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Die Erfindung betrifft einen Lenkwinkelsensor für Kraftfahrzeuge zur Bestimmung eines Lenkwinkels eines bei einer Lenkbewegung drehbaren Lenkelementes einer Lenkradbaugruppe, z.B. eines Lenkrades und/oder einer zugehörigen Lenkwelle, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Lenkwinkelsensor der vorstehend genannten Art, der der Bestimmung des Lenkwinkels eines drehbar gelagerten Lenkelementes eines Kraftfahrzeugs, z.B. eines Lenkrades oder einer zugehörigen Lenkwelle, dient, umfasst ein drehbar gelagertes Antriebselement, das bei einer Drehbewegung des Lenkelementes ebenfalls eine Drehbewegung ausführt, und ein drehbar gelagertes Abtriebselement, das mit dem Antriebselement in Eingriff steht und von diesem angetrieben wird. Der Lenkwinkel wird durch Erfassen der Drehbewegung und/oder des Drehwinkels des Abtriebselementes bestimmt.
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Der Lenkwinkelsensor kann beispielsweise der Bestimmung des Einschlagwinkels eines Lenkrads eines Kraftfahrzeugs dienen. Dazu ist der Lenkwinkelsensor gewöhnlich in der Lenksäule des Kraftfahrzeugs eingebaut und erfasst z.B. die Drehbewegung der dem Lenkrad zugeordneten Lenkwelle.
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Aus der
WO 96/27116 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Winkelmessung eines drehbaren Körpers bekannt, wobei auf die Achse des drehbaren Körpers ein Zahnrad aufgebracht ist, welches mit zwei weiteren Zahnrädern gekoppelt ist und diese zur Rotation antreibt. Dabei werden die Drehwinkel der beiden weiteren Zahnräder mit Hilfe zweier periodischer Winkelsensoren gemessen. Die Winkelsensoren sind mit einer elektronischen Auswerteschaltung verbunden, die den Drehwinkel des drehbaren Körpers errechnet.
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Die Messgenauigkeit des Lenkwinkelsensors hängt unter anderem von der Präzision der Verzahnung ab. In der Regel ist der Eingriff der Zähne nicht spielfrei, was durch die Herstellung der Zahnräder bedingt ist. Dieses Spiel wird durch Montagetoleranzen zusätzlich vergrößert. Zudem spielt der mit der Zeit fortschreitende Verschleiß der Zahnräder eine Rolle. Des Weiteren sind die Ungleichförmigkeit der Form und der Verteilung der Zähne sowie unrunde Zahnräder zu beachten, die ggf. zu Linearitätsfehlern führen können. Dieses Spiel der Zahnräder führt letztlich zu Messfehlern des Lenkwinkelsensors. Bei Umkehr der Rotationsrichtung des den Sensor tragenden Zahnrads äußert sich dieser Fehler als Hysteresefehler.
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Da durch diese Faktoren das Messergebnis des Lenkwinkelsensors fehlerbehaftet ist, wobei der Fehler nicht unbedingt ein systematischer Fehler ist, ist es wünschenswert, das Spiel der Zahnräder zu verringern, um die Messgenauigkeit des Lenkwinkelsensors zu erhöhen.
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Zu diesem Zweck schlägt die
EP 1 132 716 B1 einen Positionssensor der eingangs beschriebenen Art vor, bei dem die getriebenen Zahnräder zudem mittels federelastischen Spannbügeln radial zum Mittelpunkt des treibenden Zahnrades gezogen bzw. gedrückt werden. Die getriebenen Zahnräder sind mit einem beweglichen, genauer gesagt einem rotierenden, Teil eines Drehstellungssensors gekoppelt, der mit einem stationären Teil des Drehstellungssensors zusammenwirkt, um den Drehwinkel des rotierenden Teils des Drehstellungssensors und somit des Lenkelementes zu bestimmen. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass die getriebenen Zahnräder sowie die rotierenden Teile der Drehstellungssensoren radial in einer Ebene, die sich orthogonal zu der Erstreckungsrichtung der Rotationsachsen erstreckt, verschiebbar gelagert sind. Demzufolge ist die Drehachse der beweglichen Teile nicht ortsfest bezüglich der stationären Teile des Drehstellungssensors, so dass Messfehler unumgänglich sind, auch wenn der Eingriff der Zähne nun spielfrei und Montagetoleranzen ausgeglichen sind. Zumindest die durch den mit der Zeit fortschreitende Verschleiß der Zahnräder und die eingangs beschriebene Ungleichförmigkeit der Zähne und Zahnräder führen weiterhin zu Messungenauigkeiten. Zudem stellt die Tatsache, dass der Spannrahmen ein zusätzliches Bauteil ist, das den ohnehin beschränkten Bauraum weiter verkleinert, einen Nachteil dar.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Lenkwinkelsensor mit erhöhter Messgenauigkeit anzugeben.
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Dieses Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach weisen das Antriebselement und /oder das Abtriebselement elastische Mittel auf, über die das Antriebselement und das Abtriebselement gegeneinander verspannt sind. Durch das Verspannen wird im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand das Spiel zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement reduziert, ohne die Messgenauigkeit des Lenkwinkelsensors dabei anderweitig nachteilig zu beeinträchtigen. Zudem wird vermieden, dass durch die Mittel zur Reduktion des Spiels der Bauraum verkleinert wird.
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Das Antriebselement und das Abtriebselement sind jeweils um eine Drehachse gelagert. Beide Elemente umfassen jeweils einen Eingriffsbereich, um miteinander in Eingriff zu stehen.
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Die elastischen Mittel stützen sich zum Beispiel einerseits an einem Grundkörper des Abtriebselementes und/oder Antriebselementes ab, über den das Abtriebselement bzw. das Antriebselement auf einem Lagerelement drehbar gelagert ist, und wirken andererseits auf den Eingriffsbereich des entsprechenden Elementes ein, um diesen gegen das jeweilige andere Element zu verspannen.
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Das Antriebselement kann mit dem Lenkelement, z.B. in Form einer Lenkwelle, drehfest verbunden sein und zusammen mit dieser drehbar gelagert sein, während das Abtriebselement drehbar auf einem starren Lagerelement gelagert ist. Die Anordnung gewährleistet, dass die Drehachsen des Antriebselementes und des Abtriebselementes nicht radial gegeneinander verschoben werden können. Dahingegen ist der Eingriffsbereich des Abtriebselementes und/oder des Antriebselementes durch die elastischen Mittel radial gegenüber der entsprechenden Drehachse verschiebbar. Die radiale Verschiebbarkeit des Eingriffsbereichs des einen Elementes gegenüber dessen Drehachse ermöglicht, dass der Eingriffsbereich dieses einen Elements gegen das andere Element verspannt werden kann.
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Der Grundkörper des Abtriebselementes und des Antriebselementes ist radial unbeweglich bezüglich der Drehachse des Abtriebselementes bzw. des Antriebselementes gelagert. Demnach ist der Eingriffsbereich des Abtriebselementes und/oder des Antriebselementes durch die elastischen Mittel radial gegenüber dem jeweiligen Grundkörper radial verschiebbar.
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Damit der Eingriffsbereich des Abtriebselementes und/oder des Antriebselementes jedoch tatsächlich gegen das jeweilige andere Element durch die elastischen Mittel vorgespannt wird, ist zudem zweckmäßig, dass der Abstand zwischen der Drehachse des Antriebselementes und der Drehachse des Abtriebselementes kleiner ist als die Summe der Radien des Antriebselementes und des Abtriebselementes, welche jeweils rotationssymmetrisch bezüglich ihrer Drehachse ausgeführt sind. Im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand werden die elastischen Mittel somit verformt und spannen den Eingriffsbereich des Abtriebselementes und/oder des Antriebselementes gegen das jeweilige andere Element vor.
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Zur Bestimmung des Lenkwinkels des Lenkelementes umfasst der Lenkwinkelsensor eine abzutastende Baugruppe und eine Abtasteinheit, die miteinander zusammenwirken. Die abzutastende Baugruppe wird dabei zum Beispiel von dem Grundkörper des Abtriebselementes getragen. Demnach dreht sich die abzutastende Baugruppe mit dem Grundkörper des Abtriebselementes um dessen Drehachse. Vorzugsweise ist die abzutastende Einheit in den Grundkörper des Abtriebselementes eingearbeitet. Die abzutastende Baugruppe ist radial unbeweglich bezüglich der Drehachse des Abtriebselementes gelagert. Die Abtasteinheit ist ortsfest bezüglich der Drehachse des Abtriebselementes angeordnet. Das heißt, dass die einzige Bewegung, die die abzutastende Baugruppe relativ zur Abtasteinheit ausführen kann, eine Drehbewegung um die Drehachse des Abtriebselementes ist. Somit kann sicher gestellt werden, dass außer der Rotation der abzutastenden Baugruppe um die Drehachse des Abtriebselementes keine weitere Relativbewegung zwischen der abzutastenden Baugruppe und der Abtasteinheit möglich ist. Durch diese Vorkehrung wird erreicht, dass das Messergebnis des Lenkwinkelsensors zumindest nicht durch unerwünschte Bewegungen der abzutastenden Baugruppe verfälscht werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Abtasteinheit zusammen mit der abzutastenden Baugruppe entlang der Drehachse des Abtriebselementes verschiebbar ist, wobei der Abstand zwischen der Abtasteinheit und der abzutastenden Baugruppe im Wesentlichen konstant bleibt. Diese Verschiebbarkeit kann beispielsweise bei der Montage des Lenkwinkelsensors in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft sein.
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Vorzugsweise umfasst die abzutastende Baugruppe eine magnetische Baugruppe. Alternativ ist z.B. auch eine induktive (oder gegebenenfalls optische) Baugruppe denkbar. Die magnetische Baugruppe ist beispielsweise ringförmig umlaufend ausgebildet. Beispielsweise ist die Baugruppe zylindrisch oder als Scheibe ausgebildet. Der magnetische Ring kann dabei von dem Material des Grundkörpers des Abtriebselementes umhüllt sein.
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Ferner kann die magnetische Baugruppe in einem Flussring gelagert sein. In diesem Fall stützen sich die elastischen Mittel zum Beispiel an dem Flussring ab und wirken auf den Eingriffsbereich des Abtriebselementes. Vorzugsweise ragt der Flussring dabei axial über die magnetische Baugruppe hinaus. Weiterhin taucht die Abtasteinheit axial in den Flussring ein. Durch diese Maßnahme wird der magnetische Fluss der magnetischen Baugruppe vorteilhaft gebündelt und ein möglichst homogenes Magnetfeld erzeugt.
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Auch ist es denkbar, dass der Flussring und die elastischen Elemente aus demselben Material bestehen. Beispielsweise können die elastischen Mittel aus dem Flussring ausgestanzt uns herausgebogen sein, so dass der Flussring und die elastischen Mittel eine Einheit bilden. Dadurch kann das Herstellungsverfahren des Abtriebselements vereinfacht werden. Der Flussring umfasst vorzugsweise ein magnetisches Material, wodurch vorteilhaft die abzutastende Baugruppe gegen äußere magnetische Störfelder abgeschirmt wird.
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Die Abtasteinheit umfasst vorzugsweise einen GMR-Sensor (GMR für „giant magnetoresistance“). Alternativ sind auch Hall- oder XMR-Sensoren (XMR für „X-magneto-resistive“) verwendbar. Unter den Oberbegriff XMR-Sensoren fallen beispielsweise AMR-(„anisotrope-magneto-resistive“), TMR-(„tunnel-magneto-resistive“) und CMR-Sensoren („colossal-magneto-resistive“). Je nach Natur der abzutastenden Baugruppe können auch optische oder induktive Sensoren zum Einsatz kommen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Antriebselement und das Abtriebselement als Zahnräder ausgebildet. Dabei ist dann der Eingriffsbereich, über den die Elemente zusammenwirken, die Verzahnung.
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Vorzugsweise umfasst der Lenkwinkelsensor mindestens zwei Abtriebselemente, wobei jedes Abtriebselement eine abzutastende Baugruppe trägt. Dies hat den Vorteil, dass der Messfehler weiter reduziert und die Präzision des Lenkwinkelsensors somit erhöht wird. In der Regel ist vorgesehen, dass das Abtriebselement die elastischen Mittel aufweist. Allerdings können auch das Antriebselement oder sogar das Abtriebselement sowie das Antriebselement die elastischen Mittel umfassen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen im Einzelnen beschrieben werden.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Lenkwinkelsensors mit einem Antriebselement und zwei Abtriebselementen;
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2 eine Draufsicht auf ein Abtriebselement gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 einen Querschnitt durch das Abtriebselement aus 2;
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4 eine Draufsicht auf ein Abtriebselement gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
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5 einen Querschnitt durch das Abtriebselement aus 4.
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In 1 ist schematisch ein Lenkwinkelsensor 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Lenkwinkelsensor 2 ist im Ausführungsbeispiel an einem drehbaren Lenkelement in Form einer Lenkwelle 4 zur Erfassung des Lenkwinkels des Lenkelementes vorgesehen. Alternativ kann der Lenkwinkelsensor 2 z.B. auch unmittelbar einem Lenkrad zugeordnet sein. Je nach Fahrzeugtyp sind das Lenkrad und damit auch die zugehörige Lenkwelle in einem Winkelbereich zwischen ±720° und ±1440° drehbar. Vorzugsweise beträgt der Lenkwinkelbereich ±1080°, was ±3 Umdrehungen des Lenkrades und der zugehörigen Lenkwelle entspricht. Daher ist der Lenkwinkelsensor 2 derart ausgebildet, dass auch Lenkwinkel, die größer als 360° sind, gemessen werden können.
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Der Lenkwinkelsensor 2 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst ein Antriebselement 6, zwei Abtriebselemente 8, die mit dem Antriebselement 6 in Eingriff stehen, und eine Abtasteinheit 10, die die Drehbewegung der Abtriebselemente 8 misst.
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Das Antriebselement 6 ist um eine Drehachse A1 zusammen mit der Lenkwelle 4 drehbar gelagert. Hierfür ist das Antriebselement 6 drehfest mit der Lenkwelle 4 verbunden. Dabei kann das Antriebselement 6 auch starr mit der Lenkwelle 4 verbunden sein. Zudem ist auch möglich, dass das Antriebselement 6 drehfest bzw. starr mit dem Lenkrad verbunden ist. Die Abtriebselemente 8 sind jeweils entlang einer Drehachse A2 auf einem ortsfesten Lagerelement 11 drehbar gelagert. Der Ausdruck „ortsfest“ soll ausdrücken, dass im Bezugssystem des Lenkwinkelsensors keine Bewegung ausgeführt wird. Bei einer Drehbewegung der Lenkwelle 4 um die Drehachse A1 werden also das Antriebselement 6 und durch dessen Eingriff mit den Abtriebselementen 8 auch die Abtriebselemente 8 in Rotation versetzt.
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Das Antriebselement 6 und die Abtriebselemente 8 weisen jeweils einen Eingriffsbereich 12 auf, über welche das Antriebselement 6 mit jedem der Abtriebselemente 8 in Eingriff steht. Über die Eingriffsbereiche 12 wird eine Drehbewegung des Antriebselementes 6 auf die Abtriebselemente 8 übertragen. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sind das Antriebselement 6 und die Abtriebselemente 8 als Zahnräder mit einer Verzahnung als Eingriffsbereich 12 ausgestaltet. Die Verzahnung umfasst dabei einen Außenring 13, der ein Zahnprofil 14 trägt (siehe 2 und 4). Durch das formschlüssige Zusammenwirken der Zahnräder wird ein gegenseitiges Verrutschen des Antriebselementes 6 und der Abtriebselemente 8 und somit ein verfälschtes Signal des Lenkwinkelsensors vermieden. Alternativ können das Antriebselement 6 und die Abtriebselemente 8 z.B. auch als Zahnriemen ausgebildet sein. Für besondere Anwendungen kann auch ein Reibradgetriebe zum Einsatz kommen.
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Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebszahnrad 6 und dem einen Abtriebszahnrad 8 ist dabei anders als das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebszahnrad 6 und dem anderen Abtriebszahnrad 8. Die Übersetzungsverhältnisse sind derart gewählt, dass sich die Abtriebszahnräder 8 mehr als einmal bei einer Umdrehung des Antriebszahnrades drehen.
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Wie weiter unten erläutert, tragen die beiden Abtriebselemente 8 je eine Baugruppe, die zur Erfassung des Drehwinkels dienen. Entsprechend werden zwei Signale gemessen, die von der Drehung je eines Abtriebselementes 8 abhängen und die der Berechnung des Drehwinkels der Lenkwelle 4 dienen. Dabei kann ein Abtriebselement 8 allein nur einen eingeschränkten Winkelbereich von z.B. 360° auflösen. Die Lenkwelle 4 aber kann ±3 Umdrehungen ausführen, das heißt um ±1080° gedreht werden. Um diesen Lenkwinkelbereich abdecken zu können, und vor allem um unterscheiden zu können, ob die Lenkwelle 4 und das zugehörige Lenkrad einmal oder mehrmals gedreht wurden, wird das zweite Abtriebselement 8 benötigt. Durch Anwendung des Nonius-Prinzips kann so der exakte Drehwinkel berechnet werden. Zudem kann auch nach einem stromlosen Betrieb des Lenkwinkelsensors 2 der aktuelle Lenkwinkel wiedergegeben werden, was bei einem einzelnen Abtriebselement 8 nur eingeschränkt auf einen Bereich z.B. von 0° bis 360° möglich wäre. Demnach ist jedem Lenkwinkel der Lenkwelle 4 ein eindeutiger Wert, der sich aus den einzelnen Signalen jeder Baugruppe ergibt, zugeordnet.
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Die Abtriebselemente 8 umfassen je eine abzutastende Baugruppe 15, die der Abtasteinheit 10 zugeordnet ist und der Bestimmung des Lenkwinkels der Lenkwelle 4 dient. Dabei drehen sich die abzutastenden Baugruppen 15 mit den Abtriebselementen 8 um die entsprechende Drehachse A2, die ortsfest bezüglich der Abtasteinheit 10 ist. Die (einzig) mögliche Relativbewegung der abzutastenden Baugruppe 15 bezüglich der Abtasteinheit 10 besteht demnach in der Rotation der abzutastenden Baugruppe 15 um die Drehachse A2. Der Lenkwinkel der Lenkwelle 4 wird durch Erfassung der Drehbewegung und/oder des Drehwinkels der Abtriebselemente 8 mit den abzutastenden Baugruppen 15 bestimmt.
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Die abzutastenden Baugruppen 15 werden von je einem Grundkörper 16 der Abtriebselemente 8 getragen. Über den Grundkörper 16 wird das jeweilige Abtriebselement 8 auf dem zugehörigen Lagerelement 11 gelagert. Vorzugsweise umfassen die abzutastenden Baugruppen 15 eine magnetische Struktur. Alternativ ist z.B. auch eine induktiv (oder ggf. optisch) abtastbare Struktur denkbar. Der Begriff magnetische Struktur umfasst dabei einteilige und mehrteilige Magneten beliebiger Form. Die Orientierung des Magnetfelds bzw. die Änderung der Orientierung wird von der Abtasteinheit 10 erfasst und in eine Lenkwinkelinformation umgewandelt. Die Abtasteinheit 10 umfasst zwei GMR-Sensoren 18 (GMR für „giant magnetoresistance“). Die GMR-Sensoren 18 sind derart angeordnet, dass je ein GMR-Sensor 18 mit einer magnetischen Struktur wechselwirkt. Vorzugsweise sind die GMR-Sensoren 18 in angemessenem Abstand von der durch die rotierenden abzutastenden Baugruppen 15 aufgespannten Ebene oberhalb oder unterhalb der abzutastenden Baugruppen 15 angeordnet. Das von den GMR-Sensoren 18 erfasste Signal wird an einen Prozessor 20 weitergeleitet, der die Lenkwinkelinformation errechnet.
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Durch die Verwendung von zwei Abtriebselementen 8, das heißt von zwei abzutastenden Baugruppen 15, kann der Lenkwinkelsensor 2 als Multiturn-Sensor oder „True Power On“-Sensor nach dem Nonius-Messprinzip arbeiten. Demnach kann nach dem Einschalten des Lenkwinkelsensors 2 die eindeutige Winkelstellung des Lenkelementes, z.B. des Lenkrades und/oder der zugehörigen Lenkwelle innerhalb des Messbereiches bestimmt werden. Zusätzlich entsteht nach dem Einschalten eine Redundanz, d.h. beide Winkelsignale stehen zueinander in Relation. Da Lenkwinkelsensoren als sicherheitskritisch anzusehen sind, wirkt sich hier die Redundanz günstig zur Erkennung von Fehlerzuständen aus.
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Allerdings ist es auch möglich, den Lenkwinkelsensor 2 nur mit einer der zwei abzutastenden Baugruppen 15 zu betreiben bzw. nur ein Abtriebselement 8 mit einer abzutastenden Baugruppe 15 vorzusehen. Zudem ist es denkbar, mehr als zwei Abtriebselemente 8 und abzutastende Baugruppen 15 vorzusehen, falls dies für eine spezifische Anwendung des Lenkwinkelsensors 2 vorteilhaft ist.
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Die Abtriebselemente 8 sind mit elastischen Mitteln 22 versehen, die die Eingriffsbereiche der Abtriebselemente 8 gegen das Antriebselement 6 verspannen. Durch die elastischen Mittel 22 wird das bautechnisch erforderliche Spiel zwischen dem Antriebselement 6 und den Abtriebselementen 8 und somit eine Hysterese, welche durch dieses Spiel auftreten kann, reduziert. Insgesamt wird die Messgenauigkeit des Lenkwinkelsensors 2 durch das Verspannen der Antriebselementes 6 mit den Abtriebselementen 8 erhöht.
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Die elastischen Mittel 22 sind dabei derart angeordnet, dass der Eingriffsbereich 12 jedes Abtriebelementes 8 durch die Wirkung der elastischen Mittel 22 gegenüber der Drehachse A2 des entsprechenden Abtriebselementes 8 radial beweglich ist. Das heißt, dass sich die elastischen Mittel 22 zwischen dem Grundkörper 16 des Abtriebelementes 8 und dem Eingriffsbereich 12 des Abtriebselementes 8 erstrecken. Somit wird erreicht, dass der Grundkörper 16 und die abzutastende Baugruppe 15 radial unbeweglich auf dem Lagerelement 11 gelagert ist, während der Eingriffsbereich 12 des Abtriebselementes 8 radial gegenüber dem Grundkörper 16 und der Drehachse A2 verschiebbar ist. Im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand sind das Antriebselement 6 und die Abtriebselemente 8 derart angeordnet, dass der Abstand zwischen der Drehachse A1 des Antriebselementes 6 und den Drehachsen A2 der Abtriebselemente 8 kleiner gewählt ist als die Summe der Radien des Antriebselementes 6 und des Abtriebselementes 8. Durch die elastischen Mittel 22 und die Wahl der Abstände zwischen den Drehachsen A1, A2 wird erreicht, dass im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand des Antriebselementes 6 und der Abtriebselemente 8 der Eingriffsbereich 12 der Abtriebselemente 8 durch die elastischen Mittel 22 gegen das Antriebselement 6 verspannt ist. Demnach ermöglichen die elastischen Mittel 22 einen Spielausgleich zwischen dem Antriebselement 6 und den Abtriebselementen 8, wobei die abzutastende Baugruppe 15 radial unbeweglich bezüglich der Abtasteinheit 10 ist.
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In den 1, 2 und 4 sind die elastischen Mittel 22 als federelastische Stege ausgebildet, die sich symmetrisch um den Umfang des Grundkörpers 16 erstrecken. Die elastischen Mittel 22 sind aus einem Metall und/oder Kunststoff gefertigt. Vorzugsweise weisen die elastischen Mittel 22 ein metallisches Material auf. Exemplarisch sind in den Figuren pro Abtriebselement 8 acht federelastische Stege dargestellt. Die Anzahl der Stege ist jedoch je nach Anwendung des Lenkwinkelsensors 2 variabel. Alternativ zu den federelastischen Stegen ist es auch möglich, die elastischen Mittel 22 aus einem intrinsisch elastischen Material zu fertigen, das den Grundkörper ringförmig umläuft und sich zwischen dem Grundkörper 16 und dem Eingriffsbereich 12 des Abtriebselementes 8 erstreckt. Ein solches Material ist beispielsweise ein Elastomer.
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Gemäß einer Variante weisen nicht nur die Abtriebselemente 8, sondern zusätzlich auch das Antriebselement 6, die elastischen Mittel 22 auf. Gemäß einer weiteren Variante weisen nicht die Abtriebselemente 8, sondern das Antriebselement 6, die elastischen Mittel 22 auf.
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In 2 ist eine Draufsicht des Abtriebselementes 8 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die als magnetische Struktur ausgebildete abzutastende Baugruppe 15 ist ringförmig um die Drehachse A2 des Abtriebselementes 8 angeordnet. Dabei kann die abzutastende Baugruppe beispielsweise als Scheibe oder zylinderförmig ausgebildet sein. Die abzutastende Baugruppe 15 ist in den Grundkörper 16 eingebettet (siehe 3). Der Grundkörper 16 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, der um die abzutastende Baugruppe gespritzt wird. Alternativ wird die abzutastende Baugruppe 15 durch Befestigungsmittel, wie beispielsweise Klemmen oder Haken am Grundkörper 16 befestigt. An der radialen Außenfläche der abzutastenden Baugruppe 15 ist eine Kunststoffschicht vorgesehen, an der die elastischen Mittel 22 beispielsweise durch Spritzgießen befestigt sind.
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In 4 ist eine Draufsicht des Abtriebselementes 8 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die als magnetische Struktur ausgebildete abzutastende Baugruppe 15 nicht in den Grundkörper 16 eingebettet ist. Vielmehr verläuft die ringförmige abzutastende Baugruppe 15 um den Grundkörper 16 herum und ist in einem zylinderförmigen Flussring 24 gelagert (siehe 5). Der Flussring 24 ragt dabei axial über die abzutastende Baugruppe 15 hinaus, um den magnetischen Fluss der magnetischen Struktur zu bündeln und ein möglichst homogenes Magnetfeld zu erzeugen. Die Wirkung des Flussrings 24 besteht darin, den magnetischen Widerstand der magnetischen Struktur zu verringern und die zwischen den Polen verlaufenden Magnetfeldlinien zu konzentrieren. Außerdem dient der Flussring 24 der Abschirmung der abzutastenden Baugruppe 15 gegen äußere magnetische Störfelder. Vorteilhafterweise taucht die Abtasteinheit 10 teilweise in den Flussring 24 (nicht dargestellt) und somit in das gebündelte homogene Magnetfeld ein, um die Messgenauigkeit der Abtasteinheit 10 zu erhöhen. Der Flussring 24 trägt an seiner radialen Außenfläche die elastischen Mittel 22. Der Flussring 24 umfasst ein magnetisch leitfähiges Material, wie zum Beispiel Eisen. Gemäß einer Variante sind die elastischen Mittel 22 aus demselben Material wie der Flussring gefertigt. Zudem kann der Flussring 24 von einem Kunststoff umspritzt sein. Der Kunststoff erhöht dabei die mechanische Stabilität des Flussrings 24. Gemäß einer Variante sind die elastischen Mittel 22 und der Flussring einstückig ausgebildet. Beispielsweise sind die elastischen Mittel 22 aus dem Flussring 24 ausgestanzt und herausgebogen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 96/27116 [0004]
- EP 1132716 B1 [0007]