DE102008021883A1 - Device for detecting a steering wheel rotation - Google Patents

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Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zum Erfassen einer Lenkraddrehbewegung, die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und das sichere Erkennen von Störsituationen auszeichnet und zudem auch in jeder Betriebssituation zuverlässig die absolute Lenkradstellung erfasst. Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Erfassen einer Lenkraddrehbewegung umfasst eine mit dem Lenkrad gekoppelte Inkrementalwinkelsensoreinheit (8), die bei Drehbewegung des Lenkrades ein den dabei zurückgelegten Drehwinkel repräsentierendes Inkrementalwinkelsignal (43) ausgibt. Eine mit dem Lenkrad gekoppelte Absolutwinkelsensoreneinheit (21) gibt Positionssignale (alpha1, alpha2) aus, die die Absolutstellung des Lenkrades repräsentieren. Eine Auswerteeinheit (25) generiert aus den Positionssignalen (alpha1, alpha2) bei einer Drehbewegung ein den zurückgelegten Drehwinkel der Lenkraddrehbewegung repräsentierendes Drehwinkelsignal (41). Eine Vergleichseinheit (28) gibt bei einer Differenz der durch das Inkrementalwinkelsignal (43) und das Drehwinkelsignal (41) repräsentierten Drehwinkel ein Fehlersignal (46) aus.Object of the present invention is to provide a device for detecting a steering wheel rotation, which is characterized by high reliability and reliable detection of interference situations and also reliably detects the absolute steering wheel position in any operating situation. The device according to the invention for detecting a steering wheel rotational movement comprises an incremental-angle sensor unit (8) coupled to the steering wheel, which outputs an incremental-angle signal (43) during rotational movement of the steering wheel representing the angle of rotation covered thereby. An absolute angle sensor unit (21) coupled to the steering wheel outputs position signals (alpha1, alpha2) representing the absolute position of the steering wheel. An evaluation unit (25) generates from the position signals (alpha1, alpha2) during a rotational movement a rotational angle signal (41) representing the distance of rotation of the steering wheel rotational movement. A comparison unit (28) outputs an error signal (46) at a difference of the rotation angle represented by the incremental angle signal (43) and the rotation angle signal (41).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von Drehbewegungen (Rotationsbewegungen um die Lenkachse) eines Lenkrads, die beispielsweise bei Sonderfahrzeugen Verwendung finden kann.The The invention relates to a device for detecting rotational movements (Rotational movements about the steering axis) of a steering wheel, for example can be used on special vehicles.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Begriff des Lenkrades weit zu verstehen und keinesfalls auf kreisförmige Lenkmittel oder Räder im klassischen Sinne beschränkt. Vielmehr sind auch Lenkeinrichtungen anderer Form unter dem Begriff „Lenkrad” zu verstehen, beispielsweise Steuerknüppel oder Lenksticks.in the The scope of the present invention is the term of the steering wheel far from understanding and by no means to circular steering means or wheels in the classic Limited sense. Rather, steering devices of another form are to be understood by the term "steering wheel", for example, joysticks or steering sticks.

Während bei Personenkraftfahrzeugen und Lastkraftfahrzeugen jedenfalls derzeit noch aufgrund einschlägiger Vorschriften stets eine mechanische Verbindung und Lenkbewegungsübertragung von dem Lenkrad auf die zu lenkenden Räder erfolgen muss, sind bei Sonderfahrzeugen, wie z. B. Ga belstaplern, auch so genannte indirekte oder als „Steer-by-Wire” bezeichnete Lenkeinheiten einsetzbar. Diese erfordern eine Umsetzung der physikalischen Bewegung (Drehbewegung des Lenkrades) in elektrische Signale, mit denen dann aktiv die zu lenkenden Räder in Umsetzung der Lenkbewegung gesteuert werden.While at Passenger vehicles and trucks in any case currently still due to relevant Regulations always a mechanical connection and steering motion transmission from the steering wheel to be steered wheels must be at Special vehicles, such. B. Ga litter trucks, also called indirect or as "steer-by-wire" designated Steering units can be used. These require an implementation of the physical Movement (rotation of the steering wheel) in electrical signals, with which then active to steer wheels in implementation of the steering movement to be controlled.

Aufgrund der nur mittelbaren mechanischen Kopplung zwischen Lenkeinheit einerseits und den zu lenkenden Rädern andererseits sind erhöhte Sicherheitsanforderungen und Zuverlässigkeitskriterien zu erfüllen.by virtue of the only indirect mechanical coupling between the steering unit on the one hand and the wheels to steer on the other hand are elevated Safety requirements and reliability criteria.

Dazu ist es grundsätzlich denkbar, die Lenkeinrichtung redundant auszulegen, indem mehrere gleiche Winkelsensoren vorgesehen werden. Dies hätte allerdings den Nachteil, dass diese räumlich relativ dicht benachbart sein müssten und deshalb bei auftretenden Störungen, beispielsweise magnetischen Störfeldern, gleichermaßen gestört werden würden. Eine Störung wäre deshalb nicht in jedem Fall sicher detektierbar.To it is basically conceivable to design the steering device redundant by several same Angle sensors are provided. However, this would have the disadvantage that these spatially would have to be relatively close and therefore in case of disturbances, for example, magnetic interference fields, equally disturbed would become. A disturbance That would be why not definitely detectable in every case.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Einrichtung zum Erfassen einer Lenkraddrehbewegung, die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und das sichere Erkennen von Störsituationen auszeichnet und zudem auch in jeder Betriebssituation zuverlässig die absolute Lenkradstellung erfasst.In front This is the object of the present invention in the provision of a device for detecting a steering wheel rotational movement, which is characterized by high reliability and the reliable detection of sturgeon situations and also reliably in every operating situation absolute steering wheel position detected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.These The object is achieved by a device having the features of patent claim 1.

Demgemäß sieht die Einrichtung eine mit dem Lenkrad gekoppelte Inkrementalwinkelsensoreinheit vor, die bei Drehbewegung des Lenkrades ein den dabei zurückgelegten Drehwinkel repräsentierendes Inkrementalwinkelsignal ausgibt.Accordingly, see the device includes an incremental-angle sensor unit coupled to the steering wheel ago, the case of rotary motion of the steering wheel a while Rotation angle representing Incremental angle signal outputs.

Ferner umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung eine mit dem Lenkrad gekoppelte Absolutwinkelsensoreinheit, die die Absolutstellung des Lenkrades repräsentierende Positionssignale ausgibt.Further includes the device according to the invention an absolute angle sensor unit coupled to the steering wheel; the absolute position of the steering wheel representing position signals outputs.

Eine Auswerteeinrichtung generiert bei einer Drehung des Lenkrades aus dem Positionssignal zu Beginn der Bewegung und am Ende der Bewegung ein den zurückgelegten Drehwinkel der Lenkraddrehbewegung repräsentierendes Drehwinkelsignal. Erfindungsgemäß ist zudem eine Vergleichseinheit vorgesehen, die bei einer Abweichung der durch das Inkrementalwinkelsignal und das Drehwinkelsignal repräsentierten Drehwinkel ein Fehlersignal generiert. Die Vergleichseinheit und/oder die Auswerteeinheit kann in einer externen Steuerung oder direkt in einer der Sensoreinheiten integriert sein.A Evaluation device generated upon rotation of the steering wheel the position signal at the beginning of the movement and at the end of the movement the traveled Rotation angle of the steering wheel rotational movement representing rotational angle signal. In addition, according to the invention provided a comparison unit, the case of a deviation of represented by the incremental angle signal and the rotation angle signal Angle of rotation generates an error signal. The comparison unit and / or the evaluation unit can be in an external control or directly be integrated in one of the sensor units.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer synergetischen Kombination einer Absolutwinkelsensoreinheit und einer Inkrementalwinkelsensoreinheit. Die Absolutwinkelsensoreinheit liefert einerseits bei Betriebsaufnahme bzw. nach Betriebsunterbrechung das gewünschte, die absolute Position der Lenkradstellung angebende Positionssignal. Andererseits wird aus den Positionssignalen der Absolutwinkelsensoreinheit zusätzlich eine redundante Information über die Lenkbewegung – also über den zurückgelegten Drehwinkel – gewonnen, so dass diese zur zuverlässigen Fehleraufspürung eine Vergleichsbasis bildet zum Vergleich mit dem Inkrementalwinkelsignal. Mit anderen Worten: Aus Lenkraddrehbewegungen resultierende Winkeländerungen in der Lenkradstellung erfasst die erfindungsgemäße Einrichtung auf zwei prinzipiell verschiedene und damit in ihrer Störanfälligkeit und Störfallreaktion unterschiedliche Arten, deren Vergleich zuverlässige Rückschlüsse auf etwaige Störungen erlaubt. Das im Störfall generierte Fehlersignal ist deshalb außerordentlich verlässlich und vermeidet zuverlässig Fehlalarme.One essential aspect of the present invention consists in a synergetic combination of an absolute angle sensor unit and an incremental angle sensor unit. The absolute angle sensor unit supplies on the one hand at start-up or after interruption of operation the wished, the absolute position of the steering wheel position indicating position signal. On the other hand, from the position signals of the absolute angle sensor unit in addition one redundant information about the steering movement - that is about the covered Rotation angle - won, so that these become reliable Fehleraufspürung a comparison basis forms for comparison with the incremental angle signal. In other words: angle changes resulting from steering wheel rotations in the steering wheel position, the device according to the invention detects in principle two different and thus in their susceptibility and accident response different species whose comparison allows reliable conclusions about possible disturbances. In case of failure generated error signal is therefore extremely reliable and avoids reliably False alarms.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch eingangs skizzierten Lösungsansätzen, die benachbart angeordnete artgleiche Winkelsensoren verwenden, in ihrer Leistungsfähigkeit (Erkennung der Absolutposition des Lenkrades) und in ihrem Detektionsvermögen von Störsituationen weit überlegen. Dennoch ist die erfindungsgemäße Einrichtung in ihrem Aufbau relativ kompakt, robust und vergleichsweise einfach. Sie kann insbesondere als einbaufertige Einheit ausgebildet sein.The inventive device This is sketched at the outset solution approaches that are adjacent use similar angle sensors, in their performance (Detection of the absolute position of the steering wheel) and in their detection capability of failure situations far superior. Nevertheless, the device according to the invention is in Their construction is relatively compact, robust and comparatively simple. It may in particular be designed as a ready-to-install unit.

Als Inkrementalwinkelsensoreinheit kommt z. B. eine mit dem Lenkrad oder der Lenksäule gekoppelte Magnetscheibe mit einer Multipol-Magnetisierung und einer entsprechenden, den Wechsel der Magnetpole detektierenden Auswerteeinheit (Sensor) in Betracht.When Incremental angle sensor unit comes z. B. one with the steering wheel or the steering column coupled magnetic disk with a multipole magnetization and a corresponding, the change of magnetic poles detecting evaluation (Sensor) into consideration.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Inkrementalwinkelsensoreinheit ein Zahnrad, das mit einer Lenkachse gekoppelt ist, und einen das Zahnrad auf Wechsel zwischen Zahn und Lücke abtastenden Inkrementalwinkelsensor. Die Verzahnung des Zahnrades kann axial (Stirnverzahnung) oder radial sein. Eine radiale Verzahnung ist für die meisten Anwendungsfälle einbautechnisch und fertigungstechnisch bevorzugt.To a particularly advantageous embodiment of the invention the incremental-angle sensor unit is a gear that is connected to a steering axle is coupled, and a the gear to change between tooth and Gap scanning Inkrementalwinkelsensor. The toothing of the gear can be axial (Spur toothing) or be radial. A radial toothing is for the most use cases technically preferred and manufacturing technology.

Dabei kann der Inkrementalwinkelsensor den Wechsel Zahn/Lücke optisch erfassen. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch das Zahnrad aus ferromagnetischem Material gebildet, so dass eine halleffektbasierte Abtastung mit entsprechenden Hall-Sensoren als eine besonders zuverlässige, wartungsarme und verschleißfreie Abtastart möglich ist. Zur Erkennung des Drehsinns können mehrere Hallsensoren in Folge vorgesehen sein.there The incremental angle sensor can visually change the tooth / gap to capture. According to a preferred embodiment of the invention However, the gear formed of ferromagnetic material, so that halftone-based sampling with corresponding Hall sensors as a particularly reliable, low-maintenance and wear-free scanning method possible is. To detect the direction of rotation, several Hall sensors in Sequence be provided.

Nach einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung umfasst die Absolutwinkelsensoreinheit einen mit dem Lenkrad gekoppelten diametral magnetisierten Magneten und einen dessen Position abtastenden Absolutwinkelsensor, beispielsweise einen Magnetfeldlinien als Vektor messenden Sensor. Derartige, auch als Kompasssensoren bezeichnete Absolutwinkelsensoren sind für sich bekannt und handelsüblich. Sie werden beispielsweise von Firmen wie iC Haus, Am Kuemmerling 18, 55294 Bodenheim, NXP oder Honeywell unter Bezeichnungen wie Angular Hall Encoder angeboten.To A preferred embodiment of the invention comprises the absolute angle sensor unit a coupled to the steering wheel diametrically magnetized magnet and an absolute angle sensor scanning its position, for example a magnetic field lines as a vector measuring sensor. Such, too Absolute angle sensors called compass sensors are known per se and commercially available. They are, for example, from companies such as iC Haus, Am Kuemmerling 18, 55294 Bodenheim, NXP or Honeywell under terms such as Angular Hall Encoder offered.

Nach einer einbautechnisch bevorzugten Ausgestaltung sind sowohl der Inkrementalwinkelsensor als auch der Absolutwinkelsensor auf einer gemeinsamen Platine angeordnet, die ihrerseits gegenüber dem freien Ende der Lenkachse positioniert ist.To an installation preferred embodiment, both the Incremental angle sensor and the absolute angle sensor on a common Board arranged, in turn, opposite the free end of the steering axle is positioned.

Eine besonders kompakte und einbautechnisch bevorzugte Einrichtung lässt sich realisieren, indem nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf der Platine auch die Auswerteeinheit und die Vergleichseinheit angeordnet sind.A Particularly compact and technically preferred device can be realize, by a further advantageous embodiment the invention on the board and the evaluation unit and the comparison unit are arranged.

Zudem kann die Platine bevorzugt auch eine Anpassungsschaltung zur Aufbereitung der von der Inkrementalwinkelsensoreinheit bzw. der Absolutwinkelsensoreinheit gelieferten Signale sowie bedarfsweise eine Anpassungsschaltung zur Anpassung des Fehlersignals in ein gewünschtes Ausgabeformat tragen.moreover For example, the board may also have a matching circuit for conditioning that of the incremental-angle sensor unit or the absolute-angle sensor unit supplied signals and, if necessary, a matching circuit to adapt the error signal to a desired output format.

Um in der Praxis unbeachtliche geringfügige Abweichungen zwischen dem Inkrementalwinkelsignal und dem Drehwinkelsignal bzw. der durch diese repräsentierten Drehwinkel zu tolerieren, ist nach einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Vergleichseinheit das Fehlersignal erst bei Überschreiten einer Differenztoleranz generiert.Around in practice, insignificant slight deviations between the incremental angle signal and the rotation angle signal or by these represented Tolerate rotation angle is, according to a preferred training the invention provides that the comparison unit the error signal only when crossing generates a difference tolerance.

Weitere vorteilhafte Aspekte und Ausgestaltungsmöglichkeiten sowie ergänzende Erläuterungen der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Darin zeigen:Further advantageous aspects and design possibilities as well as supplementary explanations The invention will become apparent from the following description a preferred embodiment the invention with reference to the drawing. Show:

1 eine erfindungsgemäße Einrichtung im Längsschnitt, 1 a device according to the invention in longitudinal section,

2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A in 1 und 2 a view in the direction of arrow A in 1 and

3 schematisch ein Signalverarbeitungsschaubild einer erfindungsgemäßen Einrichtung. 3 schematically a signal processing diagram of a device according to the invention.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einer Realisierung einer Lenkeinheit 1 eines nicht näher dargestellten Gabelstaplers exemplarisch erläutert. Das nicht dargestellte Lenkrad ist mit dem oberen Ende einer Lenkachse 2 verbunden und bewirkt bei entsprechenden Bewegungen eine Rotation der Lenkachse 2 um deren Längsachse 3. Schematisch ist die Lagerung 4 des anderen unteren freien Endes 5 der Lenkachse 2 dargestellt. Die gesamte Anordnung ist von einem Gehäuse 6 umgeben. Mit dem Ende 5 der Lenkachse 2 ist als Bestandteil einer Inkrementalwinkelsensoreinheit 8 ein Zahnrad 10 mit einer radialen Verzahnung 11 verbunden. Das Zahnrad 10 ist auf der Stirnfläche 12 des Endes 5 aufgebracht und besteht aus einem ferromagnetischen Material.An embodiment of the device according to the invention will be described below in connection with a realization of a steering unit 1 an unspecified forklift exemplified. The steering wheel, not shown, is connected to the upper end of a steering axle 2 connected and causes corresponding movements a rotation of the steering axle 2 around its longitudinal axis 3 , Schematically, the storage 4 the other lower free end 5 the steering axle 2 shown. The entire assembly is of a housing 6 surround. With the end 5 the steering axle 2 is as part of an incremental angle sensor unit 8th a gear 10 with a radial toothing 11 connected. The gear 10 is on the face 12 of the end 5 applied and consists of a ferromagnetic material.

Auf einer Platine 15 ist gegenüber der Verzahnung 11 in geringem Abstand ein Inkrementalwinkelsensor 16 angeordnet. Dieser basiert beispielsweise auf dem so genannten Hall-Effekt und tastet mit hoher Auflösung den Wechsel zwischen Zähnen und Lücken des Zahnrades 10 ab. Beispielsweise kann der Sensor beim relativen Vorbeidrehen eines Zahnes ein logisches High-Signal ausgeben, während eine Stellung mit gegenüberliegender Lücke ein logisches Low-Signal bewirkt. Diese Einheit ist so ausgebildet, dass sie die Drehrichtung erkennt (z. B. durch den Einsatz mehrerer Hallelemente in einer Sensoreinheit).On a circuit board 15 is opposite to the gearing 11 at a short distance an incremental angle sensor 16 arranged. This is based for example on the so-called Hall effect and scans with high resolution the change between teeth and gaps of the gear 10 from. For example, the sensor may output a logical high signal while relatively overrunning a tooth, while an opposing gap position will cause a logic low signal. This unit is designed so that it detects the direction of rotation (eg by using several Hall elements in a sensor unit).

Auf der Stirnfläche 12 ist zentrisch bzw. koaxial mit der Achse 3 ein so genannter diametral magnetisierter Magnet 20 angeordnet. Dieser ist eine Komponente einer Absolutwinkelsensoreinheit 21 und bildet im Zusammenspiel mit einem auf der Platine 15 angeordneten Absolutwinkelsensor 22 ein Winkelmeßsystem, das die Absolutstellung des Lenkrades repräsentierende Positionssignale (vergleiche hierzu 3) erzeugt.On the face 12 is centric or coaxial with the axis 3 a so-called diametrically like net magnet 20 arranged. This is a component of an absolute angle sensor unit 21 and interacts with one on the board 15 arranged absolute angle sensor 22 an angle measuring system, the position signals representing the absolute position of the steering wheel (cf. 3 ) generated.

Zudem ist auf der Platine 15 eine Auswerteeinheit 25 angeordnet, die aufgrund einer Änderung der Absolutwinkelsignale ein Drehwinkelsignal 41 generiert. Die bei Bewegung des Lenkrades entstehenden, von dem Absolutwinkelsensor gelieferten unterschiedlichen Positionssignale werden dahingehend aufbereitet, dass aus den Positionssignalen des Absolutwinkelsensors bei Lenkraddrehbewegung quasi ein weiteres Inkrementalwinkelsignal – nämlich das Drehwinkelsignal 41 – mit entsprechender Drehrichtungsinformation entsteht. Eine ebenfalls auf der Platine 15 angeordnete Vergleichseinheit 28 gibt – gegebenenfalls mit einer Toleranz – bei einer Differenz der durch das Inkrementalwinkelsignal repräsentierten Drehbewegung und der durch das (von dem Absolutwinkelsystem generierten) Drehwinkelsignal repräsentierten Drehbewegung ein Fehlersignal aus.Moreover, on the board 15 an evaluation unit 25 arranged, the due to a change in the absolute angle signals a rotation angle signal 41 generated. The resulting upon movement of the steering wheel, supplied by the absolute angle sensor different position signals are processed to the effect that from the position signals of the absolute angle sensor at steering wheel rotation quasi a further incremental angle signal - namely the rotation angle signal 41 - Created with appropriate direction information. One also on the board 15 arranged comparison unit 28 indicates, optionally with a tolerance, an error signal in the case of a difference between the rotational movement represented by the incremental angle signal and the rotational movement represented by the rotational angle signal (generated by the absolute angle system).

Zudem sind auf der Platine 15 noch weitere Schaltungselemente 30 bzw. Schaltungen angeordnet, die z. B. zur Aufbereitung der Inkrementalwinkelsignale und Positionssignale in andere Ausgabeformate dienen und die Elektronik EMV- und EMD-gerecht werden lassen.In addition, on the board 15 even more circuit elements 30 or arranged circuits that z. B. for processing the incremental angle signals and position signals in other output formats and the electronics can be EMV and EMD fair.

2 zeigt zur Verdeutlichung der Anordnung der Komponenten in Blickrichtung A auf die Stirnfläche 12 den diametral magnetisierten Magneten 20, der zentral und konzentrisch zur Längsachse 3 ausgerichtet ist. Diametral magnetisierte Magneten sind handelsüblich und werden beispielsweise von der Fa. Bomatec, CH-8181 Höri angeboten. Am äußeren Umfang 33 ist die Verzahnung 11 des Zahnrades 10 ausgebildet. 2 shows to illustrate the arrangement of the components in the direction A on the end face 12 the diametrically magnetized magnet 20 which is central and concentric with the longitudinal axis 3 is aligned. Diametrically magnetized magnets are commercially available and are available, for example, from Bomatec, CH-8181 Höri. At the outer circumference 33 is the gearing 11 of the gear 10 educated.

3 zeigt schematisch die Signale bzw. Signalaufbereitung bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Bei einer Drehbewegung des Lenkrades bewirkt die Verzahnung 11 schematisch dargestellte Rechteck-Signale (High-Low) am Ausgang des Inkrementalwinkelsensors 16. Daneben liefert der Absolutwinkelsensor 22 der Absolutwinkelsensoreinheit 21 die Absolutstellung des Lenkrades repräsentierende Positionssignale, die in 3 mit α1 und α2 bezeichnet sind. Dabei sind α1 und α2 beispielsweise die Sinus- und Cosinuswerte des Drehwinkels und repräsentieren die absolute Winkelstellung zu Beginn einer betrachteten Lenkraddrehbewegung bzw. die absolute Winkelstellung bei beendeter betrachteter Lenkraddrehbewegung. 3 schematically shows the signals or signal processing in a device according to the invention. Upon a rotational movement of the steering wheel causes the teeth 11 schematically represented rectangular signals (high-low) at the output of the incremental angle sensor 16 , In addition, the absolute angle sensor provides 22 the absolute angle sensor unit 21 the absolute position of the steering wheel representing position signals in 3 are designated α 1 and α 2 . In this case, α 1 and α 2 are, for example, the sine and cosine values of the angle of rotation and represent the absolute angular position at the beginning of a considered steering wheel rotational movement or the absolute angular position when the considered steering wheel rotational movement is considered.

Die Auswerteeinheit 25 ermittelt aus den Signalen α1 und α2 den zurückgelegten Drehwinkel und generiert daraus wie beschrieben das Drehwinkelsignal 41. Das gegebenenfalls in einer Aufbereitungsschaltung 42 aufbereitete Inkrementalwinkelsignal 43 wird der Vergleichseinheit 28 zugeführt. Diese vergleicht die Signale 41 und 43 und damit die von ihnen repräsentierten zurückgelegten Drehwinkel und gibt – gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer zulässigen Toleranz – ein Fehlersignal 46 jedenfalls dann aus, wenn die Differenz der Signale 41 und 43 und damit die Differenz der von ihnen repräsentierten Drehwinkel die vorgegebene Toleranz überschreitet.The evaluation unit 25 determined from the signals α 1 and α 2 the angle of rotation covered and generated from it as described, the rotation angle signal 41 , If necessary in a processing circuit 42 processed incremental angle signal 43 becomes the comparison unit 28 fed. This compares the signals 41 and 43 and thus the angle of rotation represented by them and gives - possibly taking into account a permissible tolerance - an error signal 46 in any case, if the difference of the signals 41 and 43 and so that the difference in the angles of rotation represented by them exceeds the predetermined tolerance.

11
Lenkeinheitsteering unit
22
Lenkachsesteering axle
33
Längsachselongitudinal axis
44
Lagerungstorage
55
EndeThe End
66
Gehäusecasing
88th
InkrementalwinkelsensoreinheitInkrementalwinkelsensoreinheit
1010
Zahnradgear
1111
Verzahnunggearing
1212
Stirnflächeface
1515
Platinecircuit board
1616
InkrementalwinkelsensorInkrementalwinkelsensor
2020
Magnetmagnet
2121
AbsolutwinkelsensoreinheitAbsolute angle sensor unit
2222
AbsolutwinkelsensorAbsolute angle sensor
2525
Auswerteeinheitevaluation
2828
Vergleichseinheitcomparing unit
3030
Schaltungselementecircuit elements
3333
Umfangscope
4141
DrehwinkelsignalRotational angle signal
4242
Aufbereitungsschaltungconditioning circuit
4343
InkrementalwinkelsignalInkrementalwinkelsignal
4646
Fehlersignalerror signal
AA
Blickrichtungline of sight
α1 α 1
Positionssignalposition signal
α2 α 2
Positionssignalposition signal

Claims (9)

Einrichtung zum Erfassen einer Lenkraddrehbewegung – mit einer mit dem Lenkrad gekoppelten Inkrementalwinkelsensoreinheit (8), die bei Drehbewegung des Lenkrades ein den dabei zurückgelegten Drehwinkel repräsentierendes Inkrementalwinkelsignal (43) ausgibt, – mit einer mit dem Lenkrad gekoppelten Absolutwinkelsensoreinheit (21), die die Absolutstellung des Lenkrades repräsentierende Positionssignale (α1, α2) ausgibt, – wobei eine Auswerteeinheit (25) aus den Positionssignalen (α1, α2) bei einer Drehbewegung ein den Drehwinkel der Lenkraddrehbewegung repräsentierendes Drehwinkelsignal (41) generiert und – mit einer Vergleichseinheit (28), die bei einer Differenz der durch das Inkrementalwinkelsignal (43) und das Drehwinkelsignal 41) repräsentierten Drehwinkel ein Fehlersignal (46) generiert.Device for detecting a steering wheel rotational movement - with an incremental-angle sensor unit coupled to the steering wheel ( 8th ), which, upon rotation of the steering wheel, represents an incremental angle signal ( 43 ) - with an absolute angle sensor unit coupled to the steering wheel ( 21 ) That the absolute position of the steering wheel representing position signals (α 1, α 2) outputs, - with an evaluation unit ( 25 ) from the position signals (α 1 , α 2 ) in a rotational movement, a rotational angle signal representing the rotational angle of the steering wheel rotational movement (( 41 ) and - with a comparison unit ( 28 ), which at a dif due to the incremental angle signal ( 43 ) and the rotation angle signal 41 ) represented an error signal ( 46 ) generated. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Inkrementalwinkelsensoreinheit (8) ein Zahnrad (10) umfasst, das mit einer Lenkachse (2) gekoppelt ist, und einen Inkrementalwinkelsensor (16) umfasst, der das Zahnrad (10) auf Wechsel zwischen Zahn und Lücke abtastet.Device according to Claim 1, characterized in that the incremental-angle sensor unit ( 8th ) a gear ( 10 ), which with a steering axle ( 2 ) and an incremental angle sensor ( 16 ), the gear ( 10 ) scans for change between tooth and gap. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (10) aus ferromagnetischem Material gebildet ist.Device according to claim 2, characterized in that the gear ( 10 ) is formed of ferromagnetic material. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutwinkelsensoreinheit (21) einen mit dem Lenkrad gekoppelten diametral magnetisierten Magneten (20) und einen dessen Position abtastenden Absolutwinkelsensor (22) umfasst.Device according to at least one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the absolute-angle sensor unit ( 21 ) a coupled to the steering wheel diametrically magnetized magnet ( 20 ) and an absolute angle sensor sensing its position ( 22 ). Einrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Inkrementalwinkelsensor (16) als auch der Absolutwinkelsensor (22) auf einer gemeinsamen Platine (15) angeordnet sind, die gegenüber dem freien Ende (5) der Lenkachse (2) angeordnet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that both the incremental angle sensor ( 16 ) as well as the absolute angle sensor ( 22 ) on a common board ( 15 ), which are opposite the free end ( 5 ) of the steering axle ( 2 ) is arranged. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Platine (15) auch die Auswerteeinheit (25) und/oder die Vergleichseinheit (28) angeordnet sind.Device according to claim 5, characterized in that on the board ( 15 ) also the evaluation unit ( 25 ) and / or the comparison unit ( 28 ) are arranged. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (15) eine Anpassungsschaltung (30) zur Aufbereitung der von der Inkrementalwinkelsensoreinheit (8) und/oder der Absolutwinkelsensoreinheit (21) gelieferten Signale (43; α1, α2) trägt.Device according to claim 5 or 6, characterized in that the board ( 15 ) an adaptation circuit ( 30 ) for conditioning of the incremental-angle sensor unit ( 8th ) and / or the absolute angle sensor unit ( 21 ) supplied signals ( 43 ; α 1 , α 2 ). Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (15) eine Anpassungsschaltung zur Anpassung des Fehlersignals (46) in ein gewünschtes Ausgabeformat trägt.Device according to at least one of claims 5, 6 or 7, characterized in that the board ( 15 ) a matching circuit for adapting the error signal ( 46 ) carries in a desired output format. Einrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit (28) das Fehlersignal (46) erst bei Überschreiten einer Differenztoleranz generiert.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the comparison unit ( 28 ) the error signal ( 46 ) only when a difference tolerance is exceeded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012023980A1 (en) 2012-12-07 2014-06-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for verifying relative position by another relative position, involves detecting relative position of body, where incremental reference value is assigned to detected relative position

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19855960A1 (en) * 1998-12-04 2000-06-08 Bosch Gmbh Robert Device and method for measuring the angular position of a rotatable body
DE19941101B4 (en) * 1999-08-30 2008-01-17 Delphi Technologies, Inc., Troy sensor arrangement
DE10048911C1 (en) * 2000-10-02 2002-04-25 Ruf Electronics Gmbh Method and device for determining the absolute position in position and angle encoders

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012023980A1 (en) 2012-12-07 2014-06-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for verifying relative position by another relative position, involves detecting relative position of body, where incremental reference value is assigned to detected relative position
DE102012023980B4 (en) * 2012-12-07 2020-03-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Method and device for verifying a first relative position by means of a second relative position

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