DE102006046668A1

DE102006046668A1 - Steering system`s rotating angle detecting device for motor vehicle, has processor unit e.g. microprocessor, of controller determining rotating angle based on rotating angle signal or another angle signal

Info

Publication number: DE102006046668A1
Application number: DE200610046668
Authority: DE
Inventors: Torsten Henke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-03
Also published as: WO2008040587A1

Abstract

The device has a contactless sensor system (40) detecting rotating angle of a steering system (10) and outputting a rotating angle signal to a controller (46). Another sensor system (52) is provided for outputting another rotating angle signal of the rotating angle to the controller. A processor unit (50) e.g. microprocessor, of the controller determines the rotating angle based on the former angle signal or the latter angle signal. A comparator (60) tests the former angle signal based on the latter angle signal or tests the latter angle signal based on the former signal at plausibility. An independent claim is also included for a method for redundant detection of a rotating angle of a steering system for a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur redundanten Erfassung eines Drehwinkels einer Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to an apparatus and a method for redundant Detecting a rotation angle of a steering device of a motor vehicle after the genus of independent Claims.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 197 44 722 A1 ist eine Anordnung zum Erfassen des Lenkwinkels in Kraftfahrzeugen mit einer Lenksäule, einem Lenkgetriebe und Spurstangen bekannt, bei der mit ersten Mitteln ein Feinsignal abgeleitet wird, das die Winkelstellung der Lenksäule anzeigt. Mit zweiten Mitteln wird ein Grobsignal abgeleitet, das die Anzahl der Umdrehungen der Lenksäule in der einen oder anderen Drehrichtung angibt. Durch Verknüpfung von Feinsignal und Grobsingal wird der Lenkwinkel ermittelt, wobei als erste Mittel ein Dauermagnet mechanisch fest mit der Lenksäule verbunden ist, der sich vor einem die Winkelstellung derselben erfassenden, magnetfeldrichtungsempfindlichen Feinsignal-Sensor dreht. Der Feinsignal-Sensor gibt ein der Winkelstellung der Lenksäule entsprechendes analoges Feinsignal ab. Als zweite Mittel ist einer Spurstange eine Grobsignal-Sensoreinrichtung zugeordnet, welche die Verstellung der Spurstange innerhalb ihres gesamten Verstellbereichs nach Teilbereichen und Vestellrichtung berührungslos erfasst und als digitale Grobsignale abgibt.From the DE 197 44 722 A1 is an arrangement for detecting the steering angle in motor vehicles with a steering column, a steering gear and tie rods known in which a first signal is derived with a first fine signal indicating the angular position of the steering column. With second means, a coarse signal is derived, which indicates the number of revolutions of the steering column in one or the other direction of rotation. By linking the fine signal and coarse signal, the steering angle is determined, as the first means a permanent magnet is mechanically fixedly connected to the steering column, which rotates in front of a angular position of the same detecting, magnetic field direction sensitive fine signal sensor. The fine signal sensor emits an analog fine signal corresponding to the angular position of the steering column. As a second means of a tie rod coarse signal sensor device is assigned, which detects the adjustment of the tie rod contactless within their entire adjustment range subregions and Vestellrichtung and emits as digital coarse signals.

Die US 5 201 380 offenbart ein System zur Steuerung eines Motors für eine Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das System weist eine Lenksäule auf, die um ihre longitudinale Achse rotierbar ist und an der in longitudinaler Richtung eine Mehrzahl von Sensoren angeordnet sind. Jeder als Potentiometer ausgebildete Sensor gibt ein sägezahnförmiges Signal bezüglich der Position der Lenksäule für einen unterschiedlichen Drehwinkelbereich derart ab, dass die einzelnen Sensorsignale zueinander phasenversetzt sind. Durch eine alternierende Auswertung aller Signale in einer Rechnereinheit ist eine genaue Bestimmung des jeweiligen Drehwinkels der Lenksäule gewährleistet. Zusätzlich ist für eines der lenkbaren Räder des Fahrzeugs ein weiterer Positionssensor vorgesehen, mit dem eine Verstellung detektierbar ist und der zur Plausibilitätsüberprüfung der Sensorsignale der Potentiometer dient.The US 5 201 380 discloses a system for controlling an engine for a steering device of a motor vehicle. The system comprises a steering column which is rotatable about its longitudinal axis and on which a plurality of sensors are arranged in the longitudinal direction. Each sensor designed as a potentiometer outputs a sawtooth-shaped signal with respect to the position of the steering column for a different rotation angle range such that the individual sensor signals are out of phase with one another. By an alternating evaluation of all signals in a computer unit, an accurate determination of the respective angle of rotation of the steering column is ensured. In addition, a further position sensor is provided for one of the steerable wheels of the vehicle, with which an adjustment can be detected and which serves for the plausibility check of the sensor signals of the potentiometer.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weisen die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur redundanten Erfassung eines Drehwinkels einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten berührungslosen Sensorik, die den Drehwinkel erfasst und ein erstes Drehwinkelsignal an ein Steuergerät abgibt, den Vorteil auf, dass eine erhöhte Sicherheit gegen Ausfälle von Sensoren gewährleistet werden kann. Dazu ist zumindest eine zweite berührungslose Sensorik vorgesehen zur Abgabe eines weiteren Drehwinkelsignals desselben Drehwinkels an das Steuergerät, wobei eine Rechnereinheit des Steuergeräts den Drehwinkel entweder anhand des ersten oder des weiteren Drehwinkelsignals ermittelt.Compared to the The state of the art comprises the device according to the invention and the method according to the invention for redundant detection of a rotation angle of a steering device for a motor vehicle, with a first non-contact Sensor that detects the angle of rotation and a first rotation angle signal to a control unit gives the advantage on that increased security against failure of sensors guaranteed can be. For this purpose, at least a second non-contact sensor is provided for delivering a further rotation angle signal of the same rotation angle to the control unit, wherein a computer unit of the control device, the rotation angle either determined on the basis of the first or the further rotation angle signal.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung.Further Advantages of the invention will become apparent from those specified in the dependent claims Features as well as from the drawing and the description below.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Steuergerät einen Vergleicher, der das erste Drehwinkelsignal anhand des weiteren Drehwinkelsignals oder das weitere Drehwinkelsignal anhand des ersten Drehwinkelsignals auf Plausibilität überprüft. Auf diese Weise kann der Ausfall einer fehlerhaften Sensorik zuverlässig erkannt werden. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Vergleicher im Falle einer erkannten Nicht-Plausibilität des ersten Drehwinkelsignals das weitere Drehwinkelsignal oder im Falle einer erkannten Nicht-Plausibilität des weiteren Drehwinkelsignals das erste Drehwinkelsignal als ein resultierendes Drehwinkelsignal an die Rechnereinheit übergibt.In In an advantageous embodiment, the control unit comprises a Comparator, the first rotation angle signal based on the other Rotation angle signal or the further rotation angle signal based on the first Angle of rotation signal checked for plausibility. In this way, the Failure of a faulty sensor can be reliably detected. there it is furthermore advantageous if the comparator in the case of recognized non-plausibility of the first Rotation angle signal, the further rotation angle signal or in the case of a recognized non-plausibility of the further rotation angle signal, the first rotation angle signal as a resultant Passing angle signal to the computer unit.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das Steuergerät der Vorrichtung ein Umschaltmittel umfasst, das zwischen dem ersten Drehwinkelsignal und dem weiteren Drehwinkelsignal umschaltet zur Übergabe eines resultierenden Drehwinkelsignals an die Rechnereinheit. Diesbezüglich ist es von Vorteil, wenn das Umschalten des Umschaltmittels zwischen dem ersten Drehwinkelsignal und dem weiteren Drehwinkelsignal zeitabhängig, insbesondere zyklisch, erfolgt, wobei das Umschaltmittel als Hardware- oder als Software-Schalter ausgebildet sein kann.Farther it is provided that the control device of the device a switching means comprising, between the first rotation angle signal and the other Rotation angle signal switches to transfer a resulting rotational angle signal to the computer unit. In this regard is it is advantageous if the switching of the switching means between the time of the first rotation angle signal and the further rotation angle signal, in particular cyclically, wherein the switching means as a hardware or as a software switch can be trained.

Die erste und/oder die zumindest zweite berührungslose Sensorik umfassen jeweils zumindest einen magnetfeldempfindlichen Sensor, insbesondere einen Hall-Sensor und/oder einen AMR-Sensor. Weiterhin führt eine Anordnung der ersten und der zumindest zweiten berührungslosen Sensorik mit einem geringen Abstand zu einer kompakten Bauform, die überdies eine bessere Erfassung desselben Drehwinkels durch die Sensoriken sowie eine Integration der Sensoriken in eine multifunktionale Steuereinheit ermöglicht.The first and / or the at least second non-contact sensors include in each case at least one magnetic field-sensitive sensor, in particular a Hall sensor and / or an AMR sensor. Furthermore leads a Arrangement of the first and the at least second non-contact Sensor with a small distance to a compact design, which also a better detection of the same angle of rotation by the sensors and integration of the sensors into a multifunctional control unit allows.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste und die zumindest zweite berührungslose Sensorik derart ausgelegt, dass sie den Drehwinkel oder Drehzahlindex einer mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbundenen und um ihre Längsachse drehbar gelagertern Lenksäule erfassen. Alternativ oder ergänzend ist es zudem möglich, dass die Lenkvorrichtung einen als Aktuator ausgebildeten Lenkantrieb umfasst, wobei die erste und die zumindest zweite berührungslose Sensorik in dem Aktuator integriert sind.In an advantageous embodiment, the first and the at least second non-contact sensors are designed such that they detect the angle of rotation or speed index of a steering column connected to a steering wheel of the motor vehicle and rotatably mounted about its longitudinal axis. alternative or in addition, it is also possible that the steering device comprises a trained as an actuator steering drive, wherein the first and the at least second non-contact sensors are integrated in the actuator.

Da besonders ein fehlerhaftes Indexsignal im Falle einer fehlerhaften Synchronisation des Geradeauslaufs zu einem sicherheitskritischen Verhalten des Kraftfahrzeugs führen könnte, ist in vorteilhafter Weise das Drehwinkelsignal als Indexsignal zur Zählung der vollen Umdrehungen der Lenksäule und/oder einer Rotorachse des Aktuators ausgeführt.There especially a faulty index signal in case of a faulty one Synchronization of the straight-line stability to a safety-critical one Behavior of the motor vehicle lead could, is advantageously the rotation angle signal as an index signal to count the full revolutions of the steering column and / or a rotor axis of the actuator executed.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere wird ein Fachmann auch die Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.The invention will be described below with reference to the 1 to 3 explained by way of example, wherein like reference numerals in the figures indicate like components with a same operation. The figures of the drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will also consider these features individually and combine them into further meaningful combinations. In particular, a person skilled in the art will also combine the features from different exemplary embodiments into further meaningful combinations.

Es zeigenIt demonstrate

1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels einer Lenkvorrichtung, 1 a first embodiment of the device according to the invention for detecting a rotation angle of a steering device,

2: ein Drehwinkelsignal in Gestalt eines Indexsignals und 2 a rotation angle signal in the form of an index signal and

3: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels einer Lenkvorrichtung. 3 A second exemplary embodiment of the device according to the invention for detecting a rotational angle of a steering device.

In 1 ist eine Lenkvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Diese umfasst unter anderem ein Lenkrad 12, das mit einer Lenksäule 14 drehfest verbunden ist. Über Kardangelenke 16 und ein Lenkgetriebe 18 wird eine Drehbewegung des Lenkrads 12 in bekannter Weise in eine lineare Bewegung einer Zahnstange 20 umgesetzt. Die Zahnstange 20 ist über Spurstangen 22 mit Rädern 24 einer Vorderachse 26 verbunden, so dass aus der Sicht des Fahrers eine Drehbewegung des Lenkrads 12 im Uhrzeigersinn eine Bewegung der Zahnstange 20 bzw. der Spurstangen 22 nach links, d.h. einen Rechtseinschlag der Räder 24, und eine Drehbewegung gegen den Uhrzeigersinn eine Bewegung der Zahnstange 20 bzw. der Spurstangen 22 nach rechts, d.h. einen Linkseinschlag der Räder 24, bewirkt. Auf den genauen mechanischen Aufbau der Vorderachsaufhängung sowie des Lenkgetriebes 18 soll hier nicht weiter eingegangen werden, da dieser dem Fachmann bekannt ist.In 1 is a steering device 10 represented for a motor vehicle. This includes, among other things, a steering wheel 12 that with a steering column 14 rotatably connected. About cardan joints 16 and a steering gear 18 becomes a rotary motion of the steering wheel 12 in a known manner in a linear movement of a rack 20 implemented. The rack 20 is about tie rods 22 with wheels 24 a front axle 26 connected so that from the driver's point of view, a rotational movement of the steering wheel 12 clockwise a movement of the rack 20 or the tie rods 22 to the left, ie a right turn of the wheels 24 , and a counterclockwise rotation, a movement of the rack 20 or the tie rods 22 to the right, ie a left turn of the wheels 24 , causes. On the exact mechanical structure of the front suspension and the steering gear 18 should not be discussed further here, since this is known in the art.

Zur Unterstützung des Fahrers bei durchzuführenden Lenkbewegungen verfügt die Lenkvorrichtung 10 über einen als Lenkantrieb 28 ausgebildeten Aktuator 29, der aus einem Getriebeteil 30 und einem Antriebsteil 32 besteht. Die Wirkungsweise des Getriebeteils 30 auf die Zahnstange 20 ist dem Fachmann bekannt und soll hier nicht näher erläutert werden. Auf den Getriebeteil 30 wirkt ein in dem Antriebsteil 32 untergebrachter Elektromotor 34, mit dessen Rotorachse 36 ein in Drehrichtung mit abwechselnder Polarität (z.B. N, S, N, S, ...) segmentierter Permanentmagnetring 38 drehfest verbunden ist. Dieser beeinflusst eine erste berührungslose Sensorik 40, die aus einem ersten Hall-Sensor 42 und/oder einem ersten AMR-Sensor 44 (gestrichelt dargestellt) besteht, derart, dass ein Drehwinkel α der Rotorachse 36 erfasst und als ein erstes Drehwinkelsignal S_D1 an ein Steuergerät 46 abgegeben wird.To assist the driver in performing steering movements, the steering device has 10 about as a steering drive 28 trained actuator 29 that made a gear part 30 and a drive part 32 consists. The mode of action of the transmission part 30 on the rack 20 is known in the art and will not be explained in detail here. On the transmission part 30 acts in the drive part 32 housed electric motor 34 , with its rotor axis 36 a permanent magnet ring segmented in the direction of rotation with alternating polarity (eg N, S, N, S, ...) 38 rotatably connected. This influences a first non-contact sensor 40 coming from a first Hall sensor 42 and / or a first AMR sensor 44 (shown in dashed lines), such that a rotational angle α of the rotor axis 36 detected and as a first rotation angle signal S _D1 to a control unit 46 is delivered.

Im Falle des Hall-Sensors 42 ist das Drehwinkelsignal S_D1 ein Indexsignal, das bei jeder vollen Umdrehung der Rotorachse 36 einen Impuls gemäß 2 aufweist, mittels dem eine entsprechende Zählung der Umdrehungen erfolgt. Alternativ oder ergänzend kann der mit dem Hall-Sensor 42 der ersten Sensorik 40 in einer Wirkverbindung stehende Permanentmagnetring 38 auch drehfest mit der Lenksäule 14 verbunden sein, so dass das detektierte Indexsignal zur Zählung der vollen Umdrehungen der Lenksäule 14 dient. In diesem Fall ist der Hall-Sensor 42 in unmittelbarer Nähe der Lenksäule 14 angeordnet und nicht in dem Aktuator 29 integriert.In the case of the Hall sensor 42 For example, the rotation angle signal S _{D1 is} an index signal at each full revolution of the rotor axis 36 a pulse according to 2 by means of which a corresponding count of the revolutions takes place. Alternatively or additionally, the with the Hall sensor 42 the first sensor 40 in an operative connection permanent magnet ring 38 also rotatably with the steering column 14 be connected so that the detected index signal to count the full revolutions of the steering column 14 serves. In this case, the Hall sensor 42 in the immediate vicinity of the steering column 14 arranged and not in the actuator 29 integrated.

Das analoge Drehwinkelsignal S_D1 wird in einer Signalaufbereitung 48 des Steuergeräts 46 zur Übergabe an eine Rechnereinheit 50, beispielsweise einen Microprozessor, einen ASIC oder einen entsprechenden diskret oder integriert aufgebauten Schaltkreis, derart aufbereitet, dass es digital verarbeitet werden kann. Zu diesem Zweck ist die Signalaufbereitung 48 als Analog-Digital-Umsetzer ausgeführt. Ist die Rechnereinheit 50 dagegen in der Lage, das erste Drehwinkelsignal S_D1 direkt zu verarbeiten, so kann ohne Einschränkung der Erfindung auf die Signalaufbereitung 48 verzichtet werden. Weiterhin ist es denkbar, dass die Signalaufbereitung 48 als ein analoger Verstärker oder dergleichen ausgebildet ist.The analog rotation angle signal S _D1 is in a signal conditioning 48 of the control unit 46 for transfer to a computer unit 50 , For example, a microprocessor, an ASIC or a corresponding discrete or integrated circuit, prepared so that it can be processed digitally. For this purpose, the signal conditioning 48 implemented as analog-to-digital converter. Is the computer unit 50 On the other hand, being able to directly process the first rotational angle signal S _D1 , it is possible, without restricting the invention, to signal processing 48 be waived. Furthermore, it is conceivable that the signal processing 48 is designed as an analog amplifier or the like.

Ergänzend oder alternativ zu dem ersten Hall-Sensor 42 kann die erste Sensorik 40 auch den ersten AMR-Sensor 44 (anistrop magnetoresistiv) oder einen sonstigen magnetoresistiven Sensor zur Abgabe des ersten Drehwinkelsignals S_D1 aufweisen. Da ein derartiger Sensor kein Indexsignal sondern ein vollwertiges, analoges Drehwinkelsignal für einen Winkelbereich von in der Regel 0° ≤ α ≤ 180° liefert, ist in diesem Fall eine an die Signalform angepasste Signalaufbereitung 48 des Steuergeräts 46 erforderlich. Ebenso kann ein derartiges Drehwinkelsignal aber auch direkt von der Rechnereinheit 50 des Steuergeräts 46 verarbeitet werden. Die Berechnung des eingentlichen Lenkwinkels erfolgt dann in der Rechnereinheit 50 auf Grundlage des vom ersten Hall-Sensor 42 als Indexsignal abgegebenen Drehwinkelsignals in Verbindung mit dem vom AMR-Sensor 44 abgegebenen Drehwinkelsignal. Alternativ ist es möglich, dass der Lenkwinkel in der Rechnereinheit 50 auf Grundlage des Indexsignals und einer nachfolgenden Rotorwinkelintegration ermittelt wird. Im Folgenden soll daher ohne Einschränkung der Erfindung davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem ersten Drehwinkelsignal S_D1 um das Indexsignal des ersten Hall-Sensors 42 handelt.Complementary or alternative to the first Hall sensor 42 can the first sensor 40 also the first AMR sensor 44 (Anistrop magnetoresistive) or another magnetoresistive sensor for emitting the first rotational angle signal S _D1 . Since such a sensor does not provide an index signal but a full analogue rotational angle signal for an angular range of generally 0 ° ≦ α ≦ 180 °, is in this case a signal conditioning adapted to the signal conditioning 48 of the control unit 46 required. Likewise, such a rotation angle signal but also directly from the computer unit 50 of the control unit 46 are processed. The calculation of the particular steering angle then takes place in the computer unit 50 based on the first Hall sensor 42 as an index signal output rotational angle signal in conjunction with that of the AMR sensor 44 delivered angle of rotation signal. Alternatively, it is possible that the steering angle in the computer unit 50 is determined on the basis of the index signal and a subsequent rotor angle integration. In the following, it should therefore be assumed, without limiting the invention, that the first rotational angle signal S _D1 is the index signal of the first Hall sensor 42 is.

Das Indexsignal dient unter anderem zur Erkennung bzw. Ermittlung der 0°-Lage der Lenkvorrichtung 10. Darüber hinaus ermöglicht es eine Absicherung der intern in dem Steuergerät 46 abgelegten Summenwinkelfunktion der übersetzten Zahnstangenposition. Da das Indexsignal in der Regel ein Ausgangssignal zur Kalibrierung der Lenkwinkelfunktion und des Geradeauslaufs bildet, kann eine Fehlsynchronisation zu einer fehlerhaften Steuerung des Lenkwinkels führen. Somit stellt das Indexsignal ein sicherheitskritisches Drehwinkelsignal dar, dessen Fehlerhaftigkeit es möglichst weitestgehend zu unterdrücken bzw. zu vermeiden gilt. Erfindungsgemäß ist hierzu zumindest eine zweite berührungslose Sensorik 52 vorgesehen, die aus einem zweiten megnetfeldabhängigen Sensor, insbesondere einem Hall-Sensor 54 und/oder einem AMR-Sensor 56, besteht und die denselben Drehwinkel α wie die erste Sensorik 40 erfasst zur Abgabe eines weiteren Drehwinkelsignals S_D2 an das Steuergerät 46. Wie schon für die erste Sensorik 40 so kann auch in diesem Fall eine zweite Signalaufbereitung 58 vorgesehen sein, die das weitere Drehwinkelsignal S_D2 für die Rechnereinheit 50 aufbereitet.The index signal is used inter alia to detect or determine the 0 ° position of the steering device 10 , In addition, it allows for protection internally in the control unit 46 stored sum angle function of the translated rack position. Since the index signal usually forms an output signal for calibration of the steering angle function and the straight-line running, a mis-synchronization may lead to an erroneous control of the steering angle. Thus, the index signal represents a safety-critical rotation angle signal whose defectiveness is as far as possible to suppress or avoid. According to the invention for this purpose at least a second non-contact sensor 52 provided, which consists of a second megnetfeldabhängigen sensor, in particular a Hall sensor 54 and / or an AMR sensor 56 , and the same angle of rotation α as the first sensor 40 detected for delivering a further rotational angle signal S _D2 to the control unit 46 , As for the first sensor 40 so in this case, a second signal conditioning 58 be provided that the further rotation angle signal S _D2 for the computer unit 50 edited.

Da das erste und das weitere Drehwinkelsignal S_D1 bzw. S_D2 Informationen zu demselben Drehwinkel α beinhalten, ergibt sich hieraus eine redundante Signalaufbereitung bzw. Erfassung in dem Steuergerät 46. Dazu wird in einem Vergleicher 60, der entweder in der Rechnereinheit 50 oder in dem Steuergerät 46 integriert ist, das erste Drehwinkelsignal S_D1 anhand des weiteren Drehwinkelsignals S_D2 oder umgekehrt auf Plausibilität überprüft. Stellt sich heraus, dass eines der beiden Drehwinkelsignale S_D1 oder S_D2 fehlerhafte Angaben über den erfassten Drehwinkel α enthält, so übergibt der Vergleicher 60 entweder das erste Drehwinkelsignal S_D1 als ein resultierendes Drehwinkelsignal S_D an die Rechnereinheit 50, wenn das weitere Drehwinkelsignal S_D2 nicht plausibel ist, oder das weitere Drehwinkelsignal S_D2 als resultierendes Drehwinkelsignal S_D, wenn das erste Drehwinkelsignal S_D1 nicht plausibel ist. Eine Plausibilitätsüberprüfung kann zudem erfolgen, indem die beiden Drehwinkelsignale S_D1 und S_D2 mit einem kurz zuvor in der Rechnereinheit 50 oder dem Vergleicher 60 abgespeicherten Drehwinkel verglichen werden. Sollte der aktuell erfasste Drehwinkel α diesbezüglich um einen Mindestbetrag von dem abgespeicherten Drehwinkel abweichen, so liegt eine Nicht-Plausibilität des entsprechendes Drehwinkelsignals vor und es wird fortan das jeweils andere Drehwinkelsignal für die Erfassung des Drehwinkels α benutzt. Diese Redundanz ermöglich somit den Verzicht auf eine in üblichen Lenkvorrichtungen erforderliche, deutlich aufwändigere Plausibilisierung. Zudem ist in Verbindung mit einer schnelleren Erfassung des Drehwinkels α eine größere Sicherheit bei der Erfassung der 0°-Lage bzw. der Geradeausfahrt gegeben.Since the first and the further rotational angle signal S _D1 or S _D2 contain information about the same rotational angle α, this results in a redundant signal processing or detection in the control unit 46 , This is done in a comparator 60 that is either in the computer unit 50 or in the controller 46 is integrated, the first rotation angle signal S _D1 on the basis of the further rotation angle signal S _D2 or vice versa checked for plausibility. If it turns out that one of the two rotational angle signals S _D1 or S _{D2 contains} incorrect information about the detected rotational angle α, the comparator transfers 60 either the first rotational angle signal S _D1 as a resulting rotational angle signal S _D to the computer unit 50 if the further rotation angle signal S _{D2 is} not plausible, or the further rotation angle signal S _D2 as the resulting rotation angle signal S _D , if the first rotation angle signal S _{D1 is} not plausible. A plausibility check can also be carried out by the two rotational angle signals S _D1 and S _D2 with a shortly before in the computer unit 50 or the comparator 60 stored angle of rotation can be compared. If the currently detected rotation angle α in this respect differ by a minimum amount from the stored rotation angle, then there is a non-plausibility of the corresponding rotation angle signal and henceforth the respective other rotation angle signal is used for the detection of the rotation angle α. This redundancy thus makes it possible to dispense with a considerably more complicated plausibility check required in conventional steering devices. In addition, in conjunction with a faster detection of the rotation angle α greater security in the detection of the 0 ° position and the straight-ahead driving is given.

Um zu gewährleisten, dass sowohl die erste Sensorik 40 als auch die zweite Sensorik 52 denselben Drehwinkel α erfassen, werden beide mit einem sehr geringen Abstand, beispielsweise wenige Millimeter, zueinander angeordnet. Handelt es sich bei den Sensoriken 40, 52 um Hall-Sensoren 42, 54, so erfolgt die Anordnung gemäß 1 in Längsrichtung der Rotorachse 36 und/oder der Lenksäule 14 bzw. des mit ihnen drehfest verbundenen Permanentmagnetrings 38. Im Falle der AMR-Sensoren 44, 56 kann dagegen auch eine andere Anordnung, beispielsweise kopfseitig am Ende der Rotorachse 36 oder des Permanentmagnetrings 38 vorteilhaft bzw. zweckmäßig sein, wobei eine Postitionierung des ersten und des zumindest zweiten AMR-Sensors 44, 56 unmittelbar auf- oder nebeneinander möglich ist.To ensure that both the first sensor 40 as well as the second sensor 52 capture the same rotational angle α, both are arranged with a very small distance, for example a few millimeters, to each other. Is it the sensors? 40 . 52 around Hall sensors 42 . 54 , the arrangement according to 1 in the longitudinal direction of the rotor axis 36 and / or the steering column 14 or of the non-rotatably connected permanent magnet ring 38 , In the case of the AMR sensors 44 . 56 on the other hand can also be another arrangement, for example, at the head end at the end of the rotor axis 36 or the permanent magnet ring 38 be advantageous or expedient, with a postitioning of the first and the at least second AMR sensor 44 . 56 directly on or next to each other is possible.

Die Lenkvorrichtung 100 in 3 unterscheidet sich von der Lenkvorrichtung 10 gemäß 1 darin, dass auf eine direkte, mechanische Kopplung zwischen der mit dem Lenkrad 12 drehfest verbundenen Lenksäule 14 und der Zahnstange 20 der Vorderachse 26 – beispielsweise über ein Lenkgetriebe gemäß 1 – verzichtet wurde. Statt dessen wird der Aktuator 28 nur noch über das Steuergerät 46 angesteuert. Dazu ist der Permanentmagnetring 38 drehfest mit der Lenksäule 14 derart verbunden, dass eine Drehbewegung des Lenkrads 12 um den Drehwinkel α auf die erste und die zweite berührungslose Sensorik 40 bzw. 52 zur Abgabe des ersten und des zweiten Drehwinkelsignals S_D1 bzw. S_D2 an das Steuergerät 46 wirkt.The steering device 100 in 3 is different from the steering device 10 according to 1 in that on a direct, mechanical coupling between the with the steering wheel 12 rotatably connected steering column 14 and the rack 20 the front axle 26 - For example, via a steering gear according to 1 - was waived. Instead, the actuator becomes 28 only via the control unit 46 driven. This is the permanent magnet ring 38 rotatably with the steering column 14 connected such that a rotational movement of the steering wheel 12 about the angle of rotation α on the first and the second non-contact sensors 40 respectively. 52 for the delivery of the first and the second rotational angle signal S _D1 or S _D2 to the control unit 46 acts.

Die beiden Drehwinkelsignale S_D1 und S_D2 gelangen zunächst auf ein Umschaltmittel 62 des Steuergeräts 46, das zwischen dem ersten Drehwinkelsignal S_D1 und dem zweiten Drehwinkelsignal S_D2 umschaltet zur Übergabe des mittels einer Signalaufbereitung 64 analog-digital-gewandelten, resultierenden Drehwinkelsignals S_D an die in dem Steuergerät 46 integrierte Rechnereinheit 50. Als Umschaltmittel 62 kann dabei ein Relais oder ein Halbleiterschalter (MOSFET, Bipolartransistor, etc.) zum Einsatz kommen. Ebenso ist eine softwaremäßige Umschaltung innerhalb der Rechnereinheit 50 denkbar. Auf Grundlage des resultierenden Drehwinkelsignals S_D steuert die Rechnereinheit 50 schließlich den entsprechend der obigen Beschreibung zu 1 aufgebauten Aktuator 28 als Lenkantrieb 29 an. Der Übersichtlichkeit halber wurde die Verbindung zwischen der Rechnereinheit 50 und dem Aktuator 28 durch eine einzige Linie dargestellt. Es dürfte aber selbstverständlich sein, dass, insbesondere, wenn auch im Aktuator 28 eine erste und zumindest eine weitere Sensorik gemäß 1 zum Einsatz kommen, die Verbindung beliebig komplex ausgebildet sein kann.The two rotational angle signals S _D1 and S _D2 initially reach a switching means 62 of the control unit 46 which switches over between the first rotation angle signal S _D1 and the second rotation angle signal S _D2 for the transfer of the signal by means of a signal conditioning 64 analog-digital converted, resulting rotational angle signal S _D to the in the control unit 46 integrated computer unit 50 , As switching means 62 can be a relay or a semiconductor switch (MOSFET, bipolar transistor, etc.) are used. Likewise, a software-based switching within the computer unit 50 conceivable. Based on the resulting rotation angle signal S _D controls the computer unit 50 finally, according to the description above 1 constructed actuator 28 as a steering drive 29 at. For clarity, the connection between the computer unit 50 and the actuator 28 represented by a single line. However, it should be obvious that, in particular, although in the actuator 28 a first and at least one further sensor according to 1 come used, the connection can be configured arbitrarily complex.

Die Übertragung zwischen dem Umschaltmittel 62 und der Rechnereinheit 50 erfolgt bidirektional, so dass die Rechnereinheit 50 mit der in dem Umschaltmittel 62 integrierten Signalaufbereitung 64 kommunizieren kann, um ein Umschalten des Umschaltmittels 62 zwischen den beiden Drehwinkelsignalen S_D1 und S_D2 zu steuern. Alternativ kann die Umschaltung aber auch allein durch die Signalaufbereitung 64 veranlasst werden. In diesem Fall ist es möglich, zugunsten eine unidirektionalen Verbindung auf eine bidirektionale Verbindung zwischen Rechnereinheit 50 und Signalaufbereitung 64 zu verzichten. Im Folgenden soll jedoch von einer durch die Rechnereinheit 50 ausgelösten Umschaltung ausgegangen werden. Die Steuerung der Umschaltung erfolgt dabei ereignis- oder zeitabhängig. Unter einer ereignisabhängigen Steuerung wäre zum Beispiel die Feststellung eines nicht-plausiblen Drehwinkelsignals S_D in der Rechnereinheit 50 zu verstehen, das zu stark, d.h. um mehr als einen definierten Grenzwert, von einem vorher abgespeicherten Wert abweicht. Bei einer zeitabhängigen Umschaltung wird dagegen zyklisch oder zu vorher festgelegten Zeitpunkten zwischen dem ersten Drehwinkelsignal S_D1 und dem zweiten Drehwinkelsignal S_D2 umgeschaltet. Ergibt sich bei einer der Umschaltstrategien ein nicht-plausibles Drehwinkelsignal S_D, so wird fortan nur noch das jeweils andere Drehwinkelsignal S_D1 oder S_D2 für die Erfassung des Drehwinkels α zugrunde gelegt. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit und Sicherheit der gesamten Vorrichtung deutlich erhöht werden.The transmission between the switching means 62 and the computer unit 50 is bidirectional, so that the computer unit 50 with the in the switching means 62 integrated signal conditioning 64 can communicate to switch the switching means 62 between the two rotational angle signals S _D1 and S _D2 to control. Alternatively, however, the switching can also be done solely by the signal conditioning 64 be initiated. In this case, it is possible to favor a unidirectional connection on a bidirectional connection between computer unit 50 and signal conditioning 64 to renounce. In the following, however, is intended by one by the computer unit 50 triggered changeover. The control of the switching takes place event- or time-dependent. Under an event-dependent control would be, for example, the determination of a non-plausible rotation angle signal S _D in the computer unit 50 to understand that too much, ie by more than a defined limit, deviates from a previously stored value. In a time-dependent switching, however, cyclically or at predetermined times between the first rotation angle signal S _D1 and the second rotation angle signal S _{D2 is} switched. If, in one of the switching strategies, a non-plausible rotational angle signal S _D results, then only the respective other rotational angle signal S _D1 or S _D2 for the detection of the rotational angle α is used as a basis. In this way, the reliability and safety of the entire device can be significantly increased.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die gezeigten Ausführungsbeispiele weder auf die 1 bis 3 noch auf die genannten Sensorarten, die Anzahl der verwendeten Sensoren oder die Art der Drehwinkelsignale beschränkt ist. So kann die Erfindung statt auf ein Indexsignal auch auf Drehwinkelsignale von anderen berührungslosen Sensoren, wie zum Beispiel optischen Sensoren oder dergleichen, angewendet werden. Weiterhin geben die Figuren nur eine schematische Darstellung der Erfindung wieder, so dass das Steuergerät 46 auch im Gehäuse des Lenkantriebs 28 oder in einem gemeinsamen Gehäuse mit den Sensoriken 40, 52 integriert sein kann.It should finally be noted that the embodiments shown neither on the 1 to 3 is still limited to the types of sensors mentioned, the number of sensors used or the type of rotation angle signals. Thus, instead of an index signal, the invention may also be applied to rotational angle signals from other non-contact sensors, such as optical sensors or the like. Furthermore, the figures represent only a schematic representation of the invention, so that the control unit 46 also in the housing of the steering drive 28 or in a common housing with the sensors 40 . 52 can be integrated.

Claims

Device for the redundant detection of a rotation angle (α) of a steering device ( 10 . 100 ) for a motor vehicle, with a first non-contact sensor system ( 40 ), which detects the rotation angle (α) and a first rotation angle signal (S _D1 ) to a control unit ( 46 ), characterized in that at least one second non-contact sensor ( 52 ) is provided for delivering a further rotation angle signal (S _D2 ) of the same rotation angle (α) to the control unit ( 46 ), wherein a computer unit ( 50 ) of the control unit ( 46 ) determines the rotation angle (α) either on the basis of the first (S _D1 ) or the further rotation angle signal (S _D2 ).

Device according to claim 1, characterized in that the control device ( 46 ) a comparator ( 60 ), which checks the plausibility of the first rotation angle signal (S _D1 ) on the basis of the further rotation angle signal (S _D2 ) or the further rotation angle signal (S _D2 ) on the basis of the first rotation angle signal (S _D1 ).

Device according to claim 2, characterized in that the comparator ( 60 ) in the case of a detected non-plausibility of the first rotation angle signal (S _D1 ) the further rotation angle signal (S _D2 ) or in the case of a detected non-plausibility of the further rotation angle signal (S _D2 ), the first rotation angle signal (S _D1 ) as a resulting rotation angle signal (S _D ) to the computer unit ( 50 ) passes.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 46 ) a switching means ( 62 ) which switches between the first rotational angle signal (S _D1 ) and the further rotational angle signal (S _D2 ) for transferring a resulting rotational angle signal (S _D ) to the computer unit ( 50 ).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the switching means ( 62 ) between the first rotation angle signal (S _D1 ) and the further rotation angle signal (S _D2 ) time-dependent, in particular cyclically, switches.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the switching means ( 62 ) comprises a hardware or software switch.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first ( 40 ) and / or the at least second non-contact sensor system ( 52 ) each at least one magnetic field-sensitive sensor ( 42 . 44 . 54 . 56 ), in particular a Hall sensor ( 42 . 44 ) and / or an AMR-Sen sor ( 54 . 56 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first ( 40 ) and the at least second non-contact sensor system ( 52 ) are arranged at a small distance from each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first ( 40 ) and the at least second non-contact sensor system ( 52 ) are designed such that they the rotation angle (α) one with a steering wheel ( 12 ) of the motor vehicle and mounted about its longitudinal axis rotatably mounted steering column ( 14 ) to capture.

Device according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the steering device ( 10 . 100 ) one as an actuator ( 28 ) trained steering drive ( 29 ).

Apparatus according to claim 10, characterized in that the first ( 40 ) and the at least second non-contact sensor system ( 52 ) in the actuator ( 28 ) are integrated.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotation angle signal (S _D , S _D1 , S _D2 ) an index signal for counting the full revolutions of the steering column ( 14 ) or a rotor axis ( 36 ) one in the actuator ( 28 ) integrated electric motor ( 34 ).

Method for the redundant detection of a rotation angle (α) of a steering device ( 10 . 100 ) for a motor vehicle, wherein a first non-contact sensor system ( 40 ) detects the angle of rotation and as a first rotation angle signal (S _D1 ) to a control unit ( 46 ), characterized in that at least one second non-contact sensor system ( 52 ) a further rotation angle signal (S _D2 ) of the same rotation angle (α) to the control unit ( 46 ), whereby a computer unit ( 50 ) of the control unit ( 46 ), the angle of rotation (α) either on the basis of the first (S _D1 ) or the further rotation angle signal (S _D2 ) is determined.

A method according to claim 13, characterized in that the first rotation angle signal (S _D1 ) on the basis of the further rotation angle signal (S _D2 ) or the further rotation angle signal (S _D2 ) based on the first rotation angle signal (S _D1 ) from a comparator ( 60 ) of the control unit ( 46 ) is checked for plausibility.

Method according to claim 14, characterized in that by the comparator ( 60 ) in the case of a detected non-plausibility of the first rotation angle signal (S _D1 ) the further rotation angle signal (S _D2 ) or in the case of a detected non-plausibility of the further rotation angle signal (S _D2 ), the first rotation angle signal (S _D1 ) as a resulting rotation angle signal (S _D ) to the computer unit ( 50 ).

Method according to one of the preceding claims 13 to 15, characterized in that by means of a switching means ( 62 ) of the control unit ( 46 ) is switched between the first rotation angle signal (S _D1 ) and the further rotation angle signal (S _D2 ) and the resulting rotation angle signal (S _D ) to the computer unit ( 50 ).

Method according to claim 16, characterized in that by means of the switching means ( 62 ) between the first rotational angle signal (S _D1 ) and the further rotational angle signal (S _D2 ) time-dependent, in particular cyclically, is switched.