DE19860504A1

DE19860504A1 - Winkelsensor für ein Fahrzeuglenksystem

Info

Publication number: DE19860504A1
Application number: DE19860504A
Authority: DE
Inventors: Sang-Kwon Lee
Original assignee: Mando Machinery Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: KR19990057513A; JPH11257913A; DE19860504B4; US6400140B1; KR100396300B1

Description

Die Erfindung betrifft Lenk- und Bremssysteme, genauer ge sagt, einen Winkelsensor für ein Fahrzeuglenksystem.

Fig. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines bekannten Lenkwinkel sensors und einer bekannten Rotorscheibe. Gemäß diesen Figu ren umfaßt ein herkömmlicher Lenkwinkelsensor im Allgemei nen einen Lichtschrankenteil aus einer Photodiode 1 und ei nem Phototransistor 2, einen Signalprozessorteil 3 zum Ver arbeiten von vom Lichtschrankenteil eingegebenen Signalen sowie eine Rotorscheibe 4 mit einer Vielzahl von Löchern 5.

Beim herkömmlichen Lenkwinkelsensor dreht sich die Rotor scheibe 4 innerhalb des Lichtschrankenteils. Wenn die Posi tion der Photodiode 1 mit derjenigen eines Lochs 5 während der Drehung der Scheibe durch die Lichtschranke zusammen fällt, tritt Licht von der Photodiode 1 durch das Loch zum Phototransistor 2 hindurch. Dadurch gibt dieser ein Signal aus, das vom Signalprozessorteil 3 erkannt wird (z. B. als hoher Pegel).

Wenn dagegen die Photodiode 1 durch kein Loch 5 der Rotor scheibe 5 hindurchstrahlt, bleibt der Phototransistor unbe lichtet. In diesem Fall erkennt der Signalprozessorteil 3 das fehlende Signal (z. B. durch niedrigen Signalpegel). Da her wird das Ausmaß der Drehung eines Lenkrads durch eine kontinuierliche Anzahl von Signalen klargestellt.

Jedoch besteht beim herkömmlichen Lenkwinkelsensor der Nach teil, daß nur ein Relativwinkel und die relative Winkelge schwindigkeit erfaßt werden, nicht aber die Absolutstellung des Lenkrads erfaßt werden kann. Beim herkömmlichen Lenk winkelsensor ist es unmöglich zu überprüfen, ob das Lenkrad z. B. ein Mal oder zwei Mal gedreht ist, da sich ein Lenkrad z. B. 3,5 Mal, d. h. um 1260 Winkelgrade drehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Absolutwin kelsensor für ein Fahrzeuglenksystem zu schaffen.

Diese Aufgabe ist durch den Sensor gemäß dem beigefügten An spruch 1 gelöst. Bei diesem ist in Lenk- und Bremssystemen eine Rotorscheibe so unter einem Lenkrad angebracht, daß die Drehung der Rotorscheibe entsprechend einer Drehung des Lenkrads durch einen Linearverschiebungswandler in eine Li nearverschiebung umgesetzt wird, wodurch es möglich ist, die Absolutposition und den Absolutwinkel des Lenkrads genau zu erfassen.

Die Erfindung geht aus der nachfolgenden detaillierten Be schreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die nur veranschaulichend sind und demgemäß die Erfindung nicht beschränken sollen, deutlicher hervor.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines bekannten Lenkwinkelsensors zum Erfassen einer relativen Winkelgeschwindigkeit;

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die bekannte Ro torscheibe;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das einen Absolutwinkelsensor für ein Fahrzeuglenksystem gemäß einem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer Rotorscheibe beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 5 ist ein Längsschnitt, der den Aufbau eines Linearver schiebungswandlers bei der Erfindung im Detail zeigt.

Gemäß Fig. 3 enthält der Absolutwinkelsensor eines Fahrzeug lenksystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Spannungsversorgung 10 zum Liefern von Be triebsspannung, einen Impulserzeugungsteil 11 zum Erzeugen von Betriebsimpulsen, einen Linearverschiebungswandler LVDT 12, der durch ein Impulsausgangssignal des Impulserzeugungs teils 11 betrieben wird, um eine Linearverschiebung zu er fassen und ein Ausgangssignal proportional zu dieser zu lie fern, einen Demodulator 13 zum Multiplizieren einer externen Verschiebungskomponente mit einem Wechselstrom, einen Gleichspannungsverstärker 14 zum Verstärken der vom Demodu lator 13 ausgegebenen externen Verschiebung auf einen vorbe stimmten Pegel sowie einen Gleichspannungs-Ausgangsteil 15 zum Liefern des durch den Gleichspannungsverstärker 14 ver stärkten Ausgangssignals.

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer Rotorscheibe 16 beim bevorzug ten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 4 ist die Rotorscheibe 16 in ihrem Zentrum mittels einer Achse 17 mon tiert und mit einer Stange 19 des Linearverschiebungswand lers LVDT 12 verbunden. Die Rotorscheibe ist mit einer kreisförmigen Nut (18) um die Achse 17 herum versehen, die spiralförmig so verläuft, daß ihr Radius nach außen hin mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den Windungen der Spi rale zunimmt.

Fig. 5 zeigt detaillierter den Aufbau des Linearverschie bungswandlers LVDT 12 beim Ausführungsbeispiel der Erfin dung.

Gemäß Fig. 5 enthält der Linearverschiebungswandler LVDT 12 einen Kern 22, der beweglich in ein Durchgangsloch 21 im Zentrum eines Gehäuses 20 eingesetzt ist und einstückig mit der Stange 19 verbunden ist, und einen Spulenhalter 23, der im Gehäuse 20 angrenzend an das Durchgangsloch 21 angebracht ist. Um den Spulenhalter 23 sind eine Betriebsspule 25 und Meßspulen 24 gewickelt.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel das Lenkrad gedreht wird, dreht sich die Rotorscheibe 16 nach links oder rechts. Wenn sie sich zu drehen beginnt, läuft die Stange 19 des Li nearverschiebungswandlers LVDT 12, die mit der in der Rotor scheibe 16 ausgebildeten Nut 18 in Eingriff steht, in der durch einen Pfeil A in Fig. 4 gekennzeichneten Richtung. Dann setzt der Linearverschiebungswandler LVDT 12 die Bewe gung der Stange 19 in eine Linearverschiebung um.

D. h., daß dann, wenn sich die Stange 19 linear bewegt, der Kern 22, der einstückig mit ihr ausgebildet ist, wie in Fig. 5 dargestellt, zusammen mit dieser Stange 19 läuft. Daher wird die um den Spulenhalter 23 im Gehäuse 20 gewickelte Be triebsspule 25 aktiviert, und Spannungen, die durch das Be treiben der Betriebsspule 25 an die Erfassungsspulen 24 ge legt werden, werden erfaßt und über den Demodulatorteil 13 demoduliert. Die demodulierte Spannung wird durch den Gleichspannungsverstärker 14 auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt und über den Gleichspannungs-Ausgangsteil 15 aus gegeben.

Wie angegeben, ist bei der Erfindung in Lenk- und Bremssys temen eine Rotorscheibe unter einem Lenkrad montiert, wobei die Drehung der Rotorscheibe abhängig von einer Drehung des Lenkrads im Linearverschiebungswandler LVDT in eine Linear verschiebung umgesetzt wird, um dadurch die Absolutposition und den Absolutwinkel des Lenkrads genau zu erfassen.

Claims

1. Absolutwinkelsensor eines Fahrzeuglenksystems mit:

- einer Spannungsversorgung (10) zum Liefern einer Betriebs spannung;
- einem Impulsgenerator (11) zum Erzeugen von Betriebsimpul sen;
- einem Linearverschiebungswandler (LVDT, 12) zum Erfassen einer Linearverschiebung, wie sie dann erzeugt wird, wenn sich eine Rotorscheibe (16) dreht, um ein Ausgangssignal proportional zur Linearverschiebung zu erzeugen, wobei die Rotorscheibe an einem Lenkradteil montiert ist und der Li nearverschiebungswandler entsprechend einem vom Impulsgene rator ausgegebenen Impuls arbeitet;
- einem Demodulator (13) zum Multiplizieren einer externen Verschiebungskomponente mit einem Wechselstrom;
- einem Gleichspannungsverstärker (14) zum Verstärken des vom Demodulator ausgegebenen Signals zur externen Verschie bung auf einen vorbestimmten Pegel; und
- einem Gleichspannungs-Ausgangsteil (15) zum Liefern eines Ausgangssignals, das durch den Gleichspannungsverstärker verstärkt ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearverschiebungswandler (LVDT, 12) Folgendes auf weist:

- einen Kern (22), der beweglich in einem Durchgangsloch (21) im zentralen Teil eines Gehäuses (20) untergebracht ist und einstückig mit einer Stange (19) verbunden ist;
- einen Spulenhalter (23), der angrenzend an das Durchgangs loch im Gehäuse angebracht ist;
- eine Betriebsspule (25), die um den Spulenhalter gewickelt ist und auf eine Verstellung des Kerns hin arbeitet; und
- Erfassungsspulen (24), die zu beiden Seiten der Betriebs spule auf den Spulenhalter gewickelt sind und in denen eine Spannung hervorgerufen wird, wenn die Betriebsspule akti viert ist.

3. Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe (16) in ihrem Zentrum an einer Achse (17) montiert ist und eine Kreisnut (18) auf weist, die spiralförmig ausgebildet ist und deren Radius nach außen hin mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den Windungen zunimmt, und in die eine Stange (19) des Linear verschiebungswandlers (LVDT, 12) eingreift.