CN102774421A - 用于确定方向盘转向角的装置及与其配备的转向柱模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定方向盘转向角的装置，其包含编码载体和至少一个用于扫描编码载体上提供的编码的扫描装置，当转向角改变时，所述编码载体和扫描装置彼此相对旋转，扫描装置产生输出信号，可以由该输出信号确定转向角。该扫描装置可相对于固定的编码载体旋转并且可以以可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。另外，本发明还涉及一种用于机动车辆的转向柱模块，其配备有根据本发明的用于确定方向盘转向角的装置。

Description

用于确定方向盘转向角的装置及与其配备的转向柱模块

技术领域

本发明涉及用于确定方向盘转向角的装置，特别是在机动车辆中用于确定方向盘转向角的装置，并且涉及转向柱模块。

背景技术

用于确定方向盘转向角的装置，特别是在机动车辆中用于确定方向盘转向角的装置是众所周知的。它们也被称为转向角传感器装置或简称转向角传感器，在这些装置中，通常一部分形成固定的定子，其例如是由壳体或固定器形成，其中与机动车辆方向盘或转向柱连接的第二部分作为转子可旋转地安装。

具有模拟或数字角度传感器的旋转编码器通常用于精确确定旋转角或转向角。数字角度传感器基本上由被编码的装置和扫描编码的传感器组成，它们彼此相对旋转。在数字增量式旋转编码器中，被编码的装置通常是编码盘或具有均匀地分布在圆周上的均匀标记的编码轮，传感器探测这些标记并通过相应脉冲的输出发出信号。根据旋转方向计算出连续脉冲以便由累计总和确定最终的旋转角度。为了据此确定实际的位置，需要设定基准位置，计算的量可以参考该基准位置。该基准位置通常由可被传感器探测到的单独的基准或零刻度得知。相比之下，在数字绝对旋转编码器中，编码是由位置决定的，以致对于每个角位置，可以产生单独的信号，其直接且明确地表示有关的位置。连续完整周转中的相同角位置不能在几何形状上将它们彼此区分开，这就为什么在必要时不得不采取额外措施。

用于确定上述类型的转向角的装置通常包含体现为转子的编码盘或编码轮，其中传感器或扫描装置与定子连接。因此方向盘的旋转使编码盘产生相应的旋转，该相应的旋转以上述方式被固定的传感器探测并且以相应的电信号的形式提供，可以根据该电信号确定转向角。

例如，DE 101 10 785 A1公开了一种方向盘传感器，其包含可旋转地安装的复制方向盘旋转角度的编码盘，以及固定的扫描单元，其扫描编码盘的编码，用于确定方向盘或转向柱在周转范围内的角位置。所述转向角传感器另外包含计算单元，其与转向柱或编码盘机械连接，用于计算方向盘或转向柱相对于零位置的完整周转。

EP 1 069 026 B1公开了一种用于机动车辆的转向柱模块，其包含通过设计成平面螺旋弹簧的宽带电缆在方向盘和机动车辆之间传输信息和/或电流的信号传输盒、转向角传感器和至少一个转向柱开关。该转向角传感器包含可旋转地安装的编码盘，该编码盘以可旋转地接合的方式与可绕机动车辆方向盘旋转的信号传输盒的一部分连接。将实质上由光发射器和光接收器组成的固定的扫描装置设置在印刷电路板上，其在转向柱模块的壳体中相对于编码盘静止。

如果方向盘中现在需要由定子侧的扫描装置或传感器输出的转向角信息，在根据现有技术的转向角传感器装置中，可在定子上获得的转向角信号必须通过连接方向盘和机动车辆供电***的通常的螺旋缠绕、柔性的电导体传输，该电导体也被称为“游丝（clockspring）”或平面螺旋弹簧。然而，该螺旋导体在信号传送质量方面具有负作用，特别是在螺旋导体上有高刷新率或数据传输速率、高精确度和/或高负载电流时，因为该螺旋导体本身以公知的方式充当了将要传输的信号的导电线圈（扼流圈）。

发明内容

在此基础上，本发明的目的是提出一种用于确定方向盘转向角的装置，特别是在机动车辆中，以及一种转向柱模块，其允许在方向盘中以高刷新率和数据传送速率、高精确度和/或高负载电流提供转向角信息，其还具有低空间要求而且易于安装。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种用于确定方向盘转向角的装置，包含编码载体和至少一个用于扫描编码载体上提供的编码的扫描装置，当转向角改变时，所述编码载体和扫描装置彼此相对旋转，所述扫描装置产生输出信号，可以由该输出信号确定转向角，其中，所述扫描装置可相对于固定的编码载体旋转并且可以以可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。

在该装置中，不能与方向盘或转向柱一起移动的固定的壳体部分，其同时形成所述编码载体。

在该装置中，提供用于由扫描装置提供的输出信号测定转向角的电子测定***，所述电子测定***可以以可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。

在该装置中，通过根据电力、磁性或光学原理的扫描装置扫描所述编码。

一种用于机动车辆的转向柱模块，包含可以与方向盘机械连接的可旋转的第一部分、相对于第一部分可旋转地固定或不移动的第二部分，以及设置在所述可旋转的第一部分和可旋转地接合的第二部分之间的电连接装置，所述电连接装置包含用于在方向盘和机动车辆之间传输信息和/或电流的螺旋缠绕、柔性的电导体，其特征在于，与可旋转的第一部分和根据前述任一项权利要求所述的用于确定方向盘转向角的装置相关联的驱动器，用于确定转向角的装置的扫描装置与转向柱模块的第一部分相关联，用于确定转向角的装置的编码载体与转向柱模块的第二部分相关联，转向角信号直接提供给驱动器。

本发明进一步的特别有利的实施方式在权利要求中公开。

应该指出的是，可以将在权利要求中单独提及的特征以任何可行的技术方式相结合，从而提供本发明的进一步的实施方式。另外，说明书非常详细地描述和阐述了本发明的特征。

根据本发明的用于确定方向盘转向角的装置，特别是在机动车辆中，其包含编码载体和至少一个用于扫描编码载体上提供的编码的扫描装置，其中当转向角改变时，该编码载体和扫描装置彼此相对旋转，并且该扫描装置产生输出信号，由该输出信号可以确定转向角。与固定的编码载体相比，根据本发明装置的扫描装置可以以可旋转和可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。

在此情况下，将编码和相关的用于扫描该编码的扫描装置理解为任何彼此之间能够相对移动的配件，其由于相对运动而产生输出信号，在此基础上，可以确定扫描装置相对于例如编码盘或编码轮的提供有编码的编码载体的旋转运动的程度。具体可以利用电力的、磁性的或光学的测量原理来扫描编码。例如，这样可以确定在相应的扫描装置发生旋转时出现的电阻变化，即通过使用电位计，其以电阻形式形成编码并且以抽头（tap）形式形成相关的扫描装置。除了这种实施特别简单的扫描设置，例如，还可以使用基于霍尔效应的磁性测量原理或基于扫描分布在编码载体上的定义的标记的光学测量原理。

根据本发明的解决方案具有的优点是，可以将扫描装置提供的转向角信息以高刷新率或数据传送速率、高精确度和/或高负载电流直接提供给机动车辆的方向盘或转向柱和/或在机动车辆的方向盘或转向柱中提供。因此，如上面已经阐述的那样，通过经实质上充当信号的扼流圈的平面螺旋弹簧的方式传输，也就是说通过连接机动车辆的方向盘和供电***的螺旋缠绕、柔性电导体传输，从而信号质量不受到有害的影响。

具体实施方式

根据本发明的一个有利的实施例，根据本发明的装置的不能与方向盘或转向柱一起移动的固定的壳体部分（定子）形成编码载体。例如，可以将编码载体的编码应用于固定的壳体部分的内壁或应用于固定的壳体部分本身。因此，可以忽略传统上在现有技术中所使用的编码盘，由此根据本发明的装置可以以更紧凑的方式构建并且更易于安装。

本发明的另一个有利的实施例提供了一种用于由扫描装置提供的输入信号测定转向角的电子测定***，其中该电子测定***可以以可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。因此，可以在电子测定***和扫描装置之间的进行特别简单的连接。例如，可以将电子测定***和扫描装置设置在共用的印刷电路板上，该印刷电路板可以随方向盘或转向柱一起移动或旋转。于是，被电子测定***测定的转向角可以作为输入变量向驱动器提供。

根据本发明的用于机动车辆的转向柱模块包含可以与方向盘机械连接的可旋转的第一部分（转子）、相对于第一部分可旋转地固定或不移动的第二部分（定子）、以及设置在第一部分和第二部分之间的电连接装置，其包含用于在方向盘和机动车辆之间传输信息和/或电流的螺旋缠绕、柔性的电导体。根据本发明的转向柱模块还包含与方向盘和根据上述实施例中的一个实施例的用于确定方向盘转向角的装置相关联的驱动器，其中该用于确定转向角的装置的扫描装置与转向柱模块的第一部分相关联，该用于确定转向角的装置的编码载体与转向柱模块的第二部分相关联，转向角信号直接提供给驱动器。

根据本发明的转向柱模块提供了相当大的优势，其可以将扫描装置提供的转向角信息以高刷新率或数据传输速率、高精确度和/或高负载电流直接提供给机动车辆的方向盘或转向柱和/或在机动车辆的方向盘或转向柱中提供。从转向柱模块的不移动的第二部分向可与方向盘机械连接的第一部分传输信号不需要通过电连接装置，因此，可以将转向角信号以特别简单的方式提供给驱动器并且实质上没有传输损耗。

根据本发明的上述用于确定方向盘转向角的装置以及根据本发明的转向柱模块不限于这里所公开的实施例，还包括另外的与之等同的实施例。例如，转向柱模块可以包含一个或多个例如用于驱动机动车辆的行驶方向指示器、灯和/或刮水器总成的转向柱开关。此外，该用于确定转向角的装置还可以包含一个以上的用于扫描编码载体上提供的编码的扫描装置。

在优选实施例中，根据本发明的用于确定方向盘转向角的装置适用于机动车辆的转向柱模块。

Claims (5)

1.一种用于确定方向盘转向角的装置，其特征在于，包含编码载体和至少一个用于扫描编码载体上提供的编码的扫描装置，当转向角改变时，所述编码载体和扫描装置彼此相对旋转，所述扫描装置产生输出信号，可以由该输出信号确定转向角，其中，所述扫描装置可相对于固定的编码载体旋转并且可以以可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于，

不能与方向盘或转向柱一起移动的固定的壳体部分，其同时形成所述编码载体。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，

提供用于由扫描装置提供的输出信号测定转向角的电子测定***，所述电子测定***可以以可旋转地接合的方式与方向盘或转向柱连接。

4.根据前述任一项权利要求所述的装置，

其特征在于，

通过根据电力、磁性或光学原理的扫描装置扫描所述编码。

5.一种用于机动车辆的转向柱模块，包含可以与方向盘机械连接的可旋转的第一部分、相对于第一部分可旋转地固定或不移动的第二部分，以及设置在所述可旋转的第一部分和可旋转地接合的第二部分之间的电连接装置，所述电连接装置包含用于在方向盘和机动车辆之间传输信息和/或电流的螺旋缠绕、柔性的电导体，其特征在于，与可旋转的第一部分和根据前述任一项权利要求所述的用于确定方向盘转向角的装置相关联的驱动器，用于确定转向角的装置的扫描装置与转向柱模块的第一部分相关联，用于确定转向角的装置的编码载体与转向柱模块的第二部分相关联，转向角信号直接提供给驱动器。