DE19716321C1 - Sensor zur Erfassung von Drehwinkeln - Google Patents
Sensor zur Erfassung von DrehwinkelnInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß dem Oberbegriff des
Hauptanspruches konzipierten Sensor zur Erfassung von Drehwinkeln aus.
Solche Drehwinkelsensoren werden z. B. zur Erfassung der Position von
Stellelementen eingesetzt. Dabei sind die mit einem solchen Drehwinkelsensor in
Verbindung stehenden Stellelemente z. B. für die motorische Verstellung von in
Kraftfahrzeugen angeordneten Klappen, Schiebern, Ventilen usw. vorgesehen.
Außerdem sind solche Drehwinkelsensoren oftmals auch der Lenkungsanlage eines
Kraftfahrzeuges zugeordnet, wobei über diese der Lenkwinkel sowie die
Winkeländerungsgeschwindigkeit z. B. zur Fahrdynamikregelung erfaßt wird. Wegen
der dabei oft notwendigen genauen Positionserfassung der Stellelemente bzw. des
Lenkwinkels und der Winkelgeschwindigkeit werden an die Auflösegenauigkeit
eines solchen Drehwinkelsensors hohe Anforderungen gestellt.
Entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches ausgebildete Sensoren sind
durch die DE 34 07 103 A1 und die DE 43 06 487 A1 bekanntgeworden. Diese
Sensoren weisen zumindest ein einen Schaltnocken aufweisendes erstes Schaltrad
auf, welches drehfest mit der Sensorwelle verbunden ist. Auf einer zur Sensorwelle
achsparallel ausgerichteten Drehachse ist ein zweites Schaltrad gelagert, welches
eine mit dem zumindest einen Schaltnocken zusammenwirkende, umlaufende
Verzahnung trägt. Bei jeder Umdrehung des ersten Schaltrades wird durch
vorübergehenden Eingriff des Schaltnockens in die Verzahnung das zweite
Schaltrad um zumindest einen Schaltschritt mit jeweils vorgegebenem Drehwinkel
weitergedreht. Zum Erfassen seiner Drehstellung steht das zweite Schaltrad mit
einer an eine Schaltungsanordnung angeschlossenen Erfassungsvorrichtung in
Verbindung, so ist zuverlässig dann eine absolute Positionsbestimmung möglich,
wenn der zu erfassende Verstellweg größer ist, als eine einzige Umdrehung des
beweglichen Sensorelementes bzw. der Codescheibe. Diese Sensoren sind jedoch
vergleichsweise aufwendig aufgebaut.
Außerdem ist durch die DE 195 18 340 A1 ein Drehwinkelsensor
bekanntgeworden, bei welchem im Sensorgehäuse eine mehrere Schleifkontakte
aufweisende Rotorscheibe und eine am Sensorgehäuse fixierte mehrere
Schleifbahnen aufweisende Statorscheibe angeordnet ist. Die Rotorscheibe und die
Statorscheibe sind mit Abstand derart parallel zueinander ausgerichtet, so daß die
Schleifkontakte der Rotorscheibe kontaktgebend an den Schleifbahnen der
Statorscheibe zur Anlage kommen. Insbesondere bei der Erfassung von
Lenkwinkeln ist es notwendig, über den Sensor nicht nur den Drehwinkel, sondern
darüber hinaus auch die Anzahl der vollen Umdrehungen des Lenkrades je
Drehrichtung zu erfassen. Zur Ermittlung der Anzahl der vollen Umdrehungen des
Lenkrades bzw. des Stellelementes ist aber oftmals ein erheblicher
Schaltungsaufwand notwendig, damit die benötigte Auswertung und Aufbereitung
der Sensorsignale vorgenommen werden kann.
Desweiteren ist durch die DE 40 15 720 A1 eine Erfassungsvorrichtung zum
Erfassen von Drehstellungen bekanntgeworden. Diese Erfassungsvorrichtung weist
einerseits einen mit zwei Kontaktzungen versehenen bewegbaren ersten
Schleifkontakt auf, der an einer ortsfest im Sensorgehäuse gehaltenen
Kontaktanordnung zur Anlage kommt. Die auf einer Leiterplatte vorhandene
Kontaktanordnung besteht aus einer mit der ersten Kontaktzunge des
Schleifkontaktes in Anlage kommenden Schleifspur und einer mit der zweiten
Kontaktzunge des Schleifkontaktes in Anlage kommende, mehrere separate
Kontaktflächen aufweisende Kontaktspur.
Desweiteren ist durch die EP 0 377 097 B1 ein Sensor zur Erfassung von
Drehwinkeln bekanntgeworden, welcher auf optische Art und Weise arbeitet.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
kostengünstigen Sensor zur Erfassung von Drehwinkeln zu schaffen, welcher bei
kompaktem und einfachem Aufbau die Anzahl der vollen Umdrehungen des
zugeordneten Stellelementes bzw. Lenkrades in jede seiner beiden Drehrichtungen
auf einfache Art und Weise ohne großen Schaltungsaufwand zu ermitteln vermag.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches
angegebenen Merkmale gelöst.
Bei einem solchermaßen ausgebildeten Sensor ist besonders vorteilhaft, daß die
Anzahl der vollen Umdrehungen des Stellelementes bzw. des Lenkrades in jede
seiner beiden Drehrichtungen nicht flüchtig ermittelt wird, d. h. auch nach einem
längerem Stromausfall liegt nicht nur der aktuelle Drehwinkel sondern auch die
aktuelle Anzahl der vollen Umdrehungen des Stellelementes bei
Wiederinbetriebnahme zuverlässig vor. Die nach der Wiederinbetriebnahme
ermittelten Werte können somit ohne weiteres zur Auswertung und weiteren
Verarbeitung Verwendung finden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispieles sei der erfindungsgemäße Gegenstand näher
erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 einen Vollschnitt durch den Drehwinkelsensor, entsprechend der
Linie A-A gemäß Fig. 2
Fig. 2 eine Draufsicht auf die der Rotorscheibe abgewandte Oberfläche
der im Sensorgehäuse fixierten Statorscheibe
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teilbereich der Statorscheibe gemäß Fig.
2 ohne Sensorwelle, sowie ohne erstes und zweites Schaltrad
Fig. 4 eine Abfolge der Kontaktflächen des Schrittschaltwerkes bzgl. der
Umdrehung des Lenkrades je Drehrichtung
Fig. 5 eine Draufsicht auf die der Rotorscheibe zugewandte, mit den
Schleifbahnen versehene Oberfläche der Statorscheibe nebst
zweier Schleifkontakte.
Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht ein solcher Drehwinkelsensor aus
einem Sensorgehäuse 1, sowie einer im Sensorgehäuse 1 drehbeweglich
gelagerten Sensorwelle 2 mit einer drehfest daran angeordneten, die zweiten und
dritten Schleifkontakte 3, 4 aufweisenden Rotorscheibe 5 und einer mehrere
Schleifbahnen aufweisenden, drehfest am Sensorgehäuse 1 fixierten Statorscheibe
6.
Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, besteht das Sensorgehäuse 1 aus einem
Gehäusegrundteil 7, einem Gehäuseoberteil 8 und einem Gehäuseunterteil 9. Die
Sensorwelle 2 ist als Hohlwelle ausgeführt und an einer ihrer beiden Endbereiche
mit einer Innenverzahnung versehen, um eine einfache Möglichkeit zur Kopplung an
die Lenkungsanlage eines Kraftfahrzeuges zu ermöglichen. Über am
Gehäusegrundteil 7 und am Gehäuseoberteil 8 angeformte Lagerschalen 10 erfolgt
die Lagerung der Sensorwelle 2. Von Außen ist eine elektrische Leitung 11 in das
Sensorgehäuse 1 hineingeführt, über die der Drehwinkelsensor an das Bordnetz
des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Um eine möglichst einfache Anbindung zu
ermöglichen, weist die am Sensorgehäuse 1 fixierte Statorscheibe 6 an ihrer der
Rotorscheibe 5 abgewandten Oberfläche ein Steckverbinderteil 12 auf, welches mit
einem an die Leitung 11 angeschlossenen Gegensteckverbinderteil zu koppeln ist.
Die Rotorscheibe 5 und die Statorscheibe 6 sind mit Abstand derart parallel
zueinander ausgerichtet, so daß die beiden an der Rotorscheibe 5 festgelegten
zweiten und dritten Schleifkontakte 3, 4 an den Schleifbahnen der der Rotorscheibe
5 zugeordneten Oberfläche der Statorscheibe 6 zur Anlage kommen. Dabei sind
sowohl die Rotorscheibe 5 als auch die Statorscheibe 6 im Innenraum des
Sensorgehäuses 1 angeordnet.
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, sind direkt auf der der Rotorscheibe 5
abgewandten Oberfläche der Statorscheibe 6 mehrere, zum Teil über die
Leiterbahnstrukturen in Verbindung stehende elektrische/elektronische
Bauelemente 13 angeordnet. Die elektrischen/elektronischen Bauelemente 13 der
auf der Statorscheibe 6 befindlichen Schaltungsanordnung sind dabei zu einem Teil
zur Signalauswertung bzw. Signalaufbereitung der Sensorsignale und zu einem
anderen Teil zur Realisierung einer Busanbindung an den Datenbus des
Kraftfahrzeugbordnetzes vorgesehen.
Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, weist die der Rotorscheibe 5 zugewandte
Oberfläche der Statorscheibe 6 drei kreisförmige Schleifbahnen auf. Eine der drei
Schleifbahnen ist als Widerstandsbahn 14 ausgebildet, deren Widerstandswert im
Bereich von fünf Kiloohm liegt. Die beiden anderen Schleifbahnen stellen eine erste
Kontaktbahn 15 und eine zweite Kontaktbahn 16 dar, deren Widerstandswerte
jeweils im Bereich von null Ohm liegen. Die Widerstandsbahn 14 ist mit Abstand
zwischen der ersten Kontaktbahn 15 und der zweiten Kontaktbahn 16 angeordnet.
Die beiden an der Rotorscheibe 5 angebrachten zweiten und dritten Schleifkontakte
3, 4 sind derart angeordnet, so daß der zweite Schleifkontakt 3 die erste
Kontaktbahn 15 und die Widerstandsbahn 14 sowie der dritte Schleifkontakt 4 die
zweite Kontaktbahn 16 und die Widerstandsbahn 14 überbrückt. Um einen sicheren
Abgriff zu gewährleisten, ist sowohl der zweite als auch der dritte Schleifkontakt 3, 4
als sogenannter Mehrfingerschleifer ausgebildet, wobei die Kontaktzungen der
beiden Schleifkontakte 3, 4 jeweils mit vier Fingern auf der Widerstandsbahn 14 und
der ersten Kontaktbahn 15 bzw. auf der zweiten Kontaktbahn 16 zu liegen kommen.
Um eine Phasenverschiebung zwischen den Sensorsignalen des
Drehwinkelsensors zur Drehrichtungserkennung zu erreichen, sind die zweiten und
dritten Schleifkontakte 3, 4 außerdem um einen Winkel von 90° versetzt zueinander
an der Rotorscheibe 5 befestigt. Die Widerstandsbahn 14 ist über eine erste
Anbindungsstelle 17 an Plus und über eine zweite Anbindungsstelle 18 an Masse
angebunden. Die erste Anbindungsstelle 17 und die zweite Anbindungsstelle 18
sind um einen Winkel von 180° versetzt zueinander angeordnet und stehen über die
Leiterbahnstrukturen direkt mit der auf der Statorscheibe 6 angebrachten
Schaltungsanordnung in Verbindung. Die abgegriffenen Potentialwerte der zweiten
und dritten Schleifkontakte 3, 4 werden über eine Anbindungsstelle 19 der ersten
Kontaktbahn 15 und über eine Anbindungsstelle 20 der zweiten Kontaktbahn 16 der
Schaltungsanordnung zugeführt. Dabei sind die beiden Kontaktbahnen 15, 16
jeweils an einen A/D-Eingang eines zur Schaltungsanordnung gehörigen
Mikrocomputers angeschlossen. Die erreichte Auflösung des Drehwinkelsensors
beträgt bei einem 8bit A/D-Wandler 180°/255 digit = 0,706°/digit. Der Meßbereich
des Drehwinkelsensors beträgt absolut einen Winkel von 360°, ist aber durch das
Schrittschaltwerk auf einen Erfassungswinkel von 1800° ausgedehnt.
Selbstverständlich ist es durch geeignete Maßnahmen möglich, einen Sensor zu
realisieren, der eine wesentlich höhere Auflösegenauigkeit bzgl. des absoluten
Drehwinkels von 360° besitzt.
Wie insbesondere aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht, besteht das Schrittschaltwerk
im wesentlichen aus einem ersten Schaltrad 21, welches drehfest mit der
Sensorwelle 2 verbunden und einem zweiten Schaltrad 22 eingreifend zugeordnet
ist. Das zweite Schaltrad 22 ist drehbar auf einer achsparallel zur Sensorwelle 2
ausgerichteten Drehachse 23 gelagert, sowie zur Erfassung seiner Drehstellung
einer Erfassungsvorrichtung zugeordnet. Das zweite Schaltrad 22 ist der der
Rotorscheibe 5 abgewandten Seite der Statorscheibe 6 zugeordnet und weist zwei
in axialer Richtung hintereinander liegende Ebenen auf. Zur Realisierung der
einzelnen Schaltschritte weist jede dieser beiden Ebenen des zweiten Schaltrades
22 eine umlaufende Verzahnung mit je fünf Zähnen 24 auf. Das erste Schaltrad 21
weist ebenfalls zwei in axialer Richtung versetzt angeordnete Ebenen auf, wobei an
jede dieser beiden Ebenen einstückig zwei Schaltnocken 25 angeformt sind. Die
beiden Ebenen des ersten Schaltrades 21 sind in ihrer Anordnung auf die beiden
Ebenen des zweiten Schaltrades 22 abgestimmt. Somit kommen jeweils die beiden
Schaftnocken 25 einer der beiden Ebenen des ersten Schaltrades 21 mit einem der
fünf Zähnen 24 der jeweils zugeordneten Ebene des zweiten Schaltrades 22
vorübergehend in Eingriff. Um ein freies Eintauchen der Zähne 24 zu gewährleisten,
sind die beiden Schaltnocken 25 der beiden Ebenen jeweils um einen Winkel von
180° versetzt zueinander am ersten Schaltrad 21 angebracht, wobei die
Schaltnocken 25 der einen Ebene mit geringem Versatz den Schaltnocken 25 der
anderen Ebene gegenüberliegend angeordnet sind. Bei einer vollen Umdrehung
des ersten Schaltrades 21 in eine der beiden Drehrichtungen kommt dadurch
jeweils einmal ein Schaltnocken 25 der einen und der anderen Ebene mit jeweils
einem Zahn 24 der zugeordneten Ebene des zweiten Schaltrades 22
vorübergehend in Eingriff und verstellt dabei das zweite Schaftrad 22 um zwei
Schaltschritte. Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, wird das zweite Schaltrad
22 damit jeweils nach einem von dem ersten Schaltrad 21 vorgegebenen festen
Drehwinkel von 180° um einen Schaltschritt verdreht. Dies gilt sowohl für die eine,
als auch für die andere Drehrichtung des zweiten Schaltrades 22 bzw. des
Lenkrades.
Wie insbesondere aus Fig. 3 und Fig. 4 hervorgeht, besteht die
Erfassungsvorrichtung des Schrittschaltwerkes im wesentlichen aus einem an der
unteren Hauptfläche des zweiten Schaltrades 22 angebrachten ersten
Schleifkontakt 26, einer auf der der Rotorscheibe 5 abgewandten Oberfläche der
Statorscheibe 6 aufgebrachten, kreisförmig ausgeführten Schleifspur 27 und einer
diese umgebende, zehn elektrisch voneinander getrennte Kontaktflächen A-J
aufweisende Kontaktspur 28. Der erste Schleifkontakt 26 weist zwei einstückig
miteinander verbundene Kontaktzungen auf, wobei die eine Kontaktzunge mit ihren
vier einzelnen Fingern auf der Schleifspur 27 und die andere Kontaktzunge mit
ihren vier einzelnen Fingern je nach Stellung des zweiten Schaltrades 22 mit einer
der zehn Kontaktflächen A-J der Kontaktspur 28 in Anlage kommt. Jede der zehn
Kontaktflächen A-J ist über eine eigene Leiterbahn an einen eigenen
Prozessoreingang des zur Schaltungsanordnung gehörigen Mikrocomputers
angeschlossen. Bei jedem Schaltschritt des zweiten Schaltrades 22 wechselt der
erste Schleifkontakt 26 von der einen auf eine andere Kontaktfläche A-J der
Kontaktspur 28. Die Schleifspur 27 steht über die Schaltungsanordnung mit Masse
in Verbindung. Der Mikrocomputer erfaßt somit zusätzlich zum absoluten
Drehwinkel von 360° - wie vorstehend bereits näher beschrieben - die einzelnen
Schaltschritte des Schrittschaltwerkes mit einem festen Drehwinkel von 180°, so
daß bei zehn Kontaktflächen A-J die genaue Auflösung eines Erfassungswinkels
von insgesamt 1800° und somit auch die Sensierung der Anzahl voller
Umdrehungen des Lenkrades realisiert ist. Für den vollen Einschlag des Lenkrades
steht somit über jeweils fünf Schaltschritte je Drehrichtung ein Erfassungswinkel von
900° zur Verfügung.
Weil jede Kontaktfläche A-J über eine eigene Leiterbahn an einen eigenen Eingang
des Mikrocomputers angeschlossen ist, bleibt die Information bzgl. des
entsprechenden Drehwinkels auch nach einem längeren Stromausfall - zum Beispiel
beim Austausch der Fahrzeugbatterie - erhalten. Weil sich auch der abgegriffene
Widerstandswert der Widerstandsbahn durch einen längeren Stromausfall nicht
verändert, ist auch die Erfassung des absoluten Drehwinkels von 360° in seiner
feinen Auflösung (0,706°/digit) auf nichtflüchtige Art und Weise realisiert. Das
bedeutet, die nach dem erfolgten Austausch der Fahrzeugbatterie (längerer
Stromausfall) vorliegenden Drehwinkelwerte können ohne weiteres Verwendung
finden. Selbst wenn während des Stromausfalles eine Verdrehung des Lenkrades
bzw. des ersten Schaltrades 21 vorgenommen wurde, können die dann
vorliegenden aktuellen Drehwinkelwerte ohne weiteres Verwendung finden, weil die
vorliegenden Drehwinkelwerte exakt dem Einschlagwinkel des Lenkrades
entsprechen.
Der Fig. 4 ist insbesondere zu entnehmen, in welcher Abfolge die einzelnen
Kontaktflächen A-J bei Verdrehung des Lenkrades vom ersten Schleifkontakt 26
angefahren werden. Ausgehend von der Geradeausstellung des Lenkrades - der
erste Schleifkontakt 26 überbrückt die Kontaktfläche E und die Schleifspur 27 -
werden in der einen Drehrichtung nacheinander die fünf Kontaktflächen D, C, B, A,
J und werden in der anderen Drehrichtung nacheinander die fünf Kontaktflächen F,
G, H, I, J angefahren. Nach jeweils zwei Schaltschritten des zweiten Schaltrades 22
liegt eine volle Umdrehung des Lenkrades in der einen bzw. der anderen
Drehrichtung vor. Jetzt überbrückt der erste Schleifkontakt 26 die Schleifspur 27
und die Kontaktfläche C bzw. die Kontaktfläche G. Nach jeweils zwei weiteren
Schaltschritten des zweiten Schaltrades 22 liegen zwei volle Umdrehungen des
Lenkrades in der einen bzw. anderen Drehrichtung vor. Nun überbrückt der erste
Schleifkontakt 26 die Schleifspur 27 und die Kontaktfläche A bzw. die Kontaktfläche
I. Nach zweieinhalb Umdrehungen des Lenkrades überbrückt der erste
Schleifkontakt 26 jeweils die Schleifspur 27 und die Kontaktfläche J. Die
Überdeckung beim Anfahren der einzelnen Kontaktflächen A-J beträgt ca. 2°, und
ist durch eine entsprechende Ausführung der einzelnen Finger des ersten
Schleifkontaktes 26 gewährleistet. D. h., zur Realisierung der Überdeckung sind die
an jeden Finger angeformten Kontaktkümpel so groß ausgeführt, daß eine
Überdeckung von ca. 2° realisiert ist. Damit ist eine hochauflösende, sichere
Ermittlung des aktuellen Drehwinkels des Lenkrades möglich. Durch die
Überdeckung der einzelnen Kontaktflächen A-J um einen Winkelbetrag von ca. 2°,
ist außerdem eine einfache Möglichkeit der Plausibilitätsabfrage bzgl. des
ermittelten Drehwinkels im Mikrocomputer gegeben, weil feststellbar ist, von welcher
Kontaktfläche A-J ausgehend die nächste Kontaktfläche A-J vom ersten
Schleifkontakt 26 angefahren wurde.
Claims (21)
1. Sensor zur Erfassung von Drehwinkeln, mit zumindest einem mit der
Sensorwelle verbundenen ersten Sensorelement und zumindest einem mit dem
ersten Sensorelement kooperierenden, ortsfest am Sensorgehäuse gehaltenen
zweiten Sensorelement, wobei der Sensor ein Schrittschaltwerk aufweist, dessen
zumindest einen Schaltnocken aufweisendes erstes Schaltrad drehfest mit der
Sensorwelle verbunden ist und dessen auf einer zur Sensorwelle achsparallel
ausgerichteten Drehachse gelagertes zweites Schaltrad eine mit dem zumindest
einen Schaltnocken zusammenwirkende umlaufende Verzahnung trägt, die bei jeder
Umdrehung des ersten Schaltrades durch vorübergehenden Eingriff des
Schaltnockens in die Verzahnung um zumindest einen Schaltschritt mit jeweils
vorgegebenen Drehwinkel weitergedreht wird, und das Schrittschaltwerk zum
Erfassen seiner Drehstellung mit einer an eine Schaltungsanordnung
angeschlossenen Erfassungsvorrichtung in Verbindung steht, dadurch
gekennzeichnet, daß das bewegbare erste Sensorelement auf einer mit der
Sensorwelle (2) verbundenen Rotorscheibe (5) und daß das ortsfeste zweite
Sensorelement auf der der Rotorscheibe (5) zugewandten Oberfläche einer am
Sensorgehäuse (1) fixierten, als Leiterplatte ausgebildeten Statorscheibe (6)
angeordnet ist, daß auf der der Rotorscheibe (5) abgewandten Oberfläche der
Statorscheibe (6) eine Leiterbahnstruktur und die elektrischen/elektronischen
Bauelemente (13) der Schaltungsanordnung, sowie die ortsfest vorhandenen
Komponenten der Erfassungsvorrichtung des Schrittschaltwerkes angeordnet sind,
und daß die Erfassungsvorrichtung des Schrittschaltwerkes einerseits aus einem
zwei Kontaktzungen aufweisenden, an der unteren Hauptfläche des zweiten
Schaltrades (22) angebrachten ersten Schleifkontakt (26) und andererseits aus
einer auf der der Rotorscheibe (5) abgewandten Oberfläche der Statorscheibe (6)
angeordneten, mit der ersten Kontaktzunge in Anlage kommenden kreisförmig
ausgeführten Schleifspur (27) und einer diese umgebenden, mit der zweiten
Kontaktzunge in Anlage kommenden, mehrere separate Kontaktflächen (A-J)
aufweisenden Kontaktspur (28) besteht.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltrad (21)
zwei in Achsrichtung zueinander versetzte Ebenen mit jeweils zwei Schaltnocken
(25) aufweist, die je Ebene um 180° versetzt zueinander angeordnet sind und daß
das zweite Schaltrad (22) zwei in Achsrichtung entsprechend zueinander versetzte
Ebenen aufweist, wobei jede Ebene eine umlaufende Verzahnung aufweist, die
jeweils mit den beiden zugeordneten Schaltnocken (25) einer der beiden Ebenen
des ersten Schaltrades (21) vorübergehend in Eingriff kommt.
3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ebene des zweiten
Schaltrades (22) fünf Zähne (24) aufweist.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktspur (28) zehn elektrisch voneinander getrennte, jeweils einen
unterschiedlichen Widerstandswert aufweisende Kontaktflächen (A-J) umfaßt.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktspur (28) zehn elektrisch voneinander getrennte Kontaktflächen (A-J)
umfaßt, die jeweils über eine eigene Leiterbahn an jeweils einen eigenen Eingang
eines zur Schaltungsanordnung gehörigen Mikrocomputers angeschlossen sind.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schleifspur (27) durchgehend einen vernachlässigbar geringen Widerstandswert
aufweist und über die Schaltungsanordnung an Masse angeschlossen ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schrittschaltwerk zur Erfassung eines Drehwinkels von 1800° ausgelegt ist und
Schaltschritte mit einem vorgegebenen Drehwinkel von 180° vornimmt.
8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
bewegbare erste Sensorelement als zumindest ein Schleifkontakt (3, 4) und das
ortsfeste zweite Sensorelement als zumindest eine Schleifbahn (15, 16) ausgebildet
ist.
9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
bewegbare erste Sensorelement als Codering und das ortsfest angeordnete zweite
Sensorelement als optisch arbeitende Einrichtung ausgebildet ist.
10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
bewegbare erste Sensorelement und daß das ortsfest angeordnete zweite
Sensorelement auf kapazitive Art und Weise miteinander in Wirkverbindung stehen.
11. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der auf
der Rotorscheibe (5) zugewandten Oberfläche der als Leiterplatte ausgebildeten
Statorscheibe (6) angeordneten Schleifbahn als relativ hochohmige
Widerstandsbahn (14) und zumindest eine weitere Schleifbahn als eine einen
vernachlässigbar geringen Widerstandswert aufweisende Kontaktbahn (15, 16)
ausgebildet ist und daß sowohl die Widerstandsbahn (14) als auch die Kontaktbahn
(15, 16) über jeweils zumindest eine Anbindungsstelle (17 bis 20) direkt an die auf
der der Rotorscheibe (5) abgewandten Oberfläche der Statorscheibe (6)
vorhandenen Schaltungsanordnung angeschlossen sind.
12. Sensor nach einem der Ansprüche 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an
der Rotorscheibe (5) zwei um einen Winkel von maximal 135° bis minimal 45°
zueinander versetzt angeordnete zweite und dritte Schleifkontakte (3, 4) angebracht
sind.
13. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten
Schleifkontakte (3, 4) um einen Winkel zueinander versetzt an der Rotorscheibe (5)
angebracht sind, der etwa 135° oder etwa 45° entspricht.
14. Sensor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf
der Statorscheibe (6) eine hochohmige, einen Widerstandswert von mehreren
Kiloohm aufweisende Widerstandsbahn (14), sowie eine erste und eine zweite
jeweils einen bei Null liegenden Widerstandswert aufweisende Kontaktbahn (15, 16)
vorhanden sind, die jeweils über eine Anbindungsstelle (19, 20) direkt mit den
Leiterbahnstrukturen der Schaltungsanordnung in Verbindung stehen.
15. Sensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn
(14) mit Abstand zwischen der ersten Kontaktbahn (15) und der zweiten
Kontaktbahn (16) angeordnet ist und daß der zweite Schleifkontakt (3) mit seinen
beiden Kontaktzungen die erste Kontaktbahn (15) und die Widerstandsbahn (14)
und der dritte Schleifkontakt (4) mit seinen beiden Kontaktzungen die zweite
Kontaktbahn (16) und die Widerstandsbahn (14) überbrückt.
16. Sensor nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
auf der Statorscheibe (6) vorhandene Widerstandsbahn (14) über eine erste
Anbindungsstelle (17) zumindest einmal an Plus und über eine zweite
Anbindungsstelle (18) zumindest einmal an Masse angebunden ist.
17. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die für Plus
vorgesehene erste Anbindungsstelle (17) und die für Masse vorgesehene zweite
Anbindungsstelle (18) der Widerstandsbahn (14) um einen Winkel von 180°
versetzt zueinander angeordnet sind.
18. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die für Masse und Plus
vorgesehenen Anbindungsstellen (17, 18) der Widerstandsbahn (14) um einen
Winkel von 90° versetzt zueinander angeordnet sind und daß die Widerstandsbahn
(14) über zwei erste Anbindungsstellen (17) zweimal an Plus und über die zweite
Anbindungsstelle (18) zweimal an Masse angebunden ist.
19. Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Kontaktbahn (15) über ihre Anbindungsstelle und die Schaltungsanordnung an
Plus und die zweite Kontaktbahn (16) über ihre Anbindungsstelle und die
Schaltungsanordnung an Masse angeschlossen ist und daß die Widerstandsbahn
(14) über zumindest zwei zueinander versetzt angebrachte Anbindungsstellen
direkt mit den Leiterbahnstrukturen der Schaltungsanordnung in Verbindung steht.
20. Sensor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsbahn
(14) über vier jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnete Anbindungsstellen
direkt mit den Leiterbahnstrukturen der Schaltungsanordnung in Verbindung steht.
21. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Schleifkontakt (3, 4, 26) einstückig zwei Kontaktzungen aufweist, die jeweils als
sogenannte Mehrfingerschleifer ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997116321 DE19716321C1 (de) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | Sensor zur Erfassung von Drehwinkeln |
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