DE60315534T2 - Drehwinkel- und Drehmomentsensor und Lenkung - Google Patents

Drehwinkel- und Drehmomentsensor und Lenkung Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Sachgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit einer Servolenkvorrichtung, welche einen Elektromotor verwendet, und eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung sowie eine Drehmomenterkennungsvorrichtung für diese.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung, bei der ein oder mehrere Ziele an einem Drehteil vorgesehen sind, so dass eine erste Erkennungseinrichtung während des Rotierens des Drehteils ein Erkennungssignal ausgibt, eine zweite Erkennungseinrichtung ein Erkennungssignal mit einer Phase ausgibt, die von derjenigen des Erkennungssignals der ersten Erkennungseinrichtung verschieden ist, und der Drehwinkel des Drehteils auf der Basis der von der ersten Erkennungseinrichtung und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignale erkannt wird, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung zum Erkennen von auf eine erste Welle aufgebrachtem Drehmoment in Abhängigkeit von einem in einer die erste Welle und eine zweite Welle verbindenden Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkel, und eine Lenkvorrichtung zum Erzeugen einer Lenkunterstützungskraft auf der Basis der Erkennungsergebnisses der Drehmomenterkennungsvorrichtung.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Sogenannte elektrische Servolenkvorrichtungen, bei denen ein Elektromotor angetrieben wird, um die Lenkung in einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung zu unterstützen und die Belastung für den Fahrer zu verringern, sind bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine mit einem Lenkrad verbundene Eingangswelle, eine mit den zu lenkenden Rädern über ein Zahnstangengetriebe verbundene Ausgangswelle und eine Verbindungswelle zum Verbinden der Eingangswelle mit der Ausgangswelle. Bei dieser Vorrichtung erkennt eine Drehmomenterkennungsvorrichtung ein auf die Eingangswelle aufgebrachtes Lenkdrehmoment, das von dem in der Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkel abhängt, und ein mit der Ausgangswelle verbundener elektrischer Servolenkungsmotor wird auf der Basis des von der Drehmomenterkennungsvorrichtung erkannten Drehmoments angetrieben und gesteuert.
  • Die Anmelderin dieser Anmeldung in Japan hat in der Japanischen Patentanmeldung 2001-292534 eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der an einem Drehteil ein oder mehr Ziele vorgesehen sind, so dass eine erste Erkennungseinrichtung ein Erkennungssignal während des Rotierend des Drehteils ausgibt, eine zweite Erkennungsvorrichtung ein Erkennungssignal mit einer Phase ausgibt, die von derjenigen des von der ersten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignals verschieden ist, und der Drehwinkel des Drehteils auf der Basis der von der ersten Erkennungseinrichtung und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignale erkannt wird; eine Drehmomenterkennungsvorrichtung, deren Eingangswelle und deren Ausgangswelle jeweils mit der Drehwinkelerkennungsvorrichtung verbunden sind, und ein auf die Eingangswelle aufgebrachtes Drehmoment in Abhängigkeit von einem in einer die Eingangswelle und die Ausgangswelle verbindenden Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkel erkannt wird; und eine Lenkvorrichtung zum Erzeugen einer Lenkunterstützungskraft auf der Basis des Erkennungsergebnisses der Drehmomenterkennungsvorrichtung.
  • Da die vorgenannte Drehwinkelerkennungsvorrichtung nicht spezifizieren kann, welches Ziel von den jeweiligen Erkennungsvorrichtungen erkannt wird, erkennt die Vorrichtung nur einen relativen Drehwinkel. Die Vorrichtung genügt, um ein auf die Eingangswelle aufgebrachtes Drehmoment zu erfassen. Die Vorrichtung hat jedoch ein Problem dahingehend, dass sie nicht in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen, der zum Steuern der Lenkvorrichtung erforderlich ist, um eine Lenkunterstützungskraft zu erzeugen.
  • Eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in DE 100 36 281 A1 beschrieben. Die Winkelerkennungsvorrichtung weist zwei Räder auf, wobei jedes Rad auf einer Seite erste Ziele und auf der anderen Seite zweite Ziele aufweist, so dass insgesamt vier Gruppen von Zielen als runde Ringe vorgesehen sind. Jeder Zielring arbeitet mit einem Sensorelement zusammen, das an einer festen Position angeordnet ist.
  • Überblick über die Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung und eine Lenkvorrichtung zu schaffen.
  • Die erfindungsgemäße Drehwinkelerkennungsvorrichtung ist in Anspruch 1 definiert.
  • Dementsprechend ist jede Gruppe der ersten Ziele, der zweiten Ziele, der dritten Ziele und der vierten Ziele auf einer separaten Zielplatte vorgesehen.
  • Die vorliegende Erfindung soll eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung und eine Lenkvorrichtung schaffen.
  • Bei dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung und die zweite Erkennungseinrichtung während des Rotierens des Drehteils Erkennungssignale mit voneinander verschiedenen Phasen aus, indem sie die ersten Ziele verwenden. Während des Rotierens des Drehteils geben die dritte Erkennungseinrichtung und die vierte Erkennungseinrichtung Erkennungssignale mit voneinander verschiedenen Phasen aus, indem sie die zweiten Ziele verwenden. Der Drehwinkel des Drehteils wird auf der Basis der Erkennungssignale erkannt, welche die erste Erkennungseinrichtung, die zwei te Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung bzw. die vierte Erkennungseinrichtung ausgeben.
  • Somit geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung bzw. die vierte Erkennungseinrichtung jeweils sinusförmige Erkennungssignale aus, welche es ermöglichen, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu bilden, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem zweiten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ziele und die zweiten Ziele durch konvexe Bereiche gebildet sind, die in annähernd gleichen Intervallen entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile vorgesehen sind.
  • Bei dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung bzw. die vierte Erkennungseinrichtung während des Drehens des Drehteils jeweils die sinusförmigen Erkennungssignale periodisch aus, indem sie die ersten Ziele oder die zweiten Ziele verwenden, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem dritten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ziele und die zweiten Ziele durch nicht-konkave Bereiche gebildet sind, welche zwischen konkaven Bereichen vorgesehen sind, so dass die nicht-konkaven Bereiche in annähernd gleichen Intervallen entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile vorgesehen sind.
  • Bei dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung bzw. die vierte Erkennungseinrichtung während des Drehens des Drehteils jeweils die sinusförmigen Erkennungssignale periodisch aus, indem sie die ersten Ziele oder die zweiten Ziele verwenden, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem vierten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ziele und die zweiten Ziele mit Magnetpolen versehen sind, die derart magnetisiert sind, dass sie in annähernd gleichen Intervallen abwechselnd mit umgekehrter Polarität entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile vorgesehen sind.
  • Bei dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung bzw. die vierte Erkennungseinrichtung während des Drehens des Drehteils jeweils die sinusförmigen Erkennungssignale periodisch aus, indem sie die ersten Ziele oder die zweiten Ziele verwenden, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Eine Drehmomenterkennungsvorrichtung nach einem fünften Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem der Aspekte eins bis vier für eine erste Welle oder eine zweite Welle vorgesehen ist, welche über eine Verbindungswelle miteinander verbunden sind, die ersten Ziele, die erste Erkennungseinrichtung und die zweite Erkennungseinrichtung für die zweite Welle oder die erste Welle vorgesehen sind, und auf die erste Welle aufgebrachtes Drehmoment auf der Basis der Differenz zwischen dem von der ersten Erkennungseinrichtung oder der zweiten Erkennungseinrichtung, die für die erste Welle vorgesehen sind, gelieferten Erkennungssignal und dem von der ersten Erkennungseinrichtung oder der zweiten Erkennungseinrichtung, die für die zweite Welle vorgesehen sind, gelieferten Erkennungssignal in Abhängigkeit von dem in der Verbindungswelle erzeugten Drehmoment erkannt wird.
  • Bei dieser Drehmomenterkennungsvorrichtung wird das auf die erste Welle aufgebrachte Drehmoment auf der Basis der Differenz zwischen dem unter Verwendung der an der zweiten Welle vorgesehenen ersten Ziele von der ersten Erkennungseinrichtung oder der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignal und dem Erkennungssignal, das unter Verwendung der an der ersten Welle vorgesehenen ersten Ziele von der ersten Erkennungseinrichtung und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegeben wird, in Abhängigkeit von dem in der Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkel erkannt. Es ist somit möglich, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung zu schaffen, die mit einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung versehen ist, welche in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Eine Drehmomenterkennungsvorrichtung nach einem sechsten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die in der Drehwinkelerkennungsvorrichtung vorgesehenen zweiten Ziele zwischen den an der ersten Welle vorgesehenen ersten Zielen und den an der zweiten Welle vorgesehenen ersten Zielen angeordnet sind.
  • Bei dieser Drehmomenterkennungsvorrichtung sind die zweiten Ziele zwischen den ersten Zielen angeordnet. Selbst wenn die zweiten Ziele auf beiden Seiten der ersten Welle oder der zweiten Welle angeordnet sind, können die Anordnungspositionen der ersten Erkennungseinrichtung, der zweiten Erkennungseinrichtung, der dritten Erkennungseinrichtung bzw. der vierten Erkennungseinrichtung derart festgelegt werden, dass sie eine Anordnungsabfolge aufweisen, wodurch die Herstellungskosten der Vorrichtung verringert werden können.
  • Eine Lenkvorrichtung nach einem siebten Aspekt umfasst eine erste Welle, die mit einem Lenkelement verbunden ist; eine zweite Welle, die mit einem Lenkmechanismus verbunden ist; eine Verbindungswelle zum Verbinden der ersten Welle mit der zweiten Welle; und die Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem fünften oder sechsten Aspekt zum Erkennen des auf die erste Welle aufgebrachten Drehmoments auf der Basis eines in der Verbindungswelle erzeugten Drehwinkels; wodurch eine Lenkunterstützung in Abhängigkeit von dem durch die Drehmomenterkennungsvorrichtung erkannten Drehmoment erfolgt.
  • Mit dieser Lenkvorrichtung erkennt die Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem fünften oder sechsten Aspekt das auf die erste Welle aufgebrachte Lenkdrehmoment auf der Basis des in der Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkels, und die Lenkunterstützung erfolgt in Abhängigkeit von dem erkannten Lenkdrehmoment, wodurch es möglich ist, eine Lenkvorrichtung zu schaffen, die mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem fünften oder sechsten Aspekt versehen ist.
  • Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
  • Kurzbeschreibung der mehreren Ansichten der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung, einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2A, 2B und 2C zeigen Wellenformen, welche Beispiele für die Erkennungssignale von Magnetsensoren zeigen;
  • 3 zeigt eine Wellenform, die Beispiele für die Erkennungssignale von Magnetsensoren darstellen, wobei die Anzahl der einem Magnetsensor gegenüber angeordneten Ziele von der Anzahl der dem anderen Magnetsensor gegenüber angeordneten Ziele verschieden ist;
  • 4A, 4B und 4C sind Darstellungen zur Erläuterung der Anordnungsbeispiele von Zielplatten für die Erkennung des absoluten Winkels, von Zielplatten für die Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle, und von Zielplatten für die Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle;
  • 5 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung, einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung, einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 9A, 9B und 9C sind Darstellungen zur Erläuterung der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung gemäß dem anderen Ausführungsbeispiel.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, welche Ausführungsbeispiele derselben zeigen.
  • 1 ist eine schematische Darstellung der Ausbildung einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung, einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die hauptsächlich beispielsweise in Kraftfahrzeugen Anwendung fin det. Bei dieser Lenkvorrichtung ist eine Eingangswelle 16 (ein als erste Welle fungierendes Drehteil), deren oberer Endbereich mit einem Lenkrad 1 (einem Lenkteil) verbunden ist, koaxial mit einer Ausgangswelle 17 (einem als Ausgangswelle fungierenden Drehteil) verbunden, deren unterer Endbereich mit einem Ritzel 18 in einem (nicht dargestellten) Lenkmechanismus über eine Torsionsstange 19 (eine Verbindungswelle) mit geringem Durchmesser verbunden ist, wodurch eine Lenkwelle 13 zum Verbinden des Lenkrads 1 mit dem Lenkmechanismus gebildet wird. Die Ausbildung nahe dem Verbindungsbereich zwischen der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 wird im folgenden beschrieben.
  • Nahen dem Endbereich der Verbindungsseite der mit der Ausgangswelle 17 verbundenen Eingangswelle 16, sind die scheibenförmigen Zielplatten 12a und 12b koaxial auf die Eingangswelle 16 gesetzt und daran befestigt, wobei die Zielplatte 12a (ein Drehteil) auf der Seite des Lenkrade 1 angeordnet ist. An der Außenumfangsfläche der Zielplatte 12a sind mehrere Ziele 3a (erste Ziele) vorgesehen, bei denen es sich um konvexe Bereiche aus einem magnetischen Material handelt, beispielsweise 36 Teile, die vorstehend in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Auf der Außenumfangsfläche der Zielplatte 12b (ein weiteres Drehteil) sind mehrere Ziele 3b (zweite Ziele) vorgesehen, bei denen es sich um konvexe Bereiche aus magnetischem Material handelt, die vorstehend in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anzahl der Ziele 3b beträgt beispielsweise 37, welches eine Zahl ist, die zu der Anzahl der Ziele 3a teilerfremd ist. Die Tatsache, dass zwei Zahlen einander teilerfremd sind, bedeutet, dass sie keinen gemeinsamen Teile außer 1 haben.
  • Die Ziele 3a und 3b sind durch die Zähne von Stirnrädern gebildet, welche Evolventenzähne aufweisen, und die kreisförmigen Stirnräder dienen zur Bildung der Zielplatten 12a und 12b sowie der Ziele 3a und 3b.
  • Nahe dem Endbereich der Verbindungsseite der mit der Eingangswelle 16 verbundenen Ausgangswelle 17, ist eine Zielplatte 12c (ein Drehteil), die mit 36 Zielen 3c (erste Ziele) ähnlich den vorgenannten Zielen 3a versehen ist, ebenfalls an der Ausgangswelle 17 angeordnet und an dieser befestigt. Die Ziele 3c der Zielplatte 12c auf der Seite der Ausgangswelle 17 und die Ziele 3a der Zielplatte 12a auf der Seite der Eingangswelle 16 sind in Umfangsrichtung ausgerichtet und parallel zueinander vorgesehen.
  • Die als die Ziele 3a, 3b und 3c dienenden Zähne können durch ritzelmäßiges Schneiden der Umfangsflächen der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17, die jeweils aus magnetischem Material bestehen, gebildet werden.
  • Außerhalb der Zielplatten 12a, 12b und 12c ist eine Sensorbox 11a jeweils den Außenrändern der auf den Außenumfangsflächen der Zielplatten angeordneten Ziele 3a, 3b und 3c gegenüberliegend angeordnet. Die Sensorbox 11a ist an einem stationären Bereich, beispielsweise einem (nicht dargestellten) Gehäuse angebracht und gestützt, um die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 drehbar zu stützen. Die Magnetsensoren 1A und 1B (erste Erkennungseinrichtung und zweite Erkennungseinrichtung), die an unterschiedlichen Positionen einander gegenüberliegend in Umfangsrichtung der Ziele 3a auf Seiten der Eingangswelle 16 angeordnet sind, und die Magnetsensoren 2A und 2B (erste Erkennungseinrichtung und zweite Erkennungseinrichtung), die an unterschiedlichen Positionen einander gegenüberliegend in Umfangsrichtung der Ziele 3c auf Seiten der Ausgangswelle 17 angeordnet sind, sind in Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet und in der Sensorbox 11a enthalten. Darüber hinaus sind darin die Magnetsensoren 3A und 3B (dritte Erkennungseinrichtung und vierte Erkennungseinrichtung) enthalten, die an unterschiedlichen Positionen einander gegenüberliegend in Umfangsrichtung der Ziele 3b auf Seiten der Eingangswelle 16 angeordnet sind.
  • Die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A und 3B sind durch eine Vorrichtung gebildet, die einen elektrische Eigenschaft (Widerstand) aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Magnetfeldwirkung verändert, beispielsweise eine Magnetwiderstandseffektvorrichtung (eine MR-Vorrichtung), und sie sind derart ausgebildet, dass sich ihre Erkennungssignale in Abhängigkeit von den Berei chen der Ziele 3a, 3c und 3b ändern, die ihnen nahe und gegenüberliegend angeordnet sind. Die Erkennungssignale dieser Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A und 3B werden an eine Rechenschaltung 10 geliefert, welche einen innerhalb oder außerhalb der Sensorbox 11a angeordneten Mikroprozessor enthalten kann.
  • Die Rechenschaltung 10 enthält eine Tabelle 14, in welcher der Drehwinkel der Eingangswelle 16 zum Zeitpunkt ihrer Drehung und die zuvor gemessenen Signalwerte der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A und 3B gespeichert sind, um eine Übereinstimmung zwischen diesen zu erreichen.
  • Die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B 3A und 3B geben, während die Ziele 3a, 3c und 3b vorbeilaufen, Erkennungssignale mit Wellenformen aus, welche dreieckigen oder sinusförmigen Wellenformen ähnlich sind. Die nicht-lineare Veränderungsrate jedes der Erkennungssignale ist in der Nähe eines Wendepunkts von einem Anstieg zu einem Abfallen oder von einem Abfallen zu einem Anstieg maximal. Jedoch kann eine Interpolation unter Verwendung eines im folgenden beschriebenen Signalverarbeitungsverfahrens durchgeführt werden.
  • Die Operationen der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung mit dem zuvor beschriebenen Aufbau werden im folgenden ausgeführt.
  • Die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A und 3B geben Erkennungssignale aus, die in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 steigen oder abfallen, wie in der 2A, der 2B bzw. der 2C dargestellt, während sich die Ziele 3a, 3c und 3b jeweils an den den entsprechenden Sensoren gegenüberliegenden Positionen vorbei bewegen.
  • Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A und 1B entsprechen dem Drehwinkel der Eingangswelle 16, die mit den diesen Magnetsensoren gegenüber angeordneten Zielen 3a versehen ist. Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 3A und 3B entsprechen dem Drehwinkel der Eingangswelle 16, die mit den diesen Magnetsensoren gegenüber angeordneten Zielen 3b versehen ist. Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B entsprechen dem Drehwinkel der Ausgangswelle 17, welche mit den diesen Magnetsensoren gegenüber angeordneten Zielen 3c versehen ist.
  • Somit kann die Rechenschaltung 10 den relativen Drehwinkel der Eingangswelle 16 aus den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 1A und 1B berechnen, wobei die Rechenschaltung 10 und die Magnetsensoren 1A und 1B als Drehwinkelerkennungsvorrichtung für die Eingangswelle 16 arbeiten. Darüber hinaus kann die Rechenschaltung 10 den relativen Drehwinkel der Ausgangswelle 17 aus den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 2A und 2B berechnen, so dass die Rechenschaltung 10 und die Magnetsensoren 2A und 2B als Drehwinkelerkennungsvorrichtung für die Ausgangswelle 17 arbeiten.
  • Wird auf die Eingangswelle 16 ein Drehmoment aufgebracht, entsteht eine Differenz zwischen jedem der Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A und 1b und jedem der Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B.
  • Die Magnetsensoren 1A und 2A unterscheiden sich in der Phase von den Magnetsensoren 1B und 2B um einen elektrischen Winkel von beispielsweise 90° in Umfangsrichtung der Zielplatten 12a bzw. 12b. Die nicht-lineare Veränderungsrate jedes der Erkennungssignale ist an Wendepunkte zwischen Anstieg und Abfall darstellenden Maximal- und Minimalwerten maximiert. Aufgrund der Phasendifferenz ist eine Interpolation miteinander möglich. Wenn eine Interpolation möglich ist, kann die Phasendifferenz ein beliebiger elektrischer Winkel von 1° bis weniger als 360° sein.
  • Die Differenz zwischen dem Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und dem Erkennungssignal des Magnetsensors 2A oder die Differenz zwischen dem Erkennungssignal des Magnetsensors 1B und dem Erkennungssignal des Magnetsensors 2B entspricht der Differenz (der relativen Winkelverschiebung) zwischen dem Drehwinkel der Eingangswelle 16 und dem Drehwinkel der Ausgangswelle 17. diese relative Winkelverschiebung entspricht einem in einer zwischen der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 verbundenen Torsionsstange 19 erzeugten Torsionswinkel, wenn ein Drehmoment auf die Eingangswelle 16 aufgebracht wird. Infolgedessen kann das auf die Eingangswelle 16 aufgebrachte Drehmoment auf der Basis der Differenz zwischen den genannten Erkennungssignalen berechnet werden.
  • Ferner sind sie Magnetsensoren 3A und 3B, wie die Magnetsensoren 1A und 1B, voneinander um einen elektrischen Winkel von 90° in Umfangsrichtung der Zielplatte 12b phasenverschieden. Die Anzahl der gegenüber den Magnetsensoren 1A und 1B angeordneten Ziele 3a beträgt 36, während die Anzahl der den Magnetsensoren 3A und 3B gegenüber angeordneten Ziele 3b 37 beträgt. Somit sind bei jeder Drehung der Eingangswelle 16 um einen Phasenbetrag die Phasen der von den Magnetsensoren 1A und 3A ausgegebenen Erkennungssignale und die Phasen der von den Magnetsensoren 1B und 3B ausgegebenen Erkennungssignale um 1/37 eines Phasenbetrags zueinander verschoben, wie in 3 gezeigt.
  • Wenn nur die Magnetsensoren 1A und 3A oder die Magnetsensoren 1B und 3B verwendet werden, wird ein Satz gleicher Erkennungssignalwerte zwei Mal erzeugt, während sich die Eingangswelle 16 um 360° dreht, wie in 3 dargestellt. Der Drehwinkel (absoluter Drehwinkel) der Eingangswelle 16 kann somit nicht spezifiziert werden. Der Drehwinkel der Eingangswelle 16 kann jedoch spezifiziert werden, in dem auf die in der Tabelle 14 gespeicherten Erkennungssignalwerte der Magnetsensoren 1A 3A, 1B und 3B Bezug genommen wird.
  • Darüber hinaus ist die Anzahl der den als Sensoren zur Erkennung des absoluten Winkels dienenden Magnetsensoren 3A und 3B gegenüberliegenden Ziele von der Anzahl der Ziele, welche den Sensoren zur Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle dienenden Magnetsensoren 1A und 1B gegenüberliegen, und der Anzahl der Ziele verschieden, welche den als Sensoren zur Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle dienenden Magnetsensoren 2A und 2B gegenüberliegen. Somit ist das Anordnungsintervall der Magnet sensoren 3A und 3B von demjenigen der Magnetsensoren 1A und 1B und demjenigen der Magnetsensoren 2A und 2B verschieden.
  • Wenn ein absoluter Drehwinkel erkannt wird, wird der absolute Drehwinkel der Eingangswelle 16 oder der absolute Drehwinkel der Ausgangswelle 17 in Abhängigkeit von der Art des Fahrzeugs, bei dem die Lenkvorrichtung Verwendung findet, erkannt.
  • Bei einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der Eingangswelle 16, können eine Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels, beispielsweise die Zielplatte 12b, und eine Zielplatte für die Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle, beispielsweise die Zielplatte 12a, in dieser Reihenfolge von oben her an der Eingangswelle 16 angeordnet werden, und eine Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle, beispielsweise die Zielplatte 12c, kann an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden, wie in der schematischen Darstellung von 4A gezeigt.
  • Bei einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der Ausgangswelle 17, kann eine Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle an der Eingangswelle 16 angeordnet sein, und die Zielplatte für die Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle und die Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels können in dieser Reihenfolge von oben her an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden, wie in der schematischen Darstellung von 4B dargestellt.
  • Wenn jedoch die Zielplatten wie in den schematischen Darstellungen der 4A und der 4B angeordnet sind, müssen die Anordnungspositionen der Absolutwinkelerkennungssensoren in der Sensorbox, beispielsweise der Sensorbox 11a, in jeder der vorgenannten Anordnungen von oben nach unten vertauscht werden. Es ist daher erforderlich, zwei Arten von Sensorboxen herzustellen.
  • Bei einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der Eingangswelle 16, können die Zielplatte für die Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle und die Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels in dieser Reihenfolge von oben her an der Eingangswelle 16 angeordnet werden, und eine Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle kann an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden, wie in der schematischen Darstellung von 4C gezeigt.
  • Bei einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der Ausgangswelle 17, kann ferner die Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle an der Eingangswelle 16 angeordnet sein, und die Zielplatte für die Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle und die Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels können in dieser Reihenfolge von oben her an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden.
  • Indem die Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle, die Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels und die Zielplatte für die Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle in dieser Reihenfolge von oben her angeordnet werden, so dass die Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels zwischen den beiden Zielplatten für die Erkennung des relativen Winkels angeordnet ist, ist es in keinem der vorgenannten Fälle erforderlich, die Anordnungspositionen der Sensoren für die Erkennung des absoluten Winkels in der Sensorbox zu ändern, weshalb nur eine Art von Sensorbox hergestellt werden muss.
  • Die vorgenannten Ziele sind in ihrer Ausbildung nicht in bestimmter Weise eingeschränkt, vorausgesetzt, dass die Erkennungssignale der Magnetsensoren sich mit der Drehung der Zielplatten (Drehteile) verändern. Beispielsweise können die Zielplatten 12a, 12b und 12c ebenfalls eine Ausbildung aufweisen, bei der konvexe Bereiche in nahezu gleichen Intervallen in Umfangsrichtung derselben ausgebildet sind, so dass der Abstand zwischen jedem der Magnetsensoren und den diesen nahen konvexen Bereichen sich mit der Drehung der Zielplatten 12a, 12b und 12c verändert. Durch das Vorsehen der konvexen Bereiche am Außenumfang der Zielplatten 12a, 12b und 12c, können der Drehwinkel (absoluter Drehwinkel) und das Drehmoment der Eingangswelle 16 erkannt werden, so wie bei den vorgenannten Zielplatten vom Zahnradtyp.
  • Ferner ist es ebenfalls möglich, anstelle der Zielplatten 12a, 12b und 12c die Zielplatten 12e, 12f und 12g zu verwenden, die mit konkaven Bereichen 3eo, 3fo bzw. 3go versehen sind, um nicht-konkave Bereiche 3e, 3f und 3g in nahezu gleichen Intervallen in Umfangsrichtung der Außenumfangsflächen der Zielplatte zu bilden, wie in 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den konkaven Bereichen 3eo, 3fo und 3go um Durchgangslöcher.
  • Da die nicht-konkaven Bereiche 3e, 3f und 3g und die konkaven Bereiche 3eo, 3fo und 3goabwechselnd den Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B 2A und 2B nahe kommen, verändert sich der jeweilige Abstand zwischen jedem der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B, 2A und 2B und den entsprechenden nicht-konkaven Bereichen 3e, 3f und 3g oder den entsprechenden konkaven Bereichen 3eo, 3fo und 3go. Infolgedessen werden Erkennungssignale mit sinusförmigen oder dreieckigen Wellenformen ausgegeben. Es ist somit möglich, den Drehwinkel und das Drehmoment zu erkennen, ebenso wie bei der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach der vorerwähnten 1.
  • Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, anstelle der Zielplatten 12a, 12b und 12c Zielplatten 12h, 12i und 12j zu verwenden, deren Außenumfangsflächen 3h, 3i und 3j derart magnetisiert sind, dass sie sich in der Polarität in nahezu gleichen Intervallen in Umfangsrichtung derselben abwechseln, wie in 6 dargestellt. Da die Magnetpole, welche den Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B, 2A und 2B nahe sind, jeweils umgekehrte Polarität aufweisen, nämlich positiv/negativ (NS), während die Zielplatten 12h, 12i und 12j drehen, verändert sich die erkannte Stärke des Magnetfelds in Abhängigkeit von der Veränderung des Abstandes zwischen jedem der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B, 2A und 2B und den diesen nahen Magnetpolen. Infolgedessen werden Erkennungssignale mit sinusförmigen oder dreieckigen Wellenformen ausgegeben. Es ist somit möglich, den Drehwinkel und das Drehmoment wie im Falle der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach der vorgenannten 1 zu erkennen.
  • Weiteres Ausführungsbeispiel 1
  • 7 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung, einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel. Bei dieser Lenkvorrichtung sind die Zielplatten 12c und 12d koaxial auf der Ausgangswelle 17 der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung nach der Beschreibung der 1 angebracht und daran befestigt, wobei die Zielplatte 12c auf der Seite des Lenkrades 1 angeordnet ist, wodurch eine Ausgangswelle 17a gebildet ist. Auf der Außenumfangsfläche der Zielplatte 12d sind mehrere Ziele 3d angeordnet, welche konvexe Bereiche aus magnetischem Material sind, beispielsweise 37 Teile, welche in gleichen Abständen in Umfangsrichtung ragen.
  • Die Ziele 3c der Zielplatte 12c auf der Seite der Ausgangswelle 17a und die Ziele 3a der Zielplatte 12a auf der Seite der Eingangswelle 16 sind in Umfangsrichtung ausgerichtet und parallel angeordnet.
  • Die Anzahl der Ziele 3c (Zähne) unterscheidet sich von der Anzahl der Ziele 3d (Zähne) um eins.
  • Außerhalb der Zielplatten 12a, 12b, 12c und 12d ist eine Sensorbox 11b den Außenrändern der an den Außenumfängen der jeweiligen Zielplatten ausgebildeten Ziele 3a, 3b, 3c und 3d zugewandt angeordnet. Die Sensorbox 11b ist an einem stationären Teil befestigt und gestützt, beispielsweise einem Gehäuse, welches die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17a drehbar stützt. Die einander gegenüberliegend an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3a angeordneten Magnetsensoren 1A und 1B und die einander gegenüberliegend an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3b angeordneten Magnetsensoren 3A und 3B auf der Seite der Eingangswelle 16, und die einander gegenüberliegend an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3c angeordneten Magnetsensoren 2A und 2B und die einander gegenüberliegend an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3d angeordneten Magnetsensoren 4A und 4B auf Seiten der Ausgangswelle 17a sind korrekt auf die jeweiligen entsprechenden Umfangspositionen ausgerichtet und in der Sensorbox 11b angeordnet.
  • Die Magnetsensoren 4A und 4B sind den Magnetsensoren 1A und 1B ähnlich. Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B werden einer Rechenschaltung 10a geliefert, welche einen innerhalb oder außerhalb der Sensorbox 11a angeordneten Mikroprozessor umfasst.
  • Die Rechenschaltung 10a enthält eine Tabelle 14a (die zu der Tabelle 14 von 1 identisch ist), in welcher der Drehwinkel der Eingangswelle 16 zum Zeitpunkt der Drehung und die gemessenen Erkennungssignalwerte der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A und 3B gespeichert sind, um eine Übereinstimmung zwischen diesen zu erreichen. Die Rechenschaltung 10a weist ferner eine Tabelle 14b auf, in welcher der Drehwinkel der Ausgangswelle 17a zum Zeitpunkt der Drehung und die gemessenen Erkennungssignalwerte der Magnetsensoren 2A, 2B, 4A und 4B gespeichert sind, um eine Übereinstimmung zwischen diesen zu erreichen.
  • Die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B geben beim Passieren der Ziele 3a, 3c, 3b und 3d Erkennungssignale mit Wellenformen aus, die dreieckigen oder sinusförmigen Wellenformen ähnlich sind. Die weitere Ausbildung dieser Lenkvorrichtung ist ähnlich derjenigen der in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Lenkvorrichtung. Die gleichen Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt.
  • Die Arbeitsweise der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung mit dem vorgenannten Aufbau wird im folgenden beschrieben.
  • Die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B geben Erkennungssignale aus, welche in Abhängigkeit von der Veränderung des Drehwinkels der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17a ansteigen und abfallen, wie in 2A gezeigt, während die Ziele 3a, 3c, 3b und 3d Positionen gegenüber den jeweiligen Sensoren durchlaufen.
  • Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 4A und 4B entsprechen dem Drehwinkel der Ausgangswelle 17a, die mit den Zielen 3d versehen ist, welche diesen Magnetsensoren gegenüber angeordnet sind.
  • Wie die Magnetsensoren 2A und 2B unterscheiden sich die Magnetsensoren 4A und 4B ferner in der Phase voneinander um einen elektrischen Winkel von 90° in Umfangsrichtung der Zielplatte 12d. Zwar beträgt die Zahl der den Magnetsensoren 2A und 2B gegenüberliegenden Ziele 3c 36, jedoch beträgt die Zahl der den Magnetsensoren 4A und 4B gegenüberliegenden Ziele 3d 37. Bei jeder Drehung der Eingangswelle 16 um einen Phasenbetrag sind die Phasen der Erkennungssignale, welche die Magnetsensoren 2A und 4A ausgeben, und die Phasen der Erkennungssignale, welche die Magnetsensoren 2B und 4B ausgeben, voneinander um 1/37 eines Phasenbetrags versetzt, wie in 3 dargestellt.
  • Falls nur die Magnetsensoren 2A und 4A oder nur die Magnetsensoren 2B und 4B verwendet werden, wird ein Satz von gleichen Erkennungssignalwerten zwei Mal erzeugt, während sich die Eingangswelle 16 um 360° dreht, wie in 3 dargestellt. Der Drehwinkel (der absolute Drehwinkel) der Eingangswelle 16 kann somit nicht spezifiziert werden. Jedoch kann der Drehwinkel der Eingangswelle 16 durch Bezugnahme auf die in der Tabelle 14b gespeicherten Erkennungssignalwerte der Magnetsensoren 2A, 4A, 2B und 4B spezifiziert werden. Die anderen Operationen der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung sind denen der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung nach 1 ähnlich. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Erklärung entfällt.
  • Wenn die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B, das heißt acht Kanäle, wie zuvor beschrieben verwendet werden, und wenn einer oder beide der Kanäle 1A und 1B gestört sind, werden die gestörten Kanäle 1A und/oder 1B spezifiziert, und das Drehmoment kann durch die Kanäle 3A, 3B, 4A und 4B erkannt werden, während der Drehwinkel (absoluter Drehwinkel) durch die Kanäle 2A, 2B, 4A und 4B auf normale Weise und kontinuierlich zu jeder Zeit erkannt werden kann.
  • Weiteres Ausführungsbeispiel 2
  • 8 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung ist die Zielplatte 12b von der Eingangswelle 16 der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung nach 1 weggelassen, wodurch eine Eingangswelle 16a gebildet ist.
  • Außerhalb der Zielplatten 12a und 12c ist eine Sensorbox 11 den Außenrändern der Ziele 3a und 3c am Außenumfang der Zielplatten 12a und 12c zugewandt angeordnet. Die Sensorbox 11 ist an einem stationären Teil, beispielsweise einem Gehäuse, befestigt und abgestützt, das die Eingangswelle 16a und die Ausgangswelle 17 drehbar stützt. Die an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung der Ziele 3a auf Seiten der Eingangswelle 16a einander gegenüberliegend angeordneten Magnetsensoren 1A und 1B und die Magnetsensoren 2A und 2B, welche einander gegenüberliegend an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung der Ziele 3v auf Seiten der Ausgangswelle 17 vorgesehen sind, sind in der entsprechenden Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet und in der Sensorbox 11 enthalten.
  • Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A und 2B werden einer Rechenschaltung 10b zugeführt, die einen innerhalb oder außerhalb der Sensorbox 11 angeordneten Mikroprozessor aufweist.
  • Die Rechenschaltung 10b ist versehen mit einem Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 zum Speichern der Verschiebung der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c zu einem Zeitpunkt, zu dem die während der Montage gemessene Torsion der Torsionsstange 19 null ist, einer Phasendifferenzberechnungseinheit 20 zum Berechnen der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c auf der Basis der Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A und 2B, und einer Phasendifferenzkompensationseinheit 21 zum Kompensieren der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c auf der Basis der von der Phasendifferenzberechnungseinheit 20 berechneten Phasendifferenz und der Verschiebung der Phasendifferenz, die in dem Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 gespeichert ist. Die Rechenschaltung 10b gibt ein Drehmomentsignal basierend auf der durch die Phasendifferenzkompensationseinheit 21 kompensierten Phasendifferenz aus. Die übrige Ausbildung der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung sind denen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung von 1 ähnlich. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und deren Erläuterung entfällt.
  • Die Operationen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung mit dem vorgenannten Aufbau werden im folgenden beschrieben.
  • Wenn die Anzahl der Zähne, d.h. der Ziele 3a und 3c, beispielsweise 40 beträgt (9° für eine Periode)m und wenn der linke/rechte Torsionswinkel (mechanische Anschlagwinkel) der Torsionsstange 19 beispielsweise ±4° beträgt, entsteht keine Differenz zwischen dem linken und dem rechen Drehmomentwert, wie in 9A dargestellt, vorausgesetzt, dass bei der Montage der Ziel platten 12a und 12c und der Eingangs-/Ausgangswellen 16a und 17 kein Fehler vorliegt.
  • Da eine Periode 9° entspricht, sind ein Torsionswinkel von +4,5° und ein Torsionswinkel von –4,6° gleich Phasendifferenzsignalen. Ferner sind ein Torsionswinkel von –4° und ein Torsionswinkel von +5° ebenfalls gleich Phasendifferenzsignalen.
  • Wenn beispielsweise ein Montagefehler zwischen den Zielplatten 12a und 12c vorlegt (beispielsweise ein Fehler von 1°), und wenn die Torsionsstange 19 mit der Eingangswelle 16a und der Ausgangswelle 17 verzapft und fest verbunden ist, so dass die Phasendifferenz zwischen der Eingangswelle 16a und der Ausgangswelle 17 null ist, tritt eine Abweichung in der Phasendifferenz (Drehmoment) zwischen den Zielen 3a und 3c auf.
  • Wenn die Abweichungen –3° und +5° betragen, wie in der 9B dargestellt, liegt der Bereich zwischen rechtem und linkem Wendepunkt der Torsion zwischen +4,5° und +5°. Anders ausgedrückt ist es unmöglich, zwischen α° und (9 + α)° zu unterscheiden.
  • Um dieses Problem zu lösen, erfolgt bei unverändertem Versatz (beispielsweise 1°) (Montagefehler zwischen den Zielplatten 12a und 12c) der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c, wie in 9C dargestellt, das Verzapfen am neutralen Punkt eines mechanischen Anschlags, wobei er Versatz der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c gemessen wird, und die Phasendifferenz im Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 gespeichert wird.
  • Während des Betriebs führt die Phasendifferenzberechnungseinheit 20 eine Berechnung durch, um die Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c auf der Basis der Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A und 2B zu ermitteln. Ferner kompensiert die Phasendifferenzkompensationsschaltung die durch die Berechnung erhaltene Phasendifferenz auf der Basis der Verschiebung der Phasendifferenz, welche in dem Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 gespeichert ist, und gibt ein Drehmomentsignal basierend auf der kompensierten Phasendifferenz aus.
  • Infolgedessen ist es möglich, die Verschiebung der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c (den Montagefehler zwischen den Zielplatten 12a und 12c) zu ignorieren. Darüber hinaus ist der Bereich der Drehmomenterkennung erweitert, jede mechanische Phasendifferenz ist eliminiert, eine Phasenausrichtung ist nicht erforderlich, und die Anzahl der Ziele (Zähne) muss nicht reduziert werden, wodurch ein Vorteil hinsichtlich der Auflösung und Genauigkeit erreicht wird.
  • Die anderen Operationen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung sind denen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung nach 1 ähnlich (mit Ausnahme des Vorgangs zur Erkennung des absoluten Lenkwinkels). Gleiche Elemente sind somit mit gleichen Bezugszeichen versehen und deren Erläuterung entfällt.
  • Bei der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung und die vierte Erkennungseinrichtung jeweils sinusförmige Erkennungssignale aus, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu bilden, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Mit der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem zweiten und dem dritten Aspekt ist es möglich, Drehwinkelerkennungsvorrichtungen zu schaffen, die in der Lage sind, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Bei der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem vierten Aspekt geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung und die vierte Erkennungseinrichtung jeweils während der Drehung der Drehteile periodisch sinusförmige Erkennungssignale aus, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu bilden, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem fünften Aspekt ist es möglich, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung mit einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
  • Mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem sechsten Aspekt können, selbst wenn die zweiten Ziele auf beiden Seiten der ersten Welle oder der zweiten Welle angeordnet sind, die Anordnungspositionen der ersten Erkennungseinrichtung, der zweiten Erkennungseinrichtung, der dritten Erkennungseinrichtung und der vierten Erkennungseinrichtung derart bestimmt werden, dass sie eine Anordnungsabfolge haben, wodurch die Kosten der Herstellung der Vorrichtung verringert werden können.
  • Mit der Lenkvorrichtung nach dem siebten Aspekt ist es möglich, eine Lenkvorrichtung zu schaffen, die mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem fünften oder sechsten Aspekt versehen ist.

Claims (7)

  1. Drehwinkelerkennungsvorrichtung mit: einem Drehteil (16, 17); einem oder mehreren an dem Drehteil vorgesehenen ersten Zielen (3a); einer ersten, den ersten Zielen zugewandten Erkennungseinrichtung (1A) zum Ausgeben eines Erkennungssignals während des Drehens des Drehteils; und einer zweiten Erkennungseinrichtung (1B) zum Ausgeben eines Erkennungssignals mit einer Phase, die von derjenigen des Erkennungssignals der ersten Erkennungseinrichtung verschieden ist, wodurch der Drehwinkel des Drehteils auf der Basis der von der ersten Erkennungseinrichtung (1A) und der zweiten Erkennungseinrichtung (1B) ausgegebenen Erkennungssignale erkannt wird, wobei die Vorrichtung aufweist: an dem Drehteil (16; 17) vorgesehene zweite Ziele (3b; 3f; 3i; 3fo), deren Anzahl teilerfremd zu der Anzahl der ersten Ziele (3a; 3c; 3e; 3g; 3h; 3j; 3eo, 3go) ist; eine den zweiten Zielen (3b; 3f; 3i; 3fo) zugewandte dritte Erkennungseinrichtung (3A) zum Ausgeben eines Erkennungssignals während des Drehens des Drehteils (16; 17); und eine vierte Erkennungseinrichtung (3B) zum Ausgeben eines Erkennungssignals, dessen Phase von derjenigen des Erkennungs signals der dritten Erkennungseinrichtung (3A) verschieden ist; wobei der Drehwinkel des Drehteils (16; 17) auf der Basis der von der ersten Erkennungseinrichtung (1A, 2A), der zweiten Erkennungseinrichtung (1B, 2B), der dritten Erkennungseinrichtung (3A) und der vierten Erkennungseinrichtung (3B) ausgegebenen Erkennungssignale erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe der ersten Ziele (3a; 3e; 3h; 3eo) auf einer ersten Zielplatte (12a; 12e; 12h) vorgesehen ist, die sich koaxial zu dem Drehteil (16; 17) dreht, eine andere Gruppe der ersten Ziele (3c; 3g; 3j; 3go) auf einer zweiten Zielplatte (12c; 12g; 12j) vorgesehen ist, die sich koaxial zu dem Drehteil (17; 16) dreht, und eine Gruppe der zweiten Ziele (3b; 3f; 3i; 3fo) auf einer dritten Zielplatte (12b; 12f; 12i) vorgesehen ist, welche sich koaxial zu dem Drehteil (16; 17) dreht.
  2. Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ziele (3a, 3c) und die zweiten Ziele (3b) durch konvexe Bereiche (3a, 3c, 3b) gebildet sind, die in annähernd gleichen Intervallen entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile (16; 17, 12b) vorgesehen sind.
  3. Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ziele (3e, 3g, 3eo, 3go) und die zweiten Ziele (3f, 3fo) durch nicht-konkave Bereiche (3e, 3g, 3f) gebildet sind, welche zwischen konkaven Bereichen (3eo, 3go) vorgesehen sind, so dass die nicht-konkaven Bereiche (3e, 3g, 3f) in annähernd gleichen Intervallen entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile (16; 17, 12f) vorgesehen sind.
  4. Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ziele (3h, 3j) und die zweiten Ziele (3i) mit Magnetpolen versehen sind, die derart magnetisiert sind, dass sie in annähernd gleichen Intervallen abwechselnd mit umgekehrter Polarität entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile (16; 17, 12i) vorgesehen sind.
  5. Drehmomenterkennungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für eine erste Welle (16) oder eine zweite Welle (17) vorgesehen ist, welche über eine Verbindungswelle (19) miteinander verbunden sind, die ersten Ziele (3a, 3c; 3e, 3g; 3h, 3j; 3eo, 3go), die erste Erkennungseinrichtung (1A, 2A) und die zweite Erkennungseinrichtung (1B, 2B) für die zweite Welle (17) oder die erste Welle (16) vorgesehen sind, und auf die erste Welle (16) aufgebrachtes Drehmoment auf der Basis der Differenz zwischen dem von der ersten Erkennungseinrichtung (1A, 2A) oder der zweiten Erkennungseinrichtung (1B, 2B), die für die erste Welle (16) vorgesehen sind, gelieferten Erkennungssignal und dem von der ersten Erkennungseinrichtung (1A, 2A) oder der zweiten Erkennungseinrichtung (1B, 2B), die für die zweite Welle (17) vorgesehen sind, gelieferten Erkennungssignal in Abhängigkeit von dem in der Verbindungswelle (19) erzeugten Drehmoment erkannt wird.
  6. Drehmomenterkennungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Drehwinkelerkennungsvorrichtung vorgeseheqnen zweiten Ziele (3b; 3f; 3i; 3fo) zwischen den an der ersten Welle (16) vorgesehenen ersten Zielen (3a, 3e, 3h, 3eo) und den an der zweiten Welle (17) vorgesehenen ersten Zielen (3c, 3g, 3j, 3go) angeordnet sind.
  7. Lenkvorrichtung, gekennzeichnet durch: eine erste Welle (16), die mit einem Lenkelement (1) verbunden ist; eine zweite Welle (17), die mit einem Lenkmechanismus (18) verbunden ist; eine Verbindungswelle (19) zum Verbinden der ersten Welle (16) mit der zweiten Welle (17); und der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zum Erkennen des auf die erste Welle (16) aufgebrachten Drehmoments auf der Basis eines in der Verbindungswelle (19) erzeugten Drehwinkels; wodurch eine Lenkunterstützung in Abhängigkeit von dem durch die Drehmomenterkennungsvorrichtung erkannten Drehmoment erfolgt.
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