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DE102011084191A1 - The steering assembly - Google Patents

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DE102011084191A1
DE102011084191A1 DE102011084191A DE102011084191A DE102011084191A1 DE 102011084191 A1 DE102011084191 A1 DE 102011084191A1 DE 102011084191 A DE102011084191 A DE 102011084191A DE 102011084191 A DE102011084191 A DE 102011084191A DE 102011084191 A1 DE102011084191 A1 DE 102011084191A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steering
magnet
angle sensor
angle
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011084191A
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Moerbe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011084191A priority Critical patent/DE102011084191A1/en
Priority to IT001632A priority patent/ITMI20121632A1/en
Priority to JP2012223064A priority patent/JP2013082440A/en
Priority to GB1218062.6A priority patent/GB2495617B/en
Publication of DE102011084191A1 publication Critical patent/DE102011084191A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Lenkanordnung für ein Zweirad, die einen Rahmen (6), in dem ein Lenkrohr (5) geführt ist, umfasst, wobei der Rahmen (6) eine Öffnung aufweist, in deren Bereich ein Winkelsensor (3) angeordnet ist, und wobei auf dem Lenkrohr (5) im Bereich der Öffnung an dem Rahmen (6) ein dem Winkelsensor (3) korrespondierendes Bewegungselement angeordnet ist, wobei der Winkelsensor (3) und das Bewegungselement zueinander berührungsfrei sind.Steering arrangement for a bicycle, comprising a frame (6), in which a steering tube (5) is guided, wherein the frame (6) has an opening in the region of an angle sensor (3) is arranged, and wherein on the steering tube (5) a movement element corresponding to the angle sensor (3) is arranged in the region of the opening on the frame (6), wherein the angle sensor (3) and the movement element are non-contact with one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkanordnung für ein Zweirad und ein Verfahren zum Erfassen eines Lenkwinkels mit der Lenkanordnung.The invention relates to a steering arrangement for a bicycle and a method for detecting a steering angle with the steering assembly.

Stand der TechnikState of the art

Lenkanordnungen, die einen zur Erfassung eines Lenkwinkels dienenden Lenkwinkelsensor umfassen, sind heutzutage in Kraftfahrzeugen sehr verbreitet. Die Erfassung von Lenkwinkeln spielt vor allem in fahrdynamischen Stabilisierungssystemen, wie beispielsweise im elektronischen Stabilisierungsprogramm (ESP), eine wichtige Rolle. Neben dem ESP verwenden Systeme wie elektrische Servolenkung, Aktivlenkung, elektrohydraulische Servolenkung, Kurvenlichtsysteme oder die Adaptive Abstands- und Geschwindigkeitsregelung (ACC) Informationen zum Lenkwinkel. Steering assemblies comprising a steering angle sensor for detecting a steering angle are nowadays widely used in motor vehicles. The detection of steering angles plays an important role, above all in driving dynamics stabilization systems, such as in the electronic stabilization program (ESP). In addition to the ESP, systems such as electric power steering, active steering, electro-hydraulic power steering, cornering light systems or Adaptive Distance and Cruise Control (ACC) use steering angle information.

Aus dem Stand der Technik sind Lenkwinkelsensoren bekannt, die einen Rotor mit Codescheiben aufweisen, deren Code durch eine Abtasteinheit abtastbar ist. Üblicherweise ist der Code der Codescheiben durch Zähne unterschiedlicher Breite mit zwischengeschalteten Zahnlücken realisiert.Steering angle sensors are known from the prior art, which have a rotor with code disks whose code can be scanned by a scanning unit. Usually, the code of the code discs is realized by teeth of different widths with intervening tooth spaces.

Die Druckschrift DE 10 2004 004 023 A1 beschreibt einen Lenkwinkelsensor mit einem drehsynchron mit einer Lenksäule oder Lenkrad koppelbaren Hauptrotor, der um die Drehachse der Lenksäule drehbar ist. Der Lenkwinkelsensor umfasst weiterhin eine erste Abtasteinheit zur Abtastung der Drehwinkelstellung des Hauptrotors und eine zweite Abtasteinheit zur Abtastung der Drehwinkelstellung des Zusatzrotors, wobei der Zusatzrotor um die Drehachse der Lenksäule herum drehbar ist und zum Antrieb des Zusatzrotors mindestens ein vom Hauptrotor angetriebenes Getriebeglied vorgesehen ist. The publication DE 10 2004 004 023 A1 describes a steering angle sensor with a rotationally synchronous with a steering column or steering wheel coupled to the main rotor, which is rotatable about the axis of rotation of the steering column. The steering angle sensor further comprises a first scanning unit for scanning the rotational angle position of the main rotor and a second scanning unit for scanning the rotational angular position of the additional rotor, wherein the additional rotor is rotatable about the axis of rotation of the steering column and for driving the additional rotor at least one driven by the main rotor gear member is provided.

Nachteilig bei der vorgeschlagenen Anordnung ist, dass der Sensor durch die Verwendung eines Hauptrotors, eines Zusatzrotors und eines die zwei Rotoren verbindenden Getriebeglieds verhältnismäßig viel Platz beansprucht, wodurch eine Anwendung in Zweirädern erschwert wird. Ebenso nachteilig ist, dass bei langer Betriebsdauer die Rotoren Verschleißerscheinungen durch Schmutzeinwirkung oder Abbenutzung unterliegen können. A disadvantage of the proposed arrangement is that the sensor requires relatively much space through the use of a main rotor, an additional rotor and a gear member connecting the two rotors, whereby an application in two-wheeled vehicles is made more difficult. It is also disadvantageous that with long service life, the rotors can be subject to wear due to dirt or abrasion.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine Lenkanordnung mit einem Lenkwinkelsensor bereitzustellen, bei dem Verschleißerscheinungen minimiert werden und der platzsparend in ein Zweirad eingebaut werden kann.It is therefore an object of this invention to provide a steering assembly with a steering angle sensor, minimized in the wear and the space can be installed in a two-wheeler.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Erfassen eines Lenkwinkels gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 7. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.This object is achieved by a steering arrangement according to independent claim 1 and a method for detecting a steering angle according to independent claim 7. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims and the description.

Es wird vorgeschlagen, eine Lenkanordnung für ein Zweirad bereitzustellen, die einen Rahmen, in dem ein Lenkrohr geführt ist, und eine Sensoreinheit umfasst. Die Sensoreinheit umfasst ihrerseits einen Winkelsensor und ein dem Winkelsensor korrespondierendes Bewegungselement. Um eine korrekte Funktionsweise der Sensoreinheit zu gewährleisten, ist der Winkelsensor nicht bewegbar an der Lenkanordnung befestigt, während das Bewegungselement so zu befestigen ist, dass es sich bei einer Lenkung, d.h. bei einer Drehbewegung eines Lenkrads des Zweirads, ebenfalls dreht.It is proposed to provide a steering assembly for a bicycle, comprising a frame in which a steering tube is guided, and a sensor unit. The sensor unit in turn comprises an angle sensor and a movement element corresponding to the angle sensor. In order to ensure correct operation of the sensor unit, the angle sensor is fixed non-movably to the steering assembly, while the moving element is to be fastened so that it is in a steering, i. in a rotary motion of a steering wheel of the bicycle, also rotates.

In einer Ausführungsform ist der Winkelsensor an den Rahmen und das entsprechende Bewegungselement an das Lenkrohr befestigt, wobei Winkelsensor und Bewegungselement voneinander abgekoppelt sind, d.h. berührungsfrei angeordnet sind. In one embodiment, the angle sensor is attached to the frame and the corresponding moving member is attached to the steering tube, wherein the angle sensor and the moving member are decoupled from each other, i. are arranged without contact.

Durch diese berührungsfreie Anordnung von Winkelsensor und Bewegungselement werden Verschleißerscheinungen vermieden. Im Gegensatz zu üblichen Lenkwinkelsensoren, die Rotoren bzw. Getriebe umfassen, die bei langer Benutzungsdauer verschleißen, wird in dem hier vorgestellten Lenkwinkelsensor auf solche Rotoren bzw. Getriebe verzichtet, so dass auch ein platzsparender Aufbau ermöglicht wird. By this non-contact arrangement of angle sensor and moving element wear phenomena are avoided. In contrast to conventional steering angle sensors which comprise rotors or gears which wear out over a long period of use, such rotors or gears are dispensed with in the steering angle sensor presented here, so that a space-saving design is also made possible.

Weiterhin kann der Lenkwinkel über einen Magneten als Bewegungselement und einen entsprechenden Winkelsensor erfasst werden. Um eine Befestigung an dem Lenkrohr zu erleichtern, ist es vorgesehen, einen gebogenen N/S-polarisierten Magneten zu verwenden, dessen Krümmung der Krümmung des Lenkrohrs entspricht. In einer Ausführungsform entspricht der gebogene Magnet einem Stabmagneten, d.h. an einer Hälfte befindet sich der Nordpol, an der anderen Hälfte der Südpol, wobei die virtuelle Trennlinie zwischen Nord und Südpol parallel zum Lenkrohr verläuft. (Es sind aber auch andere Ausführungen von Magneten denkbar)Furthermore, the steering angle can be detected by a magnet as a moving element and a corresponding angle sensor. In order to facilitate attachment to the steering tube, it is intended to use a bent N / S polarized magnet whose curvature corresponds to the curvature of the steering tube. In one embodiment, the bent magnet corresponds to a bar magnet, i. on one half is the North Pole, on the other half the South Pole, with the virtual dividing line between North and South Pole parallel to the steering tube. (However, other types of magnets are also conceivable)

Dieser Magnet ist auf einfache Weise durch eine Klemmung, beispielsweise durch einen Klemmring, kraftschlüssig mit dem Lenkrohr verbunden. In einer weiteren Ausführungsform ist am Lenkrohr eine Aufnahme oder Tasche vorgesehen, in der der Magnet eingesetzt werden kann.This magnet is connected in a simple manner by a clamping, for example by a clamping ring, frictionally connected to the steering tube. In a further embodiment, a receptacle or pocket is provided on the steering tube, in which the magnet can be used.

Damit der Lenkwinkel durch den Winkelsensor gemessen werden kann, ist es von großer Bedeutung, dass bei einer Lenkung sich nur der Magnet bewegt bzw. dreht, während der Winkelsensor seine Position nicht ändert. Dies wird dadurch gewährleistet, dass der Winkelsensor nicht an dem Lenkrohr, sondern an dem Rahmen des Lenkrohrs befestigt ist. In einer Ausführungsform ist in dem Rahmen des Lenkrohrs eine Öffnung vorgesehen, in der der Winkelsensor eingebaut wird. Dabei verbindet die Öffnung eine Innen- mit einer Außenseite des Rahmens, so dass der Winkelsensor beispielweise nach Einführen des Lenkrohrs in den Rahmen über die Außenseite des Rahmens montiert werden kann. Weiterhin kann die Öffnung nur auf der Innenseite des Rahmens als Ausnehmung ausgeformt sein, so dass der Winkelsensor vor Einführen des Lenkrohrs in den Rahmen montiert wird. Außerdem kann der Winkelsensor in eine Öffnung angebracht sein, wobei die Öffnung asymmetrisch ist. Damit ist gemeint, dass die Öffnung die Montage des Winkelsensors aufgrund ihrer Maße nur von einer Seite, d.h. nur von der Innenseite oder Außenseite des Rahmens, ermöglicht. So that the steering angle can be measured by the angle sensor, it is of great importance that only the magnet moves or rotates in a steering, while the angle sensor does not change its position. This is ensured by the fact that the angle sensor is not attached to the steering tube, but to the frame of the steering tube. In one embodiment, an opening is provided in the frame of the steering tube in which the angle sensor is installed. In this case, the opening connects an inner and an outer side of the frame, so that the angle sensor can be mounted, for example after insertion of the steering tube in the frame on the outside of the frame. Furthermore, the opening may be formed as a recess only on the inside of the frame, so that the angle sensor is mounted in the frame before inserting the steering tube. In addition, the angle sensor may be mounted in an opening with the opening being asymmetrical. By this is meant that the opening allows the mounting of the angle sensor due to their dimensions only from one side, ie only from the inside or outside of the frame.

Um eine hohe Genauigkeit der Messungen zu ermöglichen, ist der Winkelsensor gegenüber dem Magneten angeordnet. Das bedeutet, dass eine virtuelle Verbindungslinie zwischen Winkelsensor und Magnet einen Winkel α zu der Längsachse des Lenkrohrs bildet, wofür beispielsweise gilt 60° < α < 120°. Der Magnet ist weiterhin so zu dem Winkelsensor gerichtet, dass sich im nicht gelenkten Zustand der Übergang zwischen Nordpol und Südpol des Magneten, d.h. der Bereich mit der besten Homogenität des Magnetfelds, vor dem Winkelsensor befindet.In order to allow a high accuracy of the measurements, the angle sensor is arranged opposite to the magnet. This means that a virtual connecting line between angle sensor and magnet forms an angle α to the longitudinal axis of the steering tube, for which, for example, 60 ° <α <120 °. The magnet is further directed to the angle sensor, that in the non-steered state, the transition between the north pole and the south pole of the magnet, i. the area with the best homogeneity of the magnetic field, located in front of the angle sensor.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zur Messung des Lenkwinkels der Hall-Effekt genutzt wird. Der Hall-Effekt beschreibt das Auftreten einer elektrischen Spannung in einem stromdurchflossenen Leiter, der sich in einem stationären Magnetfeld befindet. Die Spannung fällt dabei senkrecht sowohl zur Stromflussals auch zur Magnetfeldrichtung am Leiter ab. Diese Spannung wird Hall-Spannung genannt.It can also be provided that the Hall effect is used to measure the steering angle. The Hall effect describes the occurrence of an electrical voltage in a current-carrying conductor, which is located in a stationary magnetic field. The voltage drops perpendicular to both the current flow and the magnetic field direction at the head. This voltage is called Hall voltage.

Wird ein einfacher Hall-Sensor von einem Strom durchflossen und in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht, liefert er eine Ausgangsspannung, die proportional zum Produkt aus magnetischer Feldstärke und Strom ist. Das Signal ist außerdem auch temperaturabhängig und kann einen Offset haben. In analogen Hall-Sensoren wird der Strom geregelt, und die Temperaturabhängigkeit des Signals, der Offset sowie mögliche Nichtlinearitäten werden kompensiert. If a simple Hall sensor flows through a current and placed in a perpendicular magnetic field, it provides an output voltage that is proportional to the product of magnetic field strength and current. The signal is also temperature dependent and can have an offset. In analog Hall sensors, the current is regulated, and the temperature dependence of the signal, the offset and possible non-linearities are compensated.

In digitalen Hall-Sensoren wird das Signal eines analogen Hallsensors über einen Komparator in ein digitales Signal verwandelt.In digital Hall sensors, the signal of an analogue Hall sensor is converted via a comparator into a digital signal.

Bei Hall-Sensoren, die in der hier vorgestellten Lenkanordnung eingesetzt werden, wird die Änderung des Magnetfelds in Abhängigkeit zur Drehung des Magneten gemessen. Dabei wird von einer Steuereinheit der Sensoreinheit ein winkelbezogenes Ausgangssignal erzeugt. Aus Sicherheitsgründen kann die Sensoreinheit redundante Signale liefern.In Hall sensors used in the steering arrangement presented here, the change of the magnetic field is measured as a function of the rotation of the magnet. In this case, an angle-related output signal is generated by a control unit of the sensor unit. For safety reasons, the sensor unit can supply redundant signals.

Der so ermittelte Lenkwinkel kann in verschiedenen Bereichen Anwendung finden. So kann beispielsweise ermittelt werden, wann ein Spurenwechsel erfolgt oder beendet wird, so dass sich der Blinker einschalten bzw. ausschalten lässt. The steering angle determined in this way can be used in various fields. For example, it can be determined when a change of track occurs or is ended so that the turn signal can be switched on or off.

Desweiteren kann der erfasste Lenkwinkel auch weiteren Steuergeräten, beispielsweise dem Elektronischen Stabilitäts-Programm (ESP) oder der Antriebsschlupfregelung zur Verfügung gestellt werden. Furthermore, the detected steering angle can also be provided to further control devices, for example the Electronic Stability Program (ESP) or the traction control system.

In einer Ausführungsform der vorgestellten Lenkanordnung ist die Sensoreinheit an dem Lenkrohr bzw. an dem Rahmen des Lenkrohrs zwischen zwei Gabelbrücken angeordnet. Der Bereich an dem Lenkrohr zwischen zwei Gabelbrücken ist besonders vorteilhaft, da er genügend Platz für die Sensoreinheit bietet und eine Anbindung vor der Montage des Lenkrohrs an das Motorrad erlaubt.In one embodiment of the presented steering arrangement, the sensor unit is arranged on the steering tube or on the frame of the steering tube between two triple clamps. The area on the steering tube between two fork bridges is particularly advantageous because it provides enough space for the sensor unit and allows a connection before mounting the steering tube to the motorcycle.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkanordnung mit einem Lenkwinkelsensor. 1 schematically shows an embodiment of a steering arrangement according to the invention with a steering angle sensor.

2 zeigt schematisch das Messprinzip des Lenkwinkelsensors. 2 schematically shows the measuring principle of the steering angle sensor.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Lenkanordnung 1 mit einem Lenkwinkelsensor 2 schematisch dargestellt. Die Lenkanordnung 1 umfasst ein Lenkrohr 5 und einen Rahmen 6, in dem das Lenkrohr 5 geführt ist. Der Rahmen 6 ist zwischen zwei Gabelbrücken angeordnet. Die Lenkanordnung 1 weist außerdem eine Sensoreinheit 2 zur Erfassung eines Lenkwinkels auf, die einen Winkelsensor 3 sowie einen Magneten 4 als Bewegungselement umfasst. Der Magnet 4 ist als gebogener N/S-polarisierter Magnet dargestellt, welcher über einen Klemmring 7 an dem Lenkrohr zwischen den zwei Gabelbrücken kraftschlüssig verbunden ist. In 1 is a steering arrangement according to the invention 1 with a steering angle sensor 2 shown schematically. The steering arrangement 1 includes a steering tube 5 and a frame 6 in which the steering tube 5 is guided. The frame 6 is arranged between two triple clamps. The steering arrangement 1 also has a sensor unit 2 for detecting a steering angle, which is an angle sensor 3 as well as a magnet 4 as a moving element. The magnet 4 is shown as a bent N / S polarized magnet, which via a clamping ring 7 is positively connected to the steering tube between the two yokes.

Der Winkelsensor 3 ist dagegen auf dem Rahmen 6 des Lenkrohrs 5 gegenüber dem Magneten 4 angeordnet. Der Winkelsensor 3 ist in 1 in Fahrtrichtung vor dem Magneten 4 angeordnet, eine andere Anordnung, d.h. in Fahrtrichtung hinter oder neben dem Magneten, ist auch denkbar. Zur Befestigung des Winkelsensors 3 an den Rahmen 6 ist im Rahmen 6 eine Öffnung vorgesehen, in der der Winkelsensor 3 formschlüssig eingebaut wird. Der Magnet 4 als gebogener Permanentmagnet ist so gegenüber dem Winkelsensor 3 anzuordnen, dass die Abstände des Nordpols und des Südpols zu dem Winkelsensor 3 annähernd identisch sind, d.h. der Übergang zwischen Nordpol und Südpol sollte gegenüber dem Winkelsensor 3 liegen. Dieser Übergang weist eine hohe Homogenität des Magnetfelds auf, wodurch der Winkelsensor 3 besonders genau kleine Änderungen im Magnetfeld, die durch Drehungen des Magneten 4 verursacht werden, erfassen kann. The angle sensor 3 is against it on the frame 6 of the steering tube 5 opposite the magnet 4 arranged. The angle sensor 3 is in 1 in the direction of travel in front of the magnet 4 arranged, another arrangement, ie in the direction of travel behind or next to the magnet, is also conceivable. For mounting the angle sensor 3 to the frame 6 is in the frame 6 provided an opening in which the angle sensor 3 is installed positively. The magnet 4 as a bent permanent magnet is so opposite to the angle sensor 3 to arrange that the distances of the north pole and the south pole to the angle sensor 3 are approximately identical, ie the transition between north pole and south pole should be compared to the angle sensor 3 lie. This transition has a high homogeneity of the magnetic field, whereby the angle sensor 3 especially accurate small changes in the magnetic field caused by rotations of the magnet 4 caused, can capture.

Der Magnet 4 ist in dieser Ausführung als gekrümmter Stabmagnet ausgebildet, es sind aber auch andere geeignete Ausführungen denkbar.The magnet 4 is designed in this embodiment as a curved bar magnet, but other suitable designs are conceivable.

Der Lenkwinkel wird durch Nutzung des Hall-Effekts bestimmt. Der Halleffekt beschreibt das Auftreten einer elektrischen Spannung in einem stromdurchflossenen Leiter, der sich in einem stationären Magnetfeld befindet. Die Spannung fällt dabei senkrecht sowohl zur Stromfluss- als auch zur Magnetfeldrichtung am Leiter ab. Wird also ein Hall-Sensor von einem Strom durchflossen und in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht, liefert er eine Ausgangsspannung, die proportional zum Produkt aus magnetischer Feldstärke und Strom ist. Wird die Stärke des Magnetfeldes variiert, beispielsweise durch Drehung des das Magnetfeld erzeugenden Magneten, so wird die Variation der Stärke des Magnetfeldes registriert, wobei der Hall-Sensor ein entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Dabei ist die Hall-Spannung proportional zu der Stärke des Magnetfeldes.The steering angle is determined by using the reverb effect. The Hall effect describes the occurrence of an electrical voltage in a current-carrying conductor, which is located in a stationary magnetic field. The voltage drops perpendicular to both the current flow and the magnetic field direction at the head. So if a Hall sensor flows through a current and placed in a perpendicular magnetic field, it provides an output voltage that is proportional to the product of magnetic field strength and current. If the strength of the magnetic field is varied, for example by rotation of the magnetic field generating magnet, then the variation of the strength of the magnetic field is registered, wherein the Hall sensor emits a corresponding electrical signal. The Hall voltage is proportional to the strength of the magnetic field.

Bei der rotatorischen Magnetfeld-Erfassung wird das Magnetfeld in seine vertikale (By), also in Y-Richtung, und horizontale (Bx), also in X-Richtung, Komponente zerlegt. Der Verlauf der Magnetfeldstärke in X-Richtung bzw. Y-Richtung ist dabei um 90° verschoben. Wie in 2 gezeigt, beschreibt die Magnetfeldstärke in X-Richtung in Abhängigkeit eines Drehwinkels eine Cosinus-Kurve, während die Magnetfeldstärke in Y-Richtung eine Sinus-Kurve beschreibt. Doppelpfeil 10 zeigt eine Rotation an. Aufgrund dieser Verschiebung der zwei Magnetfeldkomponenten um 90° ermöglicht die Bildung des arctan(Bx/By) durch eine Steuereinheit, bei Hall-Sensoren auch IC oder integrated circuit bezeichnet (nicht dargestellt), die Erzeugung eines linearen Signals 12 als Output bzw. Ausgabe, anhand dessen der Lenkwinkel leicht bestimmt werden kann. Dadurch, dass der Lenkwinkel aus den X- und Y-Komponenten der Magnetfeldstärke berechnet werden, werden Messfehler minimiert, so dass auch kleine Lenkwinkel mit hoher Genauigkeit erfasst werden können. Außerdem ist eine Kalibrierung in Geradeausfahrt nicht nötig. Genausowenig muss der Nullpunkt bei einem solchen Lenkwinkelsensor festgelegt werden, da eine relative und keine absolute Varianz der Magnetfeldstärke gemessen wird.In rotary magnetic field detection, the magnetic field is decomposed into its vertical (B y ), ie in the Y direction, and horizontal (B x ), ie in the X direction, component. The course of the magnetic field strength in the X direction or Y direction is shifted by 90 °. As in 2 shown, the magnetic field strength in the X direction as a function of a rotation angle describes a cosine curve, while the magnetic field strength in the Y direction describes a sinusoidal curve. double arrow 10 indicates a rotation. Due to this shift of the two magnetic field components by 90 ° allows the formation of the arctan (B x / B y ) by a control unit, in Hall sensors also called IC or integrated circuit (not shown), the generation of a linear signal 12 as output or output, by means of which the steering angle can be easily determined. The fact that the steering angle is calculated from the X and Y components of the magnetic field strength, measurement errors are minimized, so that even small steering angle can be detected with high accuracy. In addition, calibration in straight-ahead driving is not necessary. Nor does the zero point need to be fixed for such a steering angle sensor, since a relative and not an absolute variance of the magnetic field strength is measured.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004004023 A1 [0004] DE 102004004023 A1 [0004]

Claims (10)

Lenkanordnung für ein Zweirad, die einen Rahmen (6), in dem ein Lenkrohr (5) geführt ist, umfasst, wobei der Rahmen (6) eine Öffnung aufweist, in deren Bereich ein Winkelsensor (3) angeordnet ist, und wobei auf dem Lenkrohr (5) im Bereich der Öffnung an dem Rahmen (6) ein dem Winkelsensor (3) korrespondierendes Bewegungselement angeordnet ist, wobei der Winkelsensor (3) und das Bewegungselement zueinander berührungsfrei sind.Steering assembly for a two-wheeler, which has a frame ( 6 ), in which a steering tube ( 5 ), the frame ( 6 ) has an opening in whose area an angle sensor ( 3 ) is arranged, and wherein on the steering tube ( 5 ) in the region of the opening on the frame ( 6 ) a the angle sensor ( 3 ) is arranged corresponding movement element, wherein the angle sensor ( 3 ) and the moving element are non-contact with each other. Lenkanordnung für ein Zweirad nach Anspruch 1, bei der das Bewegungselement ein Magnet (4) ist.A steering arrangement for a bicycle according to claim 1, wherein the moving element is a magnet ( 4 ). Lenkanordnung für ein Zweirad nach Anspruch 2, bei der der Magnet (4) ein gebogener N/S-polarisierter Magnet ist.A steering arrangement for a bicycle according to claim 2, wherein the magnet ( 4 ) is a bent N / S polarized magnet. Lenkanordnung für ein Zweirad nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Magnet (4) über einen Klemmring (7) kraftschlüssig an das Lenkrohr (5) befestigt ist.A steering assembly for a bicycle according to claim 2 or 3, wherein the magnet ( 4 ) via a clamping ring ( 7 ) non-positively to the steering tube ( 5 ) is attached. Lenkanordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Magnet (4) in eine dafür vorgesehene Aufnahme eingesetzt wird.Steering arrangement according to Claim 2 or 3, in which the magnet ( 4 ) is used in a designated recording. Lenkanordnung für ein Zweirad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Magnet (4) als gekrümmter Stabmagnet ausgebildet ist.Steering arrangement for a bicycle according to one of claims 1 to 5, in which the magnet ( 4 ) is formed as a curved bar magnet. Verfahren zum Erfassen eines Lenkwinkels bei einem Zweirad, insbesondere mit einer Lenkanordnung nach Ansprüchen 1 bis 6.Method for detecting a steering angle in a two-wheeler, in particular with a steering arrangement according to claims 1 to 6. Verfahren zum Erfassen eines Lenkwinkels nach Anspruch 7, bei dem der Hall-Effekt genutzt wird. A method for detecting a steering angle according to claim 7, wherein the Hall effect is used. Verfahren zum Erfassen eines Lenkwinkels nach Anspruch 8, bei dem der Lenkwinkel über die Änderung des Magnetfeldes eines Magneten (4) in Abhängigkeit zur Drehung des Magneten (4) gemessen wird.Method for detecting a steering angle according to Claim 8, in which the steering angle is determined by the change in the magnetic field of a magnet ( 4 ) in dependence on the rotation of the magnet ( 4 ) is measured. Verfahren zum Erfassen eines Lenkwinkels nach Anspruch 9, bei dem das Magnetfeld des Magneten (4) in seine vertikale (By) und horizontale (Bx) Komponente zerlegt und ein lineares Signal durch die Bildung des arctan (Bx/By) erzeugt wird.Method for detecting a steering angle according to claim 9, in which the magnetic field of the magnet ( 4 ) is decomposed into its vertical (B y ) and horizontal (B x ) components and a linear signal is generated by the formation of the arctan (B x / B y ).
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