EP2603775A1 - Device for detecting a position angle of a rotatable component of a vehicle and vehicle comprising such a device - Google Patents

Device for detecting a position angle of a rotatable component of a vehicle and vehicle comprising such a device

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EP2603775A1
EP2603775A1 EP11740646.2A EP11740646A EP2603775A1 EP 2603775 A1 EP2603775 A1 EP 2603775A1 EP 11740646 A EP11740646 A EP 11740646A EP 2603775 A1 EP2603775 A1 EP 2603775A1
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EP
European Patent Office
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gear
tooth
teeth
toothed structure
rotation
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11740646.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Lars Schoch
Onofrio Intini
Marco Noll
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP2603775A1 publication Critical patent/EP2603775A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/3473—Circular or rotary encoders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/14—Construction providing resilience or vibration-damping
    • F16H55/16—Construction providing resilience or vibration-damping relating to teeth only

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a position angle of a rotatable component of the vehicle, with a gear device which is coupled to the component, wherein a gear of the gear device engages in a toothed structure of the component. Furthermore, the invention also relates to a vehicle with such a device.
  • a device for angle measurement in a rotatable body, in particular for determining the steering angle of a motor vehicle, is known from DE 195 06 938 A1.
  • the individual gears are arranged with their positions of the axes of rotation stationary relative to each other. Therefore and in
  • a device according to the invention for detecting a position angle of a rotatable component of a vehicle comprises a gear device, which is mechanically coupled in movement with the rotatable component.
  • Gear device engages in a toothed structure of the component.
  • the toothed structure may also be a gear.
  • Teeth of the gear are in the circumferential direction about an axis of rotation of the gear and / or teeth of the toothed structure of the component are formed in the direction of rotation about an axis of rotation of the toothed structure in a movable or deformable. This means that they have a certain elasticity of movement, so that they are not stationary and rigidly arranged in this sense.
  • the detection accuracy of the position angle can be significantly increased.
  • the teeth of the gear and / or the teeth of the toothed structure may have a hollow cross-section.
  • This inner hollow cross-section is arranged between the two tooth flanks of the associated tooth and allows at least to a certain extent relative movements of the two tooth flanks to each other.
  • the hollow cross-section can - as explained in more detail below - be designed in particular as a radial slot or as a recess or bore of the tooth.
  • a tooth of a gear is at least partially formed with two tooth parts, which are spaced from each other, formed, which then such a movement elasticity in
  • a slot in a tooth is formed at least as long as the length of a tooth tip of such a tooth extends. Especially this configuration allows in the front region of a tooth such a shape and
  • the teeth of the toothed structure are slotted in the radial direction.
  • a slot is also at least as long as a tooth tip of a tooth of the toothed structure extends.
  • Gear device as well as the teeth of the toothed structure of the component are formed slotted.
  • each of the teeth is slotted accordingly.
  • teeth of the toothed wheel and / or teeth of the toothed structure are designed for deformability with a continuous bore.
  • a bore is understood to be a hole which, viewed in the direction of the bore, is peripherally circumscribed by the material of the tooth.
  • a bore extends in the radial direction substantially over the height of the tooth.
  • the hole is angular, in particular rectangular.
  • some teeth of the toothed wheel and / or some teeth of the toothed structure are slotted and further teeth of the toothed wheel and / or further teeth of the toothed structure are formed with a bore.
  • the two axes of rotation and thus the axis of rotation of the gear of the gear device as well as the axis of rotation of the toothed structure are arranged parallel to each other and positioned stationary to each other. This means that they extend in the same direction and no relative movement between the
  • At least one sensor is provided, which for detecting the
  • the device preferably comprises a control unit which is designed to evaluate the sensor information. Since the gear of the gear device is coupled to the toothed structure of the component and their original initial relative position to each other known and
  • the rotatable member is a steering shaft of the vehicle and the
  • Position angle is the steering angle.
  • the invention also relates to a vehicle with a device according to the invention and an advantageous embodiment thereof.
  • the device for detecting the position angle is thus designed in particular such that the teeth of driving and / or driven gear or toothed segment are designed so that the tooth flanks as
  • Play compensation element serve to a occurring axial distance tolerance
  • Fig. 1 is a plan view of a partial section of an embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 2 is an enlarged view of a tooth of a gear of the device
  • Fig. 3 is a plan view of a partial section of another
  • Embodiment of a device according to the invention is an enlarged view of a tooth of a gear of the device of FIG .. 3
  • a device 1 for detecting a steering angle of a steering shaft 2 of a vehicle is shown.
  • the device 1 is therefore arranged in a vehicle.
  • the device 1 comprises a gear device 3, which may have one or more gears.
  • the gear 4 and thus also the gear device 3 is connected to the steering shaft 2, which has a toothed structure 5 on the outside,
  • the gear 4 and the steering shaft 2, in particular the toothed structure 5, are arranged so that an axis of rotation A of the gear 4, which is perpendicular to the
  • Figure plane extends parallel to a rotational axis B of the toothed structure 5 extends.
  • the gear 4 is formed symmetrically about the axis of rotation A.
  • the device 1 is designed so that even rotations up to or greater than 360 ° are possible.
  • teeth 6 of the gear 4 (only one tooth is denoted by reference numeral 6) would come with teeth 7 of the toothed structure 5 (only one tooth is denoted by reference numeral 7).
  • all the teeth 6 of the gear 4 are formed with a slot 8.
  • all the teeth 7 of the toothed structure 5 are formed with a slot 9.
  • the slots 8 and 9 extend in the radial direction of the respective gear configurations.
  • gear 4 and the steering shaft 2 are arranged with the toothed structure 5 so that the axes of rotation A and B are positioned stationary to each other. This means that no relative movement between the axes of rotation A and B perpendicular thereto and thus in the plane of the figure, is possible.
  • the device 1 further comprises at least one sensor 10, which is designed to detect the rotational position of the gear 4.
  • Control unit 1 1 is provided, which is formed depending on the information of the sensor 10 for determining the steering angle of the steering shaft 2.
  • a tooth 6 of the gear 4 is shown in an enlarged view.
  • Each tooth of the gear 4 is formed analogously.
  • each tooth 7 of the toothed structure 5 is analogous or at least equivalent.
  • the tooth 6 includes a Zahnfu ß 12 and a tooth head 13.
  • the division with respect to the Zahnfu ß 12 and tooth tip 13 is indicated by the horizontal dashed line.
  • tooth flanks 14 and 15 are formed in their contour profile so that they are formed over the entire height of the tooth 6 step-free and thus continuously corner-free. The transition from Zahnfu ß 12 to the tooth head 13 is therefore stepless.
  • the depth of the slot 8 extends greater than the height of the tooth head 13 and thus also extends at least partially over the length of Zahnfu ßes 12.
  • Embodiment of a tooth 6 is given a certain deformation elasticity of a tooth 6. This means that in the direction of rotation and the axis of rotation A a tooth 6 when engaging in the toothed structure 5 has a certain deformability, so that both tooth flanks 14 and 15 bear against tooth flanks of adjacent teeth 7 during the corresponding engagement. An undesirable play in the direction of rotation is avoided.
  • FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of a device 1.
  • teeth 6 of the toothed wheel 4 are formed with an angular through-hole or an angular hole 16.
  • corresponding holes 17 provided. 4 shows an enlarged view of a tooth 6 is shown.
  • the bore 16 extends substantially over the entire height of the tooth 6. Through this bore 16 and 17, the remaining thin walls of the teeth 6 and 7 are reversibly deformable.

Abstract

The invention relates to a device for detecting a position angle of a rotatable component (2) of a vehicle, comprising a gear wheel device (3) which is coupled to the component (2), wherein a gear wheel (4) of the gear wheel device (3) engages with a toothed structure (5) of the component (2), wherein teeth (6) of the gear wheel (4) are designed to be inherently deformable in the direction of revolution about an axis of rotation (A) of the gear wheel (4) and/or teeth (7) of the toothed structure (5) of the component (2) and in the direction of revolution about an axis of rotation (B) of the toothed structure (5). The invention also relates to a vehicle comprising such a device (1).

Description

Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs sowie Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung  Device for detecting a position angle of a rotatable component of a vehicle and vehicle with such a device
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils des Fahrzeugs, mit einer Zahnradvorrichtung, welche mit dem Bauteil gekoppelt ist, wobei ein Zahnrad der Zahnradvorrichtung in eine gezahnte Struktur des Bauteils eingreift. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung. The invention relates to a device for detecting a position angle of a rotatable component of the vehicle, with a gear device which is coupled to the component, wherein a gear of the gear device engages in a toothed structure of the component. Furthermore, the invention also relates to a vehicle with such a device.
Eine Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper, insbesondere zur Ermittlung des Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs, ist aus der DE 195 06 938 A1 bekannt. A device for angle measurement in a rotatable body, in particular for determining the steering angle of a motor vehicle, is known from DE 195 06 938 A1.
Bei derartigen Vorrichtungen zur Lenkwinkelbestimmung sind die einzelnen Zahnräder mit ihren Lagen der Drehachsen ortsfest zueinander angeordnet. Deshalb und in In such devices for determining the steering angle, the individual gears are arranged with their positions of the axes of rotation stationary relative to each other. Therefore and in
Verbindung mit der Ausgestaltung der Zahnräder treten aufgrund der erforderlichen Drehachsenabstandstoleranzen spielbehaftete Bewegungsmuster auf. Es ist daher auch ein Spiel zwischen antreibenden und angetriebenen Zahnrad vorhanden, welches sich insbesondere bei Drehrichtungswechsel negativ auf den zu bestimmenden Winkel auswirkt (Hysterese), da die Drehbewegung permanent an das anzutreibende Zahnrad weitergegeben wird. Dies bedeutet, dass die einzelnen Zähne der ineinander greifenden Zahnräder in Umlaufrichtung betrachtet nicht so ineinander eingreifen können, dass sie jeweils mit gegenüberliegenden Zahnflanken direkt aneinander anliegen. Connection with the configuration of the gears occur due to the required rotational axis distance tolerances game-related movement pattern. It is therefore also a game between driving and driven gear available, which in particular negatively affects the angle to be determined (hysteresis), since the rotational movement is permanently transmitted to the driven gear. This means that the individual teeth of the meshing gears in the direction of rotation can not engage in such a way that they abut each other directly with opposite tooth flanks.
Des Weiteren tritt durch die erforderliche Achsabstandstoleranz ein Verklemmen der Zahnräder zueinander auf, welches zu Ablaufgeräuschen führen kann. Furthermore, due to the required axial distance tolerance jamming of the gears to each other, which can lead to drainage noise.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung zu schaffen, mit welcher bzw. bei welchem das Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils genauer erfolgen kann. It is an object of the present invention to provide a device and a vehicle with such a device, with which or in which the detection of a position angle of a rotatable member can be carried out more accurately.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Fahrzeug, welches die Merkmale nach Anspruch 10 aufweist, gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs umfasst eine Zahnradvorrichtung, welche mit dem drehbaren Bauteil mechanisch bewegungsgekoppelt ist. Ein Zahnrad der This object is achieved by a device having the features of claim 1, and a vehicle having the features of claim 10. A device according to the invention for detecting a position angle of a rotatable component of a vehicle comprises a gear device, which is mechanically coupled in movement with the rotatable component. A gear of
Zahnradvorrichtung greift dabei in eine gezahnte Struktur des Bauteils ein. Die gezahnte Struktur kann auch ein Zahnrad sein. Gear device engages in a toothed structure of the component. The toothed structure may also be a gear.
Zähne des Zahnrads sind in Umlaufrichtung um eine Drehachse des Zahnrads und/oder Zähne der gezahnten Struktur des Bauteils sind in Umlaufrichtung um eine Drehachse der gezahnten Struktur in sich bewegbar bzw. verformbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass sie eine gewisse Bewegungselastizität aufweisen, so dass sie in diesem Sinne nicht ortsfest und starr angeordnet sind. Durch eine derartige Bewegungsflexibilisierung und Ausgestaltung der Zähne, insbesondere der Zahnflanken, kann das bei bekannten Ausgestaltungen unvermeidbare Spiel beim Eingriff der Zähne vermieden werden. Teeth of the gear are in the circumferential direction about an axis of rotation of the gear and / or teeth of the toothed structure of the component are formed in the direction of rotation about an axis of rotation of the toothed structure in a movable or deformable. This means that they have a certain elasticity of movement, so that they are not stationary and rigidly arranged in this sense. By such a mobility flexibility and design of the teeth, in particular the tooth flanks, the unavoidable in known embodiments game during engagement of the teeth can be avoided.
Dadurch kann auch die Erfassungsgenauigkeit des Positionswinkels wesentlich erhöht werden. As a result, the detection accuracy of the position angle can be significantly increased.
Um die Verformbarkeit zu ermöglichen, können die Zähne des Zahnrads und/oder die Zähne der gezahnten Struktur einen Hohlquerschnitt aufweisen. Dieser innere Hohlquerschnitt ist zwischen den beiden Zahnflanken des zugehörigen Zahns angeordnet und ermöglicht zumindest im gewisssen Umfang Relativbewegungen der beiden Zahnflanken zueinander. Der Hohlquerschnitt kann - wie im Weiteren noch näher ausgeführt - insbesondere als radialer Schlitz oder als Aussparung bzw. Bohrung des Zahns ausgebildet sein. In order to allow the deformability, the teeth of the gear and / or the teeth of the toothed structure may have a hollow cross-section. This inner hollow cross-section is arranged between the two tooth flanks of the associated tooth and allows at least to a certain extent relative movements of the two tooth flanks to each other. The hollow cross-section can - as explained in more detail below - be designed in particular as a radial slot or as a recess or bore of the tooth.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zähne des Zahnrads in radialer Richtung geschlitzt ausgebildet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung ist ein Zahn eines Zahnrads zumindest bereichsweise mit zwei Zahnteilen, die beabstandet zueinander angeordnet sind, ausgebildet, wobei diese dann eine derartige Bewegungselastizität in It is particularly advantageous if the teeth of the toothed wheel are slotted in the radial direction. By such a configuration, a tooth of a gear is at least partially formed with two tooth parts, which are spaced from each other, formed, which then such a movement elasticity in
Umlaufrichtung des Zahnrads betrachten und somit um die Drehachse betrachtet, aufweisen, dass sie relativ zueinander bewegt werden können, wodurch sich die Form und die Lage zumindest teilweise verändern lässt. Darauf kann ein stets aneinander anliegender Eingriff zwischen den Zähnen des Zahnrads und den Zähnen der gezahnten Struktur des Bauteils gewährleistet werden, so dass ungewolltest Spiel in Umlaufrichtung um die Drehachse vermieden wird. Viewing the direction of rotation of the gear and thus viewed around the axis of rotation, have that they can be moved relative to each other, whereby the shape and the position can be at least partially changed. Thereupon, an engagement between the teeth of the toothed wheel and the teeth of the toothed structure of the component can always be ensured, so that unintentional play in the direction of rotation about the axis of rotation is avoided.
Vorzugsweise ist ein Schlitz in einem Zahn zumindest solange ausgebildet, wie sich die Länge eines Zahnkopfes eines derartigen Zahns erstreckt. Gerade diese Ausgestaltung ermöglicht im vorderen Bereich eines Zahns eine derartige Form und Preferably, a slot in a tooth is formed at least as long as the length of a tooth tip of such a tooth extends. Especially this configuration allows in the front region of a tooth such a shape and
Bewegungselastizität. Da gerade hier die Haupteingriffsbereiche mit Krafteinwirkungen erfolgen trägt dies besonders vorteilhaft zur Vermeidung von unerwünschtem Spiel bei. Movement elasticity. Since it is here that the main engagement areas take place with force effects, this contributes particularly advantageously to the prevention of unwanted play.
Vorzugsweise sind die Zähne der gezahnten Struktur in radialer Richtung geschlitzt ausgebildet. Insbesondere ist auch hier ein Schlitz zumindest so lange, wie sich ein Zahnkopf eines Zahns der gezahnten Struktur erstreckt. Preferably, the teeth of the toothed structure are slotted in the radial direction. In particular, a slot is also at least as long as a tooth tip of a tooth of the toothed structure extends.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sowohl die Zähne des Zahnrads der Preferably, it is provided that both the teeth of the gear of the
Zahnradvorrichtung als auch die Zähne der gezahnte Struktur des Bauteils geschlitzt ausgebildet sind. Vorzugsweise sind jeweils alle Zähne entsprechend geschlitzt ausgebildet. Gear device as well as the teeth of the toothed structure of the component are formed slotted. Preferably, each of the teeth is slotted accordingly.
Bei einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass Zähne des Zahnrads und/oder Zähne der gezahnten Struktur zur Verformbarkeit mit einer durchgängigen Bohrung ausgebildet sind. Als Bohrung wird ein Loch verstanden, welches in Bohrungsrichtung betrachtet in Umfangsrichtung umlaufend durch das Material des Zahnes begrenzt ist. In a further embodiment it can be provided that teeth of the toothed wheel and / or teeth of the toothed structure are designed for deformability with a continuous bore. A bore is understood to be a hole which, viewed in the direction of the bore, is peripherally circumscribed by the material of the tooth.
Vorzugsweise erstreckt sich eine Bohrung in radialer Richtung im Wesentlichen über die Höhe des Zahns. Preferably, a bore extends in the radial direction substantially over the height of the tooth.
Vorzugsweise ist die Bohrung eckig, insbesondere rechteckig ausgebildet. Preferably, the hole is angular, in particular rectangular.
Es kann auch vorgesehen sein, dass einige Zähne des Zahnrads und/oder einige Zähne der gezahnten Struktur geschlitzt ausgebildet sind und weitere Zähne des Zahnrads und/oder weitere Zähne der gezahnten Struktur mit einer Bohrung ausgebildet sind. It may also be provided that some teeth of the toothed wheel and / or some teeth of the toothed structure are slotted and further teeth of the toothed wheel and / or further teeth of the toothed structure are formed with a bore.
Vorzugsweise sind die beiden Drehachsen und somit die Drehachse des Zahnrads der Zahnradvorrichtung als auch die Drehachse der gezahnten Struktur parallel verlaufend zueinander angeordnet und ortsfest zueinander positioniert. Dies bedeutet, dass sie sich in die gleiche Richtung erstrecken und keine Relativbewegung zwischen den Preferably, the two axes of rotation and thus the axis of rotation of the gear of the gear device as well as the axis of rotation of the toothed structure are arranged parallel to each other and positioned stationary to each other. This means that they extend in the same direction and no relative movement between the
Drehachsen in einer Richtung senkrecht zu den Drehachsen ermöglicht ist. Rotary axes in a direction perpendicular to the axes of rotation is possible.
Vorzugsweise ist zumindest ein Sensor vorgesehen, welcher zur Erfassung der Preferably, at least one sensor is provided, which for detecting the
Drehstellung des Zahnrads der Zahnradvorrichtung ausgebildet ist. Abhängig von der Drehstellung des Zahnrads ist dann die Position und somit auch der Positionswinkel des drehbaren Bauteils bestimmbar. Die Vorrichtung umfasst dazu vorzugsweise eine Steuereinheit, welche zur Auswertung der Sensorinformationen ausgebildet ist. Da das Zahnrad der Zahnradvorrichtung mit der gezahnten Struktur des Bauteils gekoppelt ist und deren ursprünglich anfängliche relative Position zueinander bekannt und Rotary position of the gear of the gear device is formed. Depends on the The rotational position of the gear is then the position and thus also the position angle of the rotatable member determinable. For this purpose, the device preferably comprises a control unit which is designed to evaluate the sensor information. Since the gear of the gear device is coupled to the toothed structure of the component and their original initial relative position to each other known and
abgespeichert ist, kann somit über diese indirekte Vorgehensweise der Positionswinkel des drehbaren Bauteils bestimmt werden. is stored, can thus be determined by this indirect approach, the position angle of the rotatable component.
Vorzugsweise ist der Verlauf einer Zahnflanke im Hinblick auf ihre Konturgestaltung eines Zahnes der Zahnradvorrichtung vom Zahnfu ß bis zum Zahnkopf stufenfrei bzw. eckenfrei ausgebildet und/oder der Verlauf einer Zahnflanke eines Zahnrads der gezahnten Struktur vom Zahnfu ß bis zum Zahnkopf stufenfrei ausgebildet. Preferably, the course of a tooth flank with respect to its contour design of a tooth of the gear device from Zahnfu ß to the tooth head step-free or corner formed and / or the course of a tooth flank of a toothed toothed structure from Zahnfu ß to the tooth head step-free.
Insbesondere ist das drehbare Bauteil eine Lenkwelle des Fahrzeugs und der In particular, the rotatable member is a steering shaft of the vehicle and the
Positionswinkel ist der Lenkwinkel. Position angle is the steering angle.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer vorteilhaften Ausgestaltung davon. Furthermore, the invention also relates to a vehicle with a device according to the invention and an advantageous embodiment thereof.
Die Vorrichtung zur Erfassung des Positionswinkels ist somit insbesondere derart ausgestaltet, dass die Zähne von antreibendem und/oder von angetriebenem Zahnrad oder Zahnsegment so ausgestaltet sind, dass die Zahnflanken als The device for detecting the position angle is thus designed in particular such that the teeth of driving and / or driven gear or toothed segment are designed so that the tooth flanks as
Spielausgleichselement dienen, um eine auftretende Achsabstandstoleranz Play compensation element serve to a occurring axial distance tolerance
dahingehend auszugleichen, dass der spielfrei permanente Eingriff der Zähne to compensate for the fact that the play-free permanent engagement of the teeth
gewährleistet ist. Dadurch wird eine Hysterese und unerwünschte Geräuschbildung vermieden. is guaranteed. This avoids hysteresis and unwanted noise.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer An embodiment of the invention is described below with reference to schematic
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Drawings explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 1 is a plan view of a partial section of an embodiment of a device according to the invention;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Zahns eines Zahnrads der Vorrichtung; Fig. 2 is an enlarged view of a tooth of a gear of the device;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines weiteren Fig. 3 is a plan view of a partial section of another
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Zahns eines Zahnrads der Vorrichtung gemäß Fig. 3. Embodiment of a device according to the invention; and 4 is an enlarged view of a tooth of a gear of the device of FIG .. 3
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen In the figures, the same or functionally identical elements are the same
Bezugszeichen versehen. Provided with reference numerals.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Erfassung eines Lenkwinkels einer Lenkwelle 2 eines Fahrzeugs gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist daher in einem Fahrzeug angeordnet. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Zahnradvorrichtung 3, welche ein oder mehrere Zahnräder aufweisen kann. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein Zahnrad 4 der In Fig. 1, a device 1 for detecting a steering angle of a steering shaft 2 of a vehicle is shown. The device 1 is therefore arranged in a vehicle. The device 1 comprises a gear device 3, which may have one or more gears. In the embodiment of FIG. 1 is a gear 4 of
Zahnradvorrichtung 3 gezeigt. Das Zahnrad 4 und somit auch die Zahnradvorrichtung 3 ist mit der Lenkwelle 2, die au ßenseitig eine gezahnte Struktur 5 aufweist, Gear device 3 shown. The gear 4 and thus also the gear device 3 is connected to the steering shaft 2, which has a toothed structure 5 on the outside,
bewegungsgekoppelt, indem das Zahnrad 4 in die gezahnte Struktur 5 eingreift. Das Zahnrad 4 und die Lenkwelle 2, insbesondere die gezahnte Struktur 5, sind so angeordnet, dass eine Drehachse A des Zahnrads 4, welche sich senkrecht zur motion coupled by the gear 4 engages the toothed structure 5. The gear 4 and the steering shaft 2, in particular the toothed structure 5, are arranged so that an axis of rotation A of the gear 4, which is perpendicular to the
Figurenebene erstreckt, parallel zu einer Drehachse B der gezahnten Struktur 5 verläuft. Das Zahnrad 4 ist symmetrisch um die Drehachse A ausgebildet. Die Vorrichtung 1 ist so konzipiert, dass auch Drehungen bis zu oder auch größer 360 ° möglich sind. Figure plane extends parallel to a rotational axis B of the toothed structure 5 extends. The gear 4 is formed symmetrically about the axis of rotation A. The device 1 is designed so that even rotations up to or greater than 360 ° are possible.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kämen Zähne 6 des Zahnrads 4 (lediglich ein Zahn ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen) mit Zähnen 7 der gezahnten Struktur 5 (lediglich ein Zahn ist mit dem Bezugszeichen 7 versehen). As shown in Fig. 1, teeth 6 of the gear 4 (only one tooth is denoted by reference numeral 6) would come with teeth 7 of the toothed structure 5 (only one tooth is denoted by reference numeral 7).
Im Ausführungsbeispiel sind alle Zähne 6 des Zahnrades 4 mit einem Schlitz 8 ausgebildet. Ebenso sind alle Zähne 7 der gezahnten Struktur 5 mit einem Schlitz 9 ausgebildet. Die Schlitze 8 und 9 erstrecken sich in radialer Richtung der jeweiligen Zahnradausgestaltungen. In the exemplary embodiment, all the teeth 6 of the gear 4 are formed with a slot 8. Likewise, all the teeth 7 of the toothed structure 5 are formed with a slot 9. The slots 8 and 9 extend in the radial direction of the respective gear configurations.
Darüber hinaus ist das Zahnrad 4 und die Lenkwelle 2 mit der gezahnten Struktur 5 so angeordnet, dass die Drehachsen A und B ortsfest zueinander positioniert sind. Dies bedeutet, dass keine Relativbewegung zwischen den Drehachsen A und B senkrecht dazu und somit in der Figurenebene, möglich ist. In addition, the gear 4 and the steering shaft 2 are arranged with the toothed structure 5 so that the axes of rotation A and B are positioned stationary to each other. This means that no relative movement between the axes of rotation A and B perpendicular thereto and thus in the plane of the figure, is possible.
Die Vorrichtung 1 umfasst darüber hinaus zumindest einen Sensor 10, welcher zur Erfassung der Drehstellung des Zahnrades 4 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist eine Steuereinheit 1 1 vorgesehen, welche abhängig von den Informationen des Sensors 10 zur Bestimmung des Lenkwinkels der Lenkwelle 2 ausgebildet ist. The device 1 further comprises at least one sensor 10, which is designed to detect the rotational position of the gear 4. In addition, one is Control unit 1 1 is provided, which is formed depending on the information of the sensor 10 for determining the steering angle of the steering shaft 2.
In Fig. 2 ist in einer vergrößerten Darstellung ein Zahn 6 des Zahnrads 4 gezeigt. Jeder Zahn des Zahnrads 4 ist analog ausgebildet. Darüber hinaus ist auch jeder Zahn 7 der gezahnten Struktur 5 analog oder zumindest äquivalent ausgebildet. Der Zahn 6 umfasst einen Zahnfu ß 12 und einen Zahnkopf 13. Die Aufteilung im Hinblick auf den Zahnfu ß 12 und Zahnkopf 13 ist durch die waagrecht gestrichelte Linie angedeutet. Darüber hinaus sind Zahnflanken 14 und 15 in ihrem Konturenverlauf so ausgebildet, dass sie über die gesamte Höhe des Zahns 6 stufenfrei und somit kontinuierlich eckenfrei ausgebildet sind. Auch der Übergang vom Zahnfu ß 12 zum Zahnkopf 13 ist daher stufenfrei. In Fig. 2, a tooth 6 of the gear 4 is shown in an enlarged view. Each tooth of the gear 4 is formed analogously. In addition, each tooth 7 of the toothed structure 5 is analogous or at least equivalent. The tooth 6 includes a Zahnfu ß 12 and a tooth head 13. The division with respect to the Zahnfu ß 12 and tooth tip 13 is indicated by the horizontal dashed line. In addition, tooth flanks 14 and 15 are formed in their contour profile so that they are formed over the entire height of the tooth 6 step-free and thus continuously corner-free. The transition from Zahnfu ß 12 to the tooth head 13 is therefore stepless.
Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist zu erkennen, dass sich die Tiefe des Schlitzes 8 größer als die Höhe des Zahnkopfes 13 erstreckt und somit auch sich zumindest teilweise über die Länge des Zahnfu ßes 12 erstreckt. Durch eine derartige As shown in Fig. 2 it can be seen that the depth of the slot 8 extends greater than the height of the tooth head 13 and thus also extends at least partially over the length of Zahnfu ßes 12. By such
Ausgestaltung eines Zahns 6 ist eine gewisse Verformungselastizität eines Zahns 6 gegeben. Dies bedeutet, dass in Umlaufrichtung und die Drehachse A ein Zahn 6 beim Eingriff in die gezahnte Struktur 5 eine gewisse Verformbarkeit aufweist, so dass beide Zahnflanken 14 und 15 an Zahnflanken benachbarter Zähne 7 beim entsprechenden Eingriff anliegen. Ein unerwünschtes Spiel in Umlaufrichtung ist dadurch vermieden. Embodiment of a tooth 6 is given a certain deformation elasticity of a tooth 6. This means that in the direction of rotation and the axis of rotation A a tooth 6 when engaging in the toothed structure 5 has a certain deformability, so that both tooth flanks 14 and 15 bear against tooth flanks of adjacent teeth 7 during the corresponding engagement. An undesirable play in the direction of rotation is avoided.
Die Position der Drehachsen A und B und somit auch die Position des Zahnrades 4 zur Lenkwelle 2 und somit auch zur gezahnten Struktur 5 wird daher beim Verbau bereits so festgelegt, dass diese spielfrei durch die Verformungselastizität der Zähne 6 und 7 gegebene Anlage der Zahnflanken 14 und 15 permanent gewährleistet ist. The position of the axes of rotation A and B and thus also the position of the gear 4 to the steering shaft 2 and thus also to the toothed structure 5 is therefore already set during installation so that these play-free by the deformation elasticity of the teeth 6 and 7 given conditioning of the tooth flanks 14 and 15 is permanently guaranteed.
In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 gezeigt. Im Unterschied zur Ausgestaltung in Fig. 1 und 2 ist hier vorgesehen, dass Zähne 6 des Zahnrads 4 mit einem eckigen durchgängigen Loch bzw. einer eckigen Bohrung 16 ausgebildet sind. Des Weiteren sind Zähne 7 der gezahnten Struktur 5 mit FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of a device 1. In contrast to the embodiment in FIGS. 1 and 2, it is provided here that teeth 6 of the toothed wheel 4 are formed with an angular through-hole or an angular hole 16. Furthermore, teeth 7 of the toothed structure 5 with
entsprechenden Bohrungen 17 versehen. In Fig. 4 ist dabei eine vergrößerte Darstellung eines Zahns 6 gezeigt. Die Bohrung 16 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Zahns 6. Durch diese Bohrung 16 und 17 werden die verbleibenden dünnen Wandungen der Zähne 6 und 7 reversibel verformbar. corresponding holes 17 provided. 4 shows an enlarged view of a tooth 6 is shown. The bore 16 extends substantially over the entire height of the tooth 6. Through this bore 16 and 17, the remaining thin walls of the teeth 6 and 7 are reversibly deformable.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils (2) eines Fahrzeugs, mit einer Zahnradvorrichtung (3), welche mit dem Bauteil (2) gekoppelt ist, wobei ein Zahnrad (4) der Zahnradvorrichtung (3) in eine gezahnte Struktur (5) des Bauteils (2) eingreift, 1 . Device for detecting a position angle of a rotatable component (2) of a vehicle, having a gear device (3) which is coupled to the component (2), wherein a toothed wheel (4) of the gear device (3) is formed into a toothed structure (5) of the gear device (3) Component (2) engages,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
Zähne (6) des Zahnrads (4) in Umlaufrichtung um eine Drehachse (A) des Zahnrads (4) und/oder Zähne (7) der gezahnten Struktur (5) des Bauteils (2) in Umlaufrichtung um eine Drehachse (B) der gezahnten Struktur (5) in sich verformbar ausgebildet sind.  Teeth (6) of the gear (4) in the direction of rotation about an axis of rotation (A) of the gear (4) and / or teeth (7) of the toothed structure (5) of the component (2) in the direction of rotation about an axis of rotation (B) of the toothed Structure (5) are formed deformable.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
Zähne (6) des Zahnrads (4) zur Verformbarkeit in radialer Richtung geschlitzt ausgebildet sind.  Teeth (6) of the gear (4) are formed slotted for deformability in the radial direction.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3. Apparatus according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein Schlitz (8) zumindest die Länge eines Zahnkopfs (13) eine Zahns (6) aufweist.  a slot (8) has at least the length of a tooth head (13) a tooth (6).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
Zähne (7) der gezahnten Struktur (5) zur Verformbarkeit in radialer Richtung geschlitzt ausgebildet sind.  Teeth (7) of the toothed structure (5) are formed slotted for deformability in the radial direction.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5. Apparatus according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein Schlitz zumindest die Länge eines Zahnkopfs eines Zahns (7) der gezahnten Struktur (5) aufweist.  a slot has at least the length of a tooth tip of a tooth (7) of the toothed structure (5).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
Zähne (6) des Zahnrads (4) und/oder Zähne (7) der gezahnten Struktur (5) zur Verformbarkeit einen Hohlquerschnitt aufweisen.  Teeth (6) of the toothed wheel (4) and / or teeth (7) of the toothed structure (5) for deformability have a hollow cross-section.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
Zähne (6) des Zahnrads (4) und/oder Zähne (7) der gezahnten Struktur (5) zur Verformbarkeit mit einer durchgängigen Bohrung (16, 17), insbesondere eckigen Bohrung (16, 17), ausgebildet sind.  Teeth (6) of the gear (4) and / or teeth (7) of the toothed structure (5) for deformability with a continuous bore (16, 17), in particular polygonal bore (16, 17) are formed.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die beiden Drehachsen (A, B) parallel verlaufen und ortsfest zueinander angeordnet sind.  the two axes of rotation (A, B) are parallel and are arranged stationary relative to one another.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zumindest ein Sensor (10) angeordnet ist, welcher zur Erfassung der Drehstellung des Zahnrads (4) der Zahnradvorrichtung (3) ausgebildet ist und abhängig von der Drehstellung der Positionswinkel des drehbaren Bauteils (2) bestimmbar ist.  at least one sensor (10) is arranged, which for detecting the rotational position of the gear (4) of the gear device (3) is formed and depending on the rotational position of the position angle of the rotatable member (2) can be determined.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Verlauf einer Zahnflanke (14, 15) eines Zahnes (6) der Zahnradvorrichtung (3) vom Zahnfu ß (12) bis zum Zahnkopf (13) stufenfrei ausgebildet ist und/oder der Verlauf einer Zahnflanke eines Zahnes (7) der gezahnten Struktur (5) vom Zahnfu ß bis zum Zahnkopf stufenfrei ausgebildet ist  the course of a tooth flank (14, 15) of a tooth (6) of the toothed device (3) from Zahnfu ß (12) to the tooth head (13) is step-free and / or the course of a tooth flank of a tooth (7) of the toothed structure ( 5) of the Zahnfu ß to the tooth head is formed step-free
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1 1. Device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Bauteil eine Lenkwelle (2) des Fahrzeugs ist und der Positionswinkel der Lenkwinkel ist.  the component is a steering shaft (2) of the vehicle and the position angle is the steering angle.
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