DE102007000945A1 - Superimposing actuator for e.g. power steering system, of passenger car, has rotation angle sensor formed with resolver, or with sensor bearing or two-pole magnet wheel, which is scanned by hall elements arranged displaceably to each other - Google Patents

Abstract

The actuator (1) has an overriding drive (4) i.e. harmonic drive, with two gear input shafts (2, 3) and a gear output shaft (5). The shaft (2) is connected with a steering handle (6), and the shaft (3) is connected with an electronically commutating servo motor (7). A rotation angle sensor (8) measures a rotation angle of one of the shafts or a rotor position of a rotor (9). The sensor is formed with a sensor bearing (10) or a two-pole magnet wheel, which is scanned by hall elements arranged displaceably to each other, or with a resolver. The sensor is protruded from one of the shafts.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überlagerungssteller für ein Lenksystem eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an overlay plate for a steering system of a vehicle according to the preamble of the claim 1.

Überlagerungssteller oder Überlagerungsaktuatoren in Servo- oder Hilfskraftlenkungen von Fahrzeugen sind bekannt und zeichnen sich dadurch aus, dass mit ihnen dem von einem Fahrer an einer Lenkhandhabe gewählten Lenkwinkel bei Bedarf ein weiterer Drehwinkel überlagert werden kann. Der zusätzliche Drehwinkel wird durch eine elektronische Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung gesteuert und von einem bürstenlosen, elektronisch kommutierten Gleichstrom-Servomotor erzeugt. Der zusätzliche Drehwinkel dient zur Erhöhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs oder zu sonstigen Zwecken, wie etwa zur Erhöhung des Fahrkomforts und zur Unterstützung von Parkiervorgängen. Beispielsweise wird hierfür ein Überlagerungsgetriebe, das als Planetenradgetriebe, wie es in der DE 101 59 800 A1 oder als Wellgetriebe (harmonic drive), wie es in der US 6 938 724 B1 offenbart ist, herangezogen.Superimposed plates or superimposed actuators in servo or power steering systems of vehicles are known and are characterized by the fact that with them the selected by a driver on a steering handle steering angle, if necessary, a further rotation angle can be superimposed. The additional rotation angle is controlled by an electronic control and / or regulating device and generated by a brushless, electronically commutated DC servomotor. The additional rotation angle is used to increase the driving stability of the vehicle or for other purposes, such as to increase the ride comfort and to support Parkiervorgängen. For example, this is a superposition gear, as planetary gear, as in the DE 101 59 800 A1 or as a harmonic drive (harmonic drive), as in the US Pat. No. 6,938,724 B1 disclosed, used.

Die Übersetzung einer mit einem Überlagerungssteller ausgestatteten Servo- oder Hilfskraftlenkung setzt sich aus den Übersetzungen des jeweiligen Lenkgetriebes und des Überlagerungsgetriebes des Überlagerungsstellers zusammen. Ein Überlagerungsgetriebe weist zu diesem Zweck eine erste Getriebeeingangswelle und eine zweite Getriebeeingangswelle auf und überlagert die an den beiden Getriebeeingangswellen auftretenden Drehwinkel auf eine Getriebeausgangswelle, die mit einem Lenkgetriebe und lenkbaren Rädern des Fahrzeugs wirkverbunden ist.The translation a servo-motor equipped with an overlay or power steering consists of the translations the respective steering gear and the superposition gear of the superposition actuator together. A superposition gear points for this purpose a first transmission input shaft and a second transmission input shaft on and superimposed on the two transmission input shafts occurring angle of rotation on a transmission output shaft with a steering gear and steerable wheels of the vehicle operatively connected is.

Soll die Übersetzung beispielsweise aus fahrdynamischen Gründen geändert werden, wird im Fall eines Planetenradgetriebes als Überlagerungsgetriebe der Käfig über einen elektrischen Servomotor angetrieben. Bei einem Well- oder Pulsatorgetriebe wird ein exzentrischer Antriebskern des Wellgetriebes durch einen Servomotor in Drehung versetzt und in bekannter Weise eine Relativverdrehung zwischen einer radialflexiblen Abrollbuchse und einem Stützring des Wellgetriebes erzeugt.Should the translation, for example, for driving dynamics reasons is changed, in the case of a planetary gear as a superposition gear the cage over an electric servomotor driven. In a corrugated or Pulsator gear becomes an eccentric drive core of the wave gear rotated by a servo motor and in a known manner a relative rotation between a radially flexible rolling bush and generates a support ring of the corrugated transmission.

Ein elektronisch kommutierter, bürstenloser Elektromotor umfasst grundsätzlich eine Welle, eine Rotorbaugruppe mit einem oder mehreren Permanentmagneten und eine Statorbaugruppe, die einen Statorkörper und Phasenwicklungen umfasst. Zwei Lager sind mit axialem Abstand an der Welle angeordnet, um die Rotorbaugruppe und die Statorbaugruppe relativ zueinander zu lagern. Bei elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren, insbesondere bei dreiphasigen Elektromotoren, wie sie oft in der Automobiltechnik zum Einsatz kommen, unterscheidet man zwischen einer blockförmigen und einer sinusförmigen Bestromung der Phasen des Elektromotors. Blockförmige Bestromung bedeutet, dass der Strom, der an die Phasenwicklungen angelegt wird, einen rechteckförmigen Verlauf hat. Der Strom wird zu einem Zeitpunkt auf einen gegebenen Wert eingeschaltet und zu einem anderen Zeitpunkt wieder abgeschaltet. Solche Elektromotoren haben üblicherweise eine trapezförmige induzierte Spannung. Im Betrieb sollte die Umschaltung der Phasenströme dann erfolgen, wenn sich jeweils zwei induzierte Spannungen schneiden, um eine minimale Drehmomentwelligkeit zu erzeugen. Sollte der Strom, wie dies bei Stellantrieben der Fall ist, nicht nur ein- und ausgeschaltet werden, sondern auch abhängig von der Rotorlage gesteuert werden, so ist eine genaue Information über die Rotorlage notwendig. Eine genaue Information über die aktuelle Drehwinkellage einer oder mehrerer Wellen des Überlagerungsgetriebes ist zudem notwendig, um eine Funktion des Überlagerungsstellers zu ermöglichen.One electronically commutated, brushless electric motor includes basically a shaft, a rotor assembly with a or a plurality of permanent magnets and a stator assembly comprising a stator body and phase windings. Two bearings are at axial distance arranged on the shaft to the rotor assembly and the stator assembly to store relative to each other. For electronically commutated DC motors, especially in three-phase electric motors, as is often the case in automotive engineering To use, one differentiates between a block-shaped and a sinusoidal energization of the phases of the electric motor. Block-shaped energization means that the current, the the phase windings is applied, a rectangular Course has. The current is given at a given time Value switched on and switched off again at another time. Such electric motors usually have a trapezoidal induced voltage. In operation, the switching of the phase currents should then occur when two induced voltages intersect each other, to produce a minimum torque ripple. Should the electricity, as is the case with actuators, not just on and off but also controlled depending on the rotor position are, so is a precise information about the rotor position necessary. A precise information about the current angular position one or more waves of the superposition gear is moreover necessary to a function of the overlay to enable.

Die bekannten Drehwinkelsensoren basieren größtenteils auf der Positionserfassung eines rotierbar mit einer Welle gelagerten Trägers von magnetischen Nord- und Südpolen beispielsweise mit Hallsensorelementen oder magnetoresistiven Sensorelementen (AMR-Meßstreifen). Meist ist es jedoch erforderlich, dass eine Stirnseite einer Welle hierzu zugänglich sein muß, was insbesondere bei Überlagerungsstellern mit Wellgetrieben kaum möglich ist.The known rotation angle sensors are largely based on the position detection of a rotatably mounted with a shaft Carrier of magnetic north and south poles, for example with Hall sensor elements or magnetoresistive sensor elements (AMR measuring strips). In most cases, however, it is necessary that a front side of a shaft to this must be accessible, which is especially the case of overlay plates with corrugated gears is hardly possible.

Zudem hat sich gezeigt, dass die bekannten Drehwinkelsensoren insbesondere bei Überlagerungsstellern einen unvorteilhaften Bauraumbedarf haben. Die Blockkommutierung des Servomotors mit solchen Drehwinkelsensoren hat sich in Bezug auf das Betriebsgeräusch und den Aufwand bei der rechnerischen Darstellung einer Drehwinkellage des Rotors oder einer Welle als suboptimal erwiesen.moreover has been shown that the known rotation angle sensors in particular have a disadvantageous space requirement for overlay plates. The block commutation of the servomotor with such rotation angle sensors has in terms of operating noise and effort in the mathematical representation of a rotational angle position of the rotor or a wave proved to be suboptimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach und präzise arbeitenden und kompakten Überlagerungssteller anzugeben.Of the Invention is based on the object as simple as possible and precise working and compact overlay plates specify.

Die Aufgabe wird mit einem Überlagerungssteller mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is with an overlay plate with the features of claim 1.

Dadurch dass der Drehwinkelsensor vorzugsweise durch ein Sensorlager, das ist ein Wälzlager zur radialen Lagerung einer Welle, welches einen ringförmigen Träger von vorzugsweise magnetischen Marken trägt, deren Lage von Sensoren, wie AMR-, GMR-Meßstreifen oder von optisch oder induktiv arbeitenden Sensoren erfasst wird, gebildet wird, ist eine kompakte Lösung geschaffen, insbesondere wenn das Sensorlager analog arbeitet und ein sinusförmiges Signal ausgibt, das geeignet ist, auf einfache Weise einen sinusförmigen Verlauf der induzierten Spannung des Stroms des Servomotors zu erzeugen. Einen kompakten Drehwinkelsensor lässt sich auch durch die drehfeste Anordnung eines zweipoligen Magnetrades auf der zu messenden Welle und durch eine Abtastung der Magnetpole durch zumindest zwei um vorzugsweise 90° tangential versetzt angeordnete lineare Hallelemente erreichen. Um insbesondere die Drehwinkellage des Rotors des Servomotors oder einer mit dem Rotor drehfest verbundenen Welle zu bestimmen, kann es zweckmäßig sein, einen Resolver zu verwenden. Ein Resolver ist grundsätzlich ähnlich wie ein Transformator mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen aufgebaut. Das Wicklungsverhältnis und die Polarität zwischen der Primär- und den Sekundärwicklungen variiert abhängig von der Drehwinkellage der Welle. Der Resolver weist wenigsten zwei im Winkel von 90° zueinander ausgerichtete Sekundärwicklungen auf, die stationär montiert sind (Stator). Die Primärwicklung ist an der Welle des Resolvers angeordnet und wird als Rotor bezeichnet. Wenn eine Wechselspannung mit einer konstanten Frequenz in der Primärwicklung induziert wird, haben die Ausgangssignale des Stators dieselbe Frequenz, sind jedoch um 90° versetzt. Man erhält somit ein Sinussignal und ein Cosinussignal. Mit den genannten Drehwinkelsensoren lassen sich hochintegrierte Überlagerungsteller bilden, deren Wellen den jeweiligen Drehwinkelsensor durchragen können.Characterized in that the rotational angle sensor is preferably detected by a sensor bearing, which is a rolling bearing for radial support of a shaft which carries an annular support of preferably magnetic marks whose position is detected by sensors such as AMR, GMR measuring strips or optically or inductively operating sensors , is formed, a compact solution is created, in particular when the sensor bearing operates analogously and outputs a sinusoidal signal, which is capable of easily induce a sinusoidal course of the voltage to generate the current of the servomotor. A compact rotation angle sensor can also be achieved by the rotationally fixed arrangement of a two-pole magnetic wheel on the shaft to be measured and by scanning the magnetic poles by at least two tangentially offset by 90 ° linear Hall elements. In particular, in order to determine the angular position of the rotor of the servomotor or a rotatably connected to the rotor shaft, it may be appropriate to use a resolver. A resolver is basically similar to a transformer constructed with a primary winding and two secondary windings. The winding ratio and polarity between the primary and secondary windings varies depending on the rotational angular position of the shaft. The resolver has at least two at an angle of 90 ° to each other aligned secondary windings, which are mounted stationary (stator). The primary winding is disposed on the shaft of the resolver and is referred to as a rotor. When an AC voltage having a constant frequency is induced in the primary winding, the output signals of the stator have the same frequency but offset by 90 °. One thus obtains a sine signal and a cosine signal. With the mentioned rotation angle sensors, highly integrated superposition plates can be formed, whose shafts can project through the respective rotation angle sensor.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.preferred Designs emerge from the dependent claims.

Es kann zweckmäßig sein, ein Sensorlager mit einem digitalen Hallschalter anzuwenden, der ein Magnetrad mit einer Vielzahl von Nord- und Südpolen abtastet. Das Sensorlager erzeugt interpolierte Rechteckimpulse, die eine hochaufgelöste relative Drehwinkellage der betreffenden Welle darstellen. Einen absoluten Drehwinkel der betreffenden Welle erhält man durch Anwendung einer Referenzspur auf dem Magnetrad, das vorzugsweise ein 3 Bit-Indexsignal erzeugt.It may be appropriate, a sensor bearing with a to apply digital Hall switch, which is a magnetic wheel with a variety scanned from northern and southern Poland. The sensor bearing generates interpolated square pulses, which are high-resolution Represent relative angular position of the relevant wave. a absolute angle of rotation of the relevant wave is obtained by applying a reference track on the magnetic wheel, preferably generates a 3 bit index signal.

Ein Sensorlager, welches ein analoges Signal mit eine 360°-Periodizität erzeugt eignet sich prinzipiell für die Anwendung in einem Überlagerungssteller besser für die Regelung des Servomotors.One Sensor bearing, which is an analog signal with a 360 ° periodicity Generated is suitable in principle for use in a overlay plate better for the control of the servomotor.

Es kann auch zweckmäßig sein, für einen Drehwinkelsensor in einem Überlagerungsteller eine Hallsensorik, welche ein mehrpoliges Magnetrad abtastet, anzuwenden. Prinzipiell ist dieser Drehwinkelsensor in einer früheren Anmeldung derselben Anmelderin offenbart.It may also be appropriate for a rotation angle sensor in a Überlagerungsteller a Hall sensor, which scans a multipole magnetic wheel to apply. In principle this rotation angle sensor in an earlier application of the same Applicant discloses.

Es wird ein axial oder radial sinusförmig magnetisiertes Magnetrad angewandt, das mittels zweier um 90° versetzt zueinander angeordneter linearer Hallsensoren abgetastet wird. Es kann auch ein Vielfaches von zwei Hallsensoren angewandt werden um beispielsweise eine Redundanzebene aufzubauen.It becomes an axially or radially sinusoidally magnetized magnetic wheel applied by means of two offset by 90 ° to each other arranged linear Hall sensors is scanned. It can also a multiple of two Hall sensors are applied for example to build a redundancy level.

Mit den Hallsensoren werden über 360° mechanischen Winkel mit einem ersten Hallsensor ein sinusförmiges Signal erzeugt und mit dem zweiten Hallsensor ein dazu um 90° phasenversetztes Cosinussignal. Durch Arcustangens-Bildung in einer elektronischen Auswerteschaltung erhält man den zu messenden Winkel. Mit der Hallsensorik lässt sich die Winkellage einer Welle radial erfassen. Nichlinearitäten des Drehwinkelsensors lassen sich mit Hilfe eines Referenzsignals kompensieren. Ein Look-up-table eignet sich zur Kompensation von Fehlern erster und zweiter Ordnung. Durch Variation der Anzahl der Pole und des Hallversatzes kann der Meßbereich des Drehwinkelsensors variiert werden.With The Hall sensors are over 360 ° mechanical Angle with a first Hall sensor a sinusoidal signal generated and with the second Hall sensor to a 90 ° out of phase Cosine. By arctangent formation in an electronic Evaluation circuit gives the angle to be measured. With The Hall sensor allows the angular position of a shaft detect radially. Nonlinearities of the rotation angle sensor can be compensated with the help of a reference signal. A look-up table is suitable for the compensation of first and second order errors. By varying the number of poles and the Hall offset, the measuring range of the rotation angle sensor can be varied.

Es kann zweckmäßig sein, den Resolver als Reluktanzresolver auszubilden. Eine derartige Ausbildung bietet eine Reihe von Vorteilen, die insbesondere bei der Anwendung in Kraftfahrzeuglenkungen Vorteile bietet. Die Montage eines Reluktanzresolvers ist einfach, da nur der Statur mit Spulen bewickelt ist, während der Rotor vorzugsweise aus einer oder mehreren Konturscheiben besteht, deren Querschnitt sich über den Umfang ändert und damit die variable Reluktanz über den Umfang darstellt. Der Reluktanz-Resolver lässt sich auch als Hohlwellensensor auf einer Welle platzieren indem dessen Konturscheiben als Ringscheiben ausgebildet werden. Der Resolver lässt sich grundsätzlich auch sehr nahe an einem Servomotor platzieren, da seine vergleichsweise hohe Ausgangsspannung keine empfindlichen Verstärkerstufen notwendig macht und unmittelbar zur Signalauswertung herangezogen werden kann. Eine sehr kompakte Bauweise des Überlagerungsstellers ist damit ermöglicht. In einem besonders kompakten Ausführungsbeilspiel ist der Überlagerungssteller mit einem Wellgetriebe ausgebildet und an einem karosseriefesten Bauteil des Fahrzeugs festgelegt.It may be appropriate, the resolver as a reluctance resolver train. Such training offers a number of advantages, the advantages in particular in the application in motor vehicle steering offers. The installation of a reluctance resolver is easy, as only the stature is wound with coils while the rotor preferably consists of one or more contour discs whose Cross-section changes over the circumference and thus represents the variable reluctance over the circumference. The reluctance resolver can also be placed as a hollow shaft sensor on a shaft by the contour discs are formed as annular discs. Of the Resolver is also very close to a servo motor, because of its comparatively high output voltage no sensitive amplifier stages necessary and can be used directly for signal evaluation. A very compact design of the overlay actuator is so allows. In a particularly compact Ausführungsbeilspiel the overlay plate is formed with a wave gear and fixed to a body-mounted component of the vehicle.

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigt:The Invention will now be closer with reference to an embodiment described and reproduced with reference to the accompanying drawings. In the drawing shows:

1 einen Längsschnitt durch einen elektrischen Überlagerungssteller. 1 a longitudinal section through an electric overlay plate.

In 1 ist in einem Längsschnitt ein Überlagerungssteller 1 für einen Personenkraftwagen gezeigt. Er besteht aus einem als elektronisch kommutierten Hohlwellen-Gleichstrommotor ausgebildeten Servomotor 7, dessen Gehäuse 15 an einem karosseriefesten Bauteil 14 über ein Schwenklager 16 abgestützt ist. Eine Lenkwelle oder erste Getriebeeingangswelle 2 ist drehfest mit einer Lenkhandhabe 6 verbunden und ist Teil eines Überlagerungsgetriebes 4. Das Überlagerungsgetriebe 4 ist als Wellgetriebe 13 oder harmonic drive gebildet. Es dient zur Überlagerung eines auf die erste Getriebeeingangswelle 2 aufgebrachten Lenkwinkels mit einem von dem Servomotor 7 auf eine zweite Getriebeeingangswelle 3 aufgebrachten Drehwinkel, der von dem Wellgetriebe 13 stark untersetzt wird. Die zweite Getriebeeingangswelle 3 wird von einer als Hohlwelle 17 gebildeten Welle des Servomotors 7 gebildet, auf der Permanentmagnete des Servomotors 7 festgelegt sind. Die Hohlwelle 17 ist einstückig mit einem exzentrischen Antriebskern 18 ausgeführt. Um den ellipsenförmigen Umfang des exzentrischen Antriebskerns 18 ist ein flexibles Kugellager 19 aufgezogen. Der exzentrische Antriebskern 18 greift mit seiner axialen Erstreckung in an sich bekannter Weise in eine aus elastischem Stahlblech gebildete, topfförmige, radialflexible Abrollbuchse 20 ein. Die radialflexible Abrollbuchse 20 greift unter Wirkung der ellipsenförmigen Aufweitung durch den exzentrischen Antriebskern 18 mit einer Verzahnung 21 an ihrer Außenmantelfläche 22 in eine Innenverzahnung 23 an einem drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 5 des Überlagerungsgetriebes 4 verbunden Stützring 24 ein. Der Stützring 24, die Getriebeeingangswellen 2, 3 und die Getriebeausgangswelle 5 sind konzentrisch angeordnet. Der Stützring 24 weist eine größere Zähnezahl auf, als die radialflexible Abrollbuchse 20, wodurch eine Verdrehung des Stützrings 24 und damit der Getriebeausgangswelle 5 relativ zu der ersten Getriebeeingangswelle 2 und der Lenkhandhabe 6 pro Umdrehung des exzentrischen Antriebskerns 18 um die Differenz der Zähnezahl erfolgt. Die erste Getriebeeingangswelle 2 und die radialflexible Abrollbuchse 20 sind drehfest verbunden.In 1 is in a longitudinal section an overlay plate 1 shown for a passenger car. It consists of a servomotor designed as an electronically commutated hollow shaft DC motor 7 whose case 15 on a body-mounted component 14 over a pivot bearing 16 is supported. A steering shaft or first transmission input shaft 2 is non-rotatable with a steering handle 6 connected and is part of a superposition gear 4 , The superposition gearbox 4 is as a wave gear 13 or harmonic drive. It serves to superpose one on the first transmission input shaft 2 applied steering angle with one of the servomotor 7 to a second transmission input shaft 3 applied angle of rotation of the wave gear 13 is heavily understated. The second transmission input shaft 3 is from a hollow shaft 17 formed shaft of the servomotor 7 formed on the permanent magnets of the servomotor 7 are fixed. The hollow shaft 17 is integral with an eccentric drive core 18 executed. Around the elliptical circumference of the eccentric drive core 18 is a flexible ball bearing 19 reared. The eccentric drive core 18 engages with its axial extent in a conventional manner in a formed from elastic steel sheet, cup-shaped, radially flexible rolling bushing 20 one. The radially flexible rolling bush 20 engages under the action of the elliptical expansion by the eccentric drive core 18 with a toothing 21 on its outer circumferential surface 22 in an internal toothing 23 at a rotationally fixed with a transmission output shaft 5 of the superposition gearbox 4 connected support ring 24 one. The support ring 24 , the transmission input shafts 2 . 3 and the transmission output shaft 5 are arranged concentrically. The support ring 24 has a larger number of teeth, as the radially flexible Abrollbuchse 20 , whereby a rotation of the support ring 24 and thus the transmission output shaft 5 relative to the first transmission input shaft 2 and the steering handle 6 per revolution of the eccentric drive core 18 to the difference of the number of teeth takes place. The first transmission input shaft 2 and the radially flexible rolling bush 20 are rotatably connected.

Die zweite Getriebeeingangswelle 3 ist mit einem Sensorlager 10, das als Wälzlager gebildet ist, dessen Aussenring 25 sich an dem Gehäuse 15 des Servomotors 7 abstützt und dessen Innenring 26 auf der Welle sich abstützt, gelagert. Das Sensorlager 10 ist in der Nähe einer Trennebene zu dem Wellgetriebe 13 angeordnet. Ein weiteres Wälzlager 27, dessen Aussenring sich ebenfalls an dem Gehäuse 15 des Servomotors 7 abstützt, dient zur Radiallagerung der zweiten Getriebeeingangswelle 3. Das Sensorlager 10 bildet einen Drehwinkelsensor 8 zur Ermittlung der Drehwinkellage der zweiten Getriebeeingangswelle 3. Mit dem Innenring 26 des Sensorlagers 10 ist ein Magnetring 11 drehfest verbunden, dessen Vielzahl an magnetischen Nord- und Südpolen von einem digitalen Hallschalter 28 abgetastet werden. Das Signal kann zur Steuerung der Phasenströme eines Stators 12 des Servomotors 7 und zum Umschalten zu den richtigen Kommutierungszeitpunkten mit Hilfe einer Motorsteuerung dienen. Insbesondere wenn eine Referenzspur auf dem Magnetrad 11 angeordnet ist, kann über eine damit erzeugte 3-Bit Index-Information eine Absolutposition der zweiten Getriebeeingangswelle 3 und damit eine Absolutinformation des aktuellen Überlagerungswinkels des Überlagerungsstellers 1 erhalten werden.The second transmission input shaft 3 is with a sensor bearing 10 , which is formed as a rolling bearing whose outer ring 25 on the case 15 of the servomotor 7 supports and its inner ring 26 supported on the shaft, stored. The sensor bearing 10 is near a parting plane to the wave gear 13 arranged. Another rolling bearing 27 , whose outer ring is also on the housing 15 of the servomotor 7 supports, serves for radial bearing of the second transmission input shaft 3 , The sensor bearing 10 forms a rotation angle sensor 8th for determining the angular position of the second transmission input shaft 3 , With the inner ring 26 of the sensor bearing 10 is a magnetic ring 11 rotatably connected, whose variety of magnetic north and south poles of a digital Hall switch 28 be scanned. The signal can be used to control the phase currents of a stator 12 of the servomotor 7 and to switch to the correct commutation times by means of a motor control. Especially if a reference track on the magnetic wheel 11 is arranged, via an thus generated 3-bit index information, an absolute position of the second transmission input shaft 3 and thus an absolute information of the current overlay angle of the overlay controller 1 to be obtained.

11

ÜberlagerungsstellerSuperimposition actuator

22

Getriebeeingangswelle, ersteTransmission input shaft, first

33

Getriebeeingangswelle, zweiteTransmission input shaft, second

44

ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear

55

GetriebeausgangswelleTransmission output shaft

66

LenkhandhabeSteering handle

77

Servomotorservomotor

88th

DrehwinkelsensorRotation angle sensor

99

Rotorrotor

1010

Sensorlagersensor-bearing

1111

Magnetradmagnetic wheel

1212

Statorstator

1313

WellgetriebeThe wave gear

1414

Bauteil, karosseriefestcomponent body established

1515

Gehäuse, v. 7 Housing, v. 7

1616

Schwenklagerpivot bearing

1717

Hohlwellehollow shaft

1818

Antriebskern, exzentrischDrive core, eccentric

1919

Kugellager, flexibelBall-bearing, flexible

2020

Abrollbuchse, radialflexibelrolling bush, radially flexible

2121

Verzahnunggearing

2222

AußenmantelflächeOuter casing surface

2323

Innenverzahnunginternal gearing

2424

Stützringsupport ring

2525

Außenringouter ring

2626

Innenringinner ring

2727

Wälzlagerroller bearing

2828

HallschalterHall switch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 10159800 A1 [0002] - DE 10159800 A1 [0002]
• - US 6938724 B1 [0002] - US 6938724 B1 [0002]

Claims (13)

Überlagerungssteller für ein Lenksystem eines Fahrzeugs, mit einem, eine erste Getriebeeingangswelle (2) und eine zweite Getriebeeingangswelle (3) aufweisenden Überlagerungsgetriebe (4) zur Überlagerung der an beiden Getriebeeingangswellen (2, 3) auftretenden Drehwinkeln auf eine Getriebeausgangswelle (5) des Überlagerungsgetriebes (4), wobei die erste Getriebeeingangswelle (2) mit einer Lenkhandhabe (6) wirkverbunden ist und die zweite Getriebeeingangswelle (3) mit einem elektronisch kommutierten Servomotor (7) wirkverbunden ist, und mit einem Drehwinkelsensor (8) zur Messung des Drehwinkels einer der Wellen (2, 3, 5) des Überlagerungsgetriebes (4) oder der Rotorlage eines Rotors (9) des elektronisch kommutierten Servomotors (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) von einem Sensorlager (10) oder von einem zumindest zweipoligen Magnetrad, welches von zumindest zwei versetzt zueinander angeordneten Hallelementen abgetastet ist, oder durch einen Resolver gebildet wird, und der Drehwinkelsensor (8) von einer der Wellen (2, 3, 5) des Überlagerungsgetriebes (4) durchragt ist.Superimposed plate for a steering system of a vehicle, with one, a first transmission input shaft ( 2 ) and a second transmission input shaft ( 3 ) have superposition gear ( 4 ) for superposition of the at both transmission input shafts ( 2 . 3 ) occurring rotational angles on a transmission output shaft ( 5 ) of the superposition gearing ( 4 ), wherein the first transmission input shaft ( 2 ) with a steering handle ( 6 ) is operatively connected and the second transmission input shaft ( 3 ) with an electronically commutated servomotor ( 7 ) is operatively connected, and with a rotation angle sensor ( 8th ) for measuring the angle of rotation of one of the shafts ( 2 . 3 . 5 ) of the superposition gearing ( 4 ) or the rotor position of a rotor ( 9 ) of the electronically commutated servomotor ( 7 ), characterized in that the rotation angle sensor ( 8th ) from a sensor bearing ( 10 ) or by an at least two-pole magnetic wheel, which is scanned by at least two mutually offset Hall elements, or is formed by a resolver, and the rotation angle sensor ( 8th ) of one of the waves ( 2 . 3 . 5 ) of the superposition gearing ( 4 ). Überlagerungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorlager (10) durch einen digitalen Hallschalter, welcher ein Magnetrad (11) mit einer Vielzahl von Nord- und Südpolen abtastet, gebildet wird.Overlay actuator according to claim 1, characterized in that the sensor bearing ( 10 ) by a digital Hall switch, which a magnetic wheel ( 11 ) is scanned with a plurality of north and south poles. Überlagerungssteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absolutstellung des Magnetrads (11) durch eine Referenzspur auf dem Magnetrad (11) bestimmt ist.Superimposition plate according to claim 2, characterized in that an absolute position of the magnetic wheel ( 11 ) by a reference track on the magnetic wheel ( 11 ) is determined. Überlagerungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorlager (10) ein analoges Signal erzeugt, welches bei einer 360°-Periodizität ein absolutes Positionssignal erzeugt.Overlay actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor bearing ( 10 ) generates an analog signal which generates an absolute position signal at a 360 ° periodicity. Überlagerungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor (8) eine analoge Hallsensorik aufweist, welche ein mehrpoliges Magnetrad abtastet.Overlay actuator according to claim 1, characterized in that the rotation angle sensor ( 8th ) has an analog Hall sensor which scans a multi-pole magnetic wheel. Überlagerungssteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Nichtlinearitäten des Signals des Drehwinkelsensors (8) kompensiert sind.Superimposition plate according to claim 5, characterized in that nonlinearities of the signal of the angle of rotation sensor ( 8th ) are compensated. Überlagerungssteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Offset Fehler erster Ordnung der Signale des Drehwinkelsensors (8) kompensiert sind.Superimposition plate according to claim 6, characterized in that by an offset first-order error of the signals of the rotation angle sensor ( 8th ) are compensated. Überlagerungssteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Amplitudenmodulation Fehler zweiter Ordnung der Signale des Drehwinkelsensors (8) kompensiert sind.Superimposition plate according to Claim 6, characterized in that second order errors of the signals of the angle of rotation sensor ( 8th ) are compensated. Überlagerungssteller nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Meßbereich des Drehwinkelsensors (8) mit Hallsensorik durch eine Variation der Anzahl der Pole des Magnetrades und durch eine Variation des Versatzes der Hallelemente definiert ist.Superposition plate according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the measuring range of the angle of rotation sensor ( 8th ) is defined with Hall sensor by a variation of the number of poles of the magnetic wheel and by a variation of the offset of the Hall elements. Überlagerungssteller nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hallelemente um 90° versetzt zueinander zur Detektion der Drehwinkellage des Magnetrads vorgesehen sind.Overlay actuator according to one of the claims 5 to 9, characterized in that two Hall elements offset by 90 ° are provided to each other for detecting the angular position of the magnetic wheel. Überlagerungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver als Relunktanz-Resolver gebildet ist, der die veränderliche Reluktanz zwischen dem Rotor (9) und einem Stator (12) des Servomotors (7) misst.Superposition plate according to claim 1, characterized in that the resolver is formed as a reluctance resolver, the variable reluctance between the rotor ( 9 ) and a stator ( 12 ) of the servomotor ( 7 ) measures. Überlagerungssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsgetriebe (4) ein Wellgetriebe (13) ist.Superimposition plate according to one of claims 1 to 11, characterized in that the superposition gearing ( 4 ) a wave gear ( 13 ). Überlagerungsteller nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungsteller (1) an einem karosseriefesten Bauteil (14) des Fahrzeugs festgelegt ist.Overlay plate according to one of claims 1 to 12, characterized in that the overlay plate ( 1 ) on a body-mounted component ( 14 ) of the vehicle.