnocke trägt, und daß der angetriebene Rotor eine der zu erfassenden Gesamtumdrehungen des Lenkrades entspre chende Anzahl an Schaltnockenaufnahmen in jeweils gleichen Winkelab schnitten zueinander aufweist. Bei einem angenommenen gesamten Lenkraddrehbereich von sechs vollen Umdrehungen trägt der angetriebe ne Rotor in einer solchen Ausgestaltung sechs durch Begrenzungsstege gebildete Schaltnockenaufnahmen. Diese mit einen Winkelabstand von jeweils 60° zueinander angeordneten Schaltnockenaufnahmen definieren sechs Stellungen des angetriebenen Rotors, wobei jede dieser sechs Stellungen des angetriebenen Rotors einem 360°-Segment des 2160° umfassenden gesamten Lenkraddrehbereiches zugeordnet ist. In Abhän gigkeit von der Winkelstellung des angetriebenen Rotors erfolgt eine Zu ordnung des mit dem antreibenden Rotor erfaßten Winkelsegmentes be züglich des gesamten Lenkraddrehbereichs.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zur weiteren Reduzierung der benötigten Einbauhöhe des erfindungsgemäßen Lenkwinkelsensors ist dadurch verwirklicht, daß die erste Sensoreinheit eine optoelektroni sche Sensoreinheit mit einer Lichtquelle, mit einer an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelten Codescheibe aufweisend zumindest eine als Codierung vorgesehene Codespur und mit einem photosensitiven Emp fänger ist, wobei die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen die eine Seite der Codescheibe bestrahlen und die photosensitive Oberfläche des Empfängers zur unbestrahlten Oberfläche der Codescheibe hin gewandt ist, so daß beim Drehen der Codescheibe die durch die Lichtbestrahlung der Codescheibe durch die zumindest eine Durchbrechung gebildete Lichtstruktur auf der photosensitiven Oberfläche des Empfängers abgebil det ist, wobei die Lichtquelle und der Empfänger auf derselben Seite be züglich ihrer Anordnung zur Codescheibe angeordnet sind und die Licht quelle zum Einkoppeln der emittierten Lichtstrahlen in einen Lichtleiter im Bereich seines einkoppelseitigen Endes angeordnet ist, während das auskoppelseitige Ende des Lichtleiters zum Bestrahlen der von dem Empfänger abgewandten Seite der Codescheibe angeordnet ist, so daß die Codescheibe mit ihrer zumindest einen den abzutastenden Code wie dergebenden Durchbrechung in einen durch das auskoppelseitige Ende des Lichtleiters und im wesentlichen durch die photosensitive Oberfläche des Empfängers gebildeten Spalt hineinreicht.

Zusätzlich zur Anordnung und Ausgestaltung der beiden Sensoreinheiten zueinander sind bei diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer optoelektronischen Sensoreinheit als erste Sensoreinheit die Lichtquelle und der Empfänger auf derselben Seite der Codescheibe angeordnet. Eine Übertragung der von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen auf die von dem Empfänger abgewandten Seite der Codescheibe erfolgt unter Zuhilfenahme eines Lichtleiters. Die für diese Lenkwinkelsensoranordnung benötigte Bauhöhe setzt sich daher aus einer zur Aufnahme der elektroni schen Bauelemente benötigten Platine, der Codescheibe samt Bewe gungsspalt sowie lediglich der für den Lichtleiter benötigten Höhe zum Transportieren des Lichtes auf die dem Empfänger gegenüberliegenden Seite zusammen. Die komplette Verdrahtung und Befestigung der Kom penenten des Lenkwinkelsensors befinden sich somit auf einer Seite der Codescheibe. Die Anordnung der verwendeten Komponenten des erfin dungsgemäßen Lenkwinkelsensors hat jedoch nicht nur eine weitere Re duzierung der Bauhöhe zum Vorteil, sondern es ergeben sich auch hin sichtlich einer Montage des Lenkwinkelsensors Vorteile. Durch die Mög lichkeit des Montierens der Lichtquelle sowie des Empfängers als auch des Lichtleiters auf einem gemeinsamen Halter, zweckmäßigerweise einer Platine, können diese Komponenten vor ihrem Einbau zueinander positio niert werden. Die bei der Herstellung eines solchen Lenkwinkelsensors auftretenden Toleranzen sind wesentlich geringer verglichen mit einem Lenkwinkelsensor, bei dem bei der Montage zwei Platinen zueinander ausgerichtet werden müssen. Zweckmäßigerweise ist als Lichtleiter ein starrer Lichtleiter mit zwei inneren Reflektionsflächen nach Art eines opti schen Prismas vorgesehen. Mit der ersten Reflektionsfläche werden die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen in eine oberhalb der Code scheibe angeordnete Ebene hineingelenkt und an der zweiten Reflekti onsfläche zur zu bestrahlenden Oberfläche der Codescheibe hin gebro chen. Ein solcher Lichtkörper läßt sich mit einfachen Mitteln an einer für die Lichtquelle und dem Empfänger vorgesehenen gemeinsamen Platine befestigen.

Zur weiteren Reduzierung der Bauhöhe ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, sowohl die Lichtquelle als auch den weiteren Empfänger in eine Platine eingesetzt zu montieren, wobei sich die Bauhöhe um die Hö he der Anschlußbeine der elektronischen Komponenten sowie im wesent lichen um die Materialstärke der Platine reduziert. Dabei kann es zweck mäßig sein, die zur Halterung des Empfängers vorgesehene Ausnehmung in der Platine als offenes Sackloch auszubilden, wobei der zur Lichtquelle weisende verbleibende Vorsprung der Platine als Blende der photosensi tiven Oberfläche des Empfängers dient.

Noch eine weitere Bauhöhenreduzierung kann bei Einsatz einer optoelek tronisch arbeitenden ersten Sensoreinheit dadurch herbeigeführt werden, daß die Codescheibe einen äußeren ringförmigen Kragen aufweist, in welchen Kragen die zur Codierung vorgesehene zumindest eine Durch brechung eingebracht ist. Die Dicke bzw. Materialstärke des Kragens ist gegenüber den angrenzenden Codescheibenbestandteilen reduziert. Die Codescheibe ragt lediglich mit dem Bereich ihres dickenreduzierten Kra gens in den durch das lichtabstrahlende Element und den Empfänger ge bildeten Spalt. Dieser kann aufgrund der reduzierten Dicke der Code scheibe erheblich geringer ausgebildet sein, als bei vorbekannten Lenk winkelsensorsystemen.

Eine besonders geringe Bauhöhe wird bei einem Lenkwinkelsensor ver wendend eine optoelektronisch arbeitende erste Sensoreinheit erzielt, wenn der erfindungsgemäße Lenkwinkelsensor sowohl die Merkmale des Unteranspruchs 3 sowie des Unteranspruchs 6 aufweist.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen sind Bestandteil der übrigen Un teransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs beispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1: Eine schematisierte Draufsicht auf einen Lenkwinkelsensor in einer ersten Lenkwinkelstellung,

Fig. 2: einen Teilquerschnitt durch den Lenkwinkelsensor der Fig. 1 entlang der Linie A-B,

Fig. 3: den Lenkwinkelsensor der Fig. 1 und 2 in einer weiteren Lenkwinkelstellung und

Fig. 4: einen Teilquerschnitt durch den Lenkwinkelsensor der Fig. 1 entlang der Linie C-D.

Der in Fig. 1 gezeigte Lenkwinkelssensor 1 umfaßt zwei Sensoreinheiten S₁ und S₂ und ist in einem Gehäuse 2 angeordnet. Die Sensoreinheit S₁ ist als optoelektronisch arbeitende Sensoreinrichtung ausgelegt und um faßt im wesentlichen eine an die Drehbewegung der Lenkspindel gekop pelte Codescheibe 3 und eine Lichtquellen-Empfänger-Einheit 4. Die Codescheibe 3 besteht aus einem inneren Führungsring 5 und einem äu ßeren ringförmigen Kragen 6. In den Kragen 6 sind Durchbrechungen zur Codierung der Codescheibe 3 eingebracht; der Übersicht halber sind die se Durchbrechungen in Fig. 1 nicht dargestellt. Die Codierung ist in dem Kragen 6 in fünf Codespuren vorgesehen.

Die Lichtquellen-Empfänger-Einheit 4 setzt sich aus fünf einzelnen Licht quellen-Empfänger-Anordnungen 7a-7e zusammen, die benachbart zu einander angeordnet jeweils zum Abgreifen einer Codespur des Kragens 6 angeordnet sind. In dem in Fig. 2 gezeigten Schnitt entlang der Linie A-B der Fig. 1 wird der Aufbau einer Lichtquellen-Empfänger-Anordnung 7a deutlich und im Folgenden erläutert. Die Lichtquellen-Empfänger- Anordnung 7a umfaßt eine Platine 8, auf der eine Lichtquelle 9, ein als Empfänger ausgebildetes photosensitives Element 10 und ein Lichtleit körper 11 angeordnet und befestigt sind. Die Lichtquelle 9 und das photo sensitive Element 10 sind in die Platine 8 zur Bauhöhenreduzierung ein gesetzt. Die Verdrahtung der beiden elektronischen Bauelemente 9, 10 erfolgt auf der Unterseite der Platine 8.

Der Lichtleitkörper 11 ist oberseitig auf der Platine 8 angeordnet, wobei in dessen einkoppelseitiges Ende 12 die von der Lichtquelle 9 emittierten Lichtstrahlen in den Lichtleitkörper 11 eingekoppelt werden. An einer er sten, in einem Winkel von 45° zur Platine 8 angeordneten Reflektionsflä che 13 werden die Lichtstrahlen in eine oberhalb des Kragens 6 der Codescheibe 3 befindliche Ebene umgelenkt, aus welcher Ebene sie an einer zweiten Reflektionsfläche 14 zum Bestrahlen der Oberseite des Kragens 6 herausgebrochen werden. Die durch die in den Kragen 6 ein gebrachten Durchbrechungen hindurchtretenden Lichtstrahlen bzw. die dadurch erzeugten Lichtstrukturen treffen auf die photosensitive Oberflä che des photosensitiven Elements 10. In Abhängigkeit von der erfaßten Codierung läßt sich der jeweilige Lenkwinkel ableiten.

Durch das auskoppelseitige Ende 15 des Lichtleitkörpers 11 und die Oberseite der Platine 8 ist ein Spalt 16 gebildet, in den der die Codierung tragende Kragen 6 eingreift. Der Kragen 6 ist materialunterschiedlich zu dem Führungsring 5 der Codescheibe 3 ausgebildet und weist eine ge genüber dem Führungsring 5 erheblich reduzierte Materialstärke auf. Ent sprechend gering dimensioniert ist auch der Spalt 16, in dem der Kragen 6 entsprechend der Drehbewegung des Lenkrades bewegt wird. Der Kra gen 6 kann beispielsweise aus Metall gebildet sein, während die übrigen Bestandteile der Codescheibe 3 Kunststoffteile sind. Aus Toleranz- und Stabilitätsgründen ist es nicht möglich, die gesamte Codescheibe in der Stärke des Kragens 6 auszubilden.

In den in den Figuren dargestellten Lichtleitkörper 11 ist dieser mit jeweils einer planaren einkoppelseitigen Fläche 12 und einer planaren auskop pelseitigen Seite 15 abgebildet. Anstelle einer planaren Ausbildung dieser Flächen kann ebenfalls vorgesehen sein, die ein- bzw. auskoppelseitige Fläche des Lichtleitkörpers nach Art einer Linse sphärisch gekrümmt aus zubilden. Es besteht somit die Möglichkeit, den Lichtstrahlenverlauf in dem Lichtleitkörper zu parallelisieren und/oder die ausgekoppelten Licht strahlen zum Empfänger hin zu bündeln.

Dem Kragen 6 der Codescheibe 3 ist eine radial nach außen wirkende Schaltnocke 17 zugeordnet. Die Schaltnocke 17 ist zu ihren beiden Seiten durch jeweils eine Stegaufnahme 18, 18' begrenzt, welche Aufnahmen 18, 18' Vertiefungen in die zylindrische Mantelfläche des Kragens 6 sind. Die radiale Erstreckung der Schaltnocke 17 ist bei dem in Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiel größer als der Radius der äußeren Mantelfläche des Kragens 6.

Die Sensoreinheit S₂ umfaßt eine drehbar gelagerte Geberscheibe 19. Die Geberscheibe 19 weist umfänglich sechs Geberscheibenstellungen GS₁- GS₆ auf, die jeweils durch Begrenzungsstege BS begrenzt sind. Jeweils zwei Begrenzungsstege BS, die benachbarte Geberscheibenstellungen begrenzen, bilden mit ihrer jeweils anderen Seite eine Schaltnockenauf nahme N. Die Breite der Begrenzungsstege BS und die Weite der Schalt nockenaufnahmen N sind so ausgebildet, daß die Begrenzungsstege BS in die Stegaufnahmen 18, 18' des Kragens 6 und die Schaltnocke 17 in die Schaltnockenaufnahme N der Geberscheibe 19 eingreifen. Diese Stellung des Lenkwinkelsensors 1 bzw. der beiden Sensoreinheiten S₁ und S₂ zueinander ist in Fig. 1 dargestellt.

An die Geberscheibe 19 ist eine nicht näher dargestellte Erfassungsein richtung angeschlossen, mit der die jeweilige Geberscheibenstellung GS₁ -GS₆ erfaßbar ist. Dies kann beispielsweise durch entsprechende elektri sche Schleifkontakte oder auch durch ein optoelektronisch oder auch ma gnetisch arbeitendes System realisiert sein. Der Lenkwinkelsensor 1 ist zum Erfassen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades innerhalb von sechs vollen Umdrehungen ausgelegt, wobei jede Lenkradumdrehung durch eine Geberscheibenstellung GS₁-GS₆ definiert ist. Beim Drehen des Lenkrades und somit der Codescheibe 3 beispielsweise im Uhrzei gersinn wird durch die Schaltnocke 17 die Geberscheibe 19 entgegen dem Uhrzeigersinn soweit gedreht, daß die Schaltnocke 17 aus der Schaltnockenaufnahme N herausgeführt ist. In dieser Geberscheiben stellung GS₆ ist ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Geberscheibe 19 da durch verhindert, daß die die Geberscheibenstellung GS₆ begrenzenden Begrenzungsstege BS in einem nur sehr geringen Abstand zur äußeren Mantelfläche des Kragens 6 der Codescheibe 3 angeordnet sind, so daß eine Drehbewegung der Geberscheibe 19 durch die Mantelfläche des Kragens 6 behindert ist. Diese Stellung des Lenkwinkelsensors 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Erst nach einer erfolgten vollständigen Drehung des Lenkrades bzw. des Kragens 6 wird die Schaltnocke 17 in die nachfol gende Schaltnockenaufnahme N eingeführt, wodurch die Geberscheibe 19 in ihre nächste Geberscheibenstellung GS₅ geführt wird. Auf diese Weise ist bei entsprechendem Drehen des Lenkrades feststellbar, in wel chem 360°-Segment des vollständigen Erfassungsbereiches (= 2160°) sich die Winkelstellung des Lenkrades befindet. Eine absolute Winkelauf lösung innerhalb dieses 360°-Segmentes - GS₁-GS₆ - erfolgt mit der Sensoreinheit S.

In einem Teilquerschnitt entlang der Linie C-D der Fig. 1 ist das Zusam menwirken des Kragens 6 mit seiner nach außen wirkenden Schaltnocke 17 und der Geberscheibe 19 erkennbar. In dieser Figur sind die in Fig. 1 gezeigten Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

1

Lenkwinkelsensor

2

Gehäuse

3

Codescheibe

4

Lichtquellen-Empfänger-Einheit

5

Führungsring

6

Kragen

7

a-

7

e Lichtquellen-Empfänger-Anordnung

8

Platine

9

Lichtquelle

10

Photosensitives Element

11

Lichtleitkörper

12

Einkoppelseitiges Ende

13

Erste Reflektionsfläche

14

Zweite Reflektionsfläche

15

Auskoppelseitiges Ende

16

Spalt

17

Schaltnocke

18

,

18

' Stegaufnahme

19

Geberscheibe
S₁

Sensoreinheit
S₂

Sensoreinheit
GS₁

-GS₆

Geberscheibenstellung
BS Begrenzungssteg
N Schaltnockenaufnahme

Claims

1. Lenkwinkelsensor zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges mit zwei Sensoreinheiten (S₁, S₂), deren erste zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades innerhalb eines Winkelsegments aus dem gesamten Lenkraddreh bereich vorgesehene Sensoreinheit (S₁) an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelt ist und in einer getrieblichen Untersetzung über ein Schrittschaltwerk den Rotor (19) der zweiten zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades über seinen gesamten Drehwin kelbereich hinweg vorgesehenen Sensoreinheit (S₂) antreibt, wel ches Schrittschaltwerk entlang des Umfanges des antreibenden Rotors (3) zumindest eine Schaltnocke (17) und entlang des Um fanges des angetriebenen Rotors (19) mehrere Schaltnockenauf nahmen (N) umfaßt, in welche Schaltnockenaufnahmen (N) beim Weiterschalten des angetriebenen Rotors (19) um einen Schritt ei ne Schaltnocke (17) des antreibenden Rotors (3) eingreift, sowie Drehsicherungsmittel umfaßt, durch die eine Drehbewegung des angetriebenen Rotors (19) außer durch Eingreifen der Schaltnocke (17) des antreibenden Rotors (3) in eine Schaltnockenaufnahme (N) des angetriebenen Rotors (19) verhindert ist, dadurch ge kennzeichnet, daß jede Schaltnockenaufnahme (N) des angetrie benen Rotors (19) durch zwei Begrenzungsstege (BS) gebildet ist und die zumindest eine Schaltnocke (17) des antreibenden Rotors (3) in der Ebene dieses Rotors (3) radial nach außen wirkend an geordnet und beidseitig durch eine Stegaufnahme (18; 18') be grenzt ist, in die bei einem Schaltvorgang die eine Schaltnocken aufnahme (N) bildenden Begrenzungsstege (BS) des angetriebe nen Rotors (19) eingreifen und daß zwischen zwei Schaltschritten durch die beiden benachbarten, gegen die Mantelfläche des antrei benden Rotors (3) wirkenden Begrenzungsstege (BS) von zwei aufeinanderfolgenden Schaltnockenaufnahmen (N) eine Drehbe wegung des angetriebenen Rotors (19) verhindert ist.

2. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der antreibende Rotor (3) eine einzige Schaltnocke (17) trägt und daß dem angetriebenen Rotor (19) eine der zu erfassenden Gesamtumdrehungen des Lenkrades entsprechende Anzahl an Schaltnockenaufnahmen (N) in jeweils gleichen Winkelabständen zueinander zugeordnet sind.

3. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste Sensoreinheit (S₁) eine optoelektronische Sensoreinheit mit einer Lichtquelle (9), mit einer an die Drehbewe gung des Lenkrades gekoppelten Codescheibe (3) aufweisend zu mindest eine als Codierung vorgesehene Codespur und mit einem photosensitiven Empfänger (10) ist, wobei die von der Lichtquelle (9) emittierten Lichtstrahlen die eine Seite der Codescheibe (3) be strahlen und die photosensitive Oberfläche des Empfängers (10) zur unbestrahlten Oberfläche der Codescheibe (3) hin gewandt ist, so daß beim Drehen der Codescheibe (3) die durch die Lichtbe strahlung der Codescheibe (3) durch die zumindest eine Durchbre chung gebildete Lichtstruktur auf der photosensitiven Oberfläche des Empfängers (10) abgebildet ist, wobei die Lichtquelle (9) und der Empfänger (10) auf derselben Seite bezüglich ihrer Anordnung zur Codescheibe (3) angeordnet sind und die Lichtquelle (9) zum Einkoppeln der emittierten Lichtstrahlen in einen Lichtleiter (11) im Bereich seines einkoppelseitigen Endes (12) angeordnet ist, wäh rend das auskoppelseitige Ende (15) des Lichtleiters (11) zum Be strahlen der von dem Empfänger (10) abgewandten Seite der Codescheibe (3) angeordnet ist, so daß die Codescheibe (3) mit ih rer zumindest einen den abzutastenden Code wiedergebenden Durchbrechung in einen durch das auskoppelseitige Ende (15) des Lichtleiters (11) und im wesentlichen durch die photosensitive Oberfläche des Empfängers (10) gebildeten Spalt (16) hineinreicht.

4. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (9) eine oder mehrere LED's vorgesehen sind, die mit dem Empfänger (10) in einer gemeinsamen Schaltungsan ordnung (8) angeordnet sind.

5. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (8) eine Leiterplatte ist, in der die zumindest eine LED (9) sowie der zumindest eine Empfänger (10) eingelassen sind.

6. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste Sensoreinheit (S₁) eine optoelektronische Sensoreinheit mit einer Lichtquelle (9), mit einer an die Drehbewe gung des Lenkrades gekoppelten Codescheibe (3) aufweisend zu mindest eine als Codierung vorgesehene Codespur und mit einem photosensitiven Empfänger (10) ist, wobei die von der Lichtquelle (9) emittierten Lichtstrahlen die eine Seite der Codescheibe (3) be strahlen und die photosensitive Oberfläche des Empfängers (10) zur unbestrahlten Oberfläche der Codescheibe (3) hin gewandt ist, so daß beim Drehen der Codescheibe (3) die durch die Lichtbe strahlung der Codescheibe (3) durch die zumindest eine Durchbre chung gebildete Lichtstruktur auf der photosensitiven Oberfläche des Empfängers (10) abgebildet ist, wobei der Codescheibe (3) ein äußerer ringförmiger Kragen (6) zugeordnet ist, in welchen Kragen (6) die zumindest eine zur Codierung vorgesehene Durchbrechung eingebracht ist und welcher Kragen (6) bezüglich seiner Stärke im Verhältnis zu den angrenzenden Codescheibenbestandteilen redu ziert ist.

7. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltnocke (17) Teil des ringförmigen Kragens (6) ist.

8. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtquelle (9) und der Empfänger (10) auf der selben Seite bezüglich ihrer Anordnung zur Codescheibe (3) ange ordnet sind und die Lichtquelle (9) zum Einkoppeln der emittierten Lichtstrahlen in einen Lichtleiter (11) im Bereich seines einkoppel seitigen Endes (12) angeordnet ist, während das auskoppelseitige Ende (15) des Lichtleiters (11) zum Bestrahlen der von dem Emp fänger (10) abgewandten Seite der Codescheibe (3) angeordnet ist, so daß die Codescheibe (3) mit ihrer zumindest einen den ab zutastenden Code wiedergebenden Durchbrechung in einen durch das auskoppelseitige Ende (15) des Lichtleiters (11) und im we sentlichen durch die photosensitive Oberfläche des Empfängers (10) gebildeten Spalt (16) hineinreicht.