DE102024207267A1

DE102024207267A1 - Steer-by-wire steering system for determining the position of a steering rod

Info

Publication number: DE102024207267A1
Application number: DE102024207267.2A
Authority: DE
Inventors: Günter Escher; Stefan Kuntz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-07-31
Filing date: 2024-07-31
Publication date: 2026-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfassend eine Lenkstange (10) oder zumindest einen Einzelradsteller sowie ein Sensorsystem (14), wobei das Sensorsystem (14) eine Sendespule (22) und zumindest eine Empfängerspule (24) und einen Sensor umfasst, wobei die Lenkstange (10) einen flächig ausgebildeten, leitfähigen, nicht ferromagnetischen Targetstreifen (12) umfasst, wobei die Lenkstange (10) in axialer Richtung über eine Strecke S beweglich gelagert ist, wobei der Targetstreifen (12) aus der axialen Richtung der Lenkstange (10) um einen Winkel α heraus rotiert zwischen der Lenkstange (10) und dem Sensorsystem (14) angeordnet und mit der Lenkstange (10) starr verbunden ist, wobei die Sendespule (22) dazu eingerichtet ist, durch ein elektrisches Wechselfeldsignal angeregt zu werden, wobei die zumindest eine Empfängerspule (24) dazu eingerichtet ist, ein vom Targetstreifen (12) ausgehendes magnetisches Wechselfeld zu empfangen, wobei der Sensor dazu eingerichtet ist, die in der Empfängerspule (24) induzierten Signale zu messen. The invention relates to a steer-by-wire steering system comprising a steering rod (10) or at least a single-wheel actuator and a sensor system (14), wherein the sensor system (14) comprises a transmitting coil (22) and at least one receiving coil (24) and a sensor, wherein the steering rod (10) comprises a planar, conductive, non-ferromagnetic target strip (12), wherein the steering rod (10) is movably mounted in the axial direction over a distance S, wherein the target strip (12) is arranged between the steering rod (10) and the sensor system (14) rotated out of the axial direction of the steering rod (10) by an angle α and is rigidly connected to the steering rod (10), wherein the transmitting coil (22) is configured to be excited by an alternating electric field signal, wherein the at least one receiving coil (24) is configured to receive an alternating magnetic field emanating from the target strip (12), and wherein the sensor is configured is to measure the signals induced in the receiver coil (24).

Description

Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem und im Speziellen einen Linearsensor zur Positionsbestimmung einer Lenkstange oder eines Einzelradstellers.The invention relates to a steer-by-wire steering system and, in particular, a linear sensor for determining the position of a steering rod or a single wheel actuator.

Stand der TechnikState of the art

Steer-by-Wire-Lenksysteme sind eine fortschrittliche Technologie im Automobilbau, bei der die herkömmliche mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe durch elektronische Steuerungssysteme ersetzt wird. In einem klassischen Lenksystem überträgt eine Lenkstange die Drehbewegung des Lenkrads direkt auf die Räder. Bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem hingegen werden die Bewegungen des Lenkrads durch Sensoren erfasst und als elektrische Signale an einen Steuercomputer übermittelt. Dieser verarbeitet die Signale und steuert mithilfe von Aktuatoren die Bewegung der Räder. Dadurch können Rückmeldung und Lenkunterstützung präzise angepasst werden, was eine bessere Fahrzeugkontrolle und eine individuelle Abstimmung der Lenkcharakteristik ermöglicht.Steer-by-wire steering systems are an advanced automotive technology that replaces the traditional mechanical connection between the steering wheel and steering gear with electronic control systems. In a conventional steering system, a steering rod transmits the rotational movement of the steering wheel directly to the wheels. In a steer-by-wire system, however, the movements of the steering wheel are detected by sensors and transmitted as electrical signals to a control computer. This computer processes the signals and uses actuators to control the movement of the wheels. This allows for precise adjustment of feedback and steering assistance, resulting in improved vehicle control and individual customization of the steering characteristics.

Der grundsätzliche Aufbau eines Steer-by-Wire-Lenksystems umfasst mehrere wesentliche Komponenten. Zunächst gibt es Sensoren am Lenkrad, die Drehwinkel und Drehmoment erfassen. Diese Informationen werden an einen zentralen Steuerrechner weitergeleitet, der die gewünschte Fahrtrichtung und - dynamik berechnet. Die Steuerbefehle werden anschließend an elektrische Aktuatoren weitergegeben, die die Räder entsprechend positionieren. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist das Feedback-System, das dem Fahrer eine realistische Rückmeldung über die Fahrbahnzustände vermittelt, indem es künstliche Kräfte auf das Lenkrad zurück überträgt.The basic structure of a steer-by-wire steering system comprises several essential components. First, there are sensors on the steering wheel that detect the angle of rotation and torque. This information is transmitted to a central control computer, which calculates the desired driving direction and dynamics. The control commands are then passed on to electric actuators that position the wheels accordingly. Another important component is the feedback system, which provides the driver with realistic feedback about the road conditions by transmitting artificial forces back to the steering wheel.

Ein besonderes Problem bei Steer-by-Wire-Lenksystemen ist die Bestimmung der genauen Position der Lenkstange oder der Einzelradsteller nach einem Neustart des Fahrzeugs. Während bei einem mechanischen System die Position der Lenkstange physisch durch ihre Verbindung zu den Rädern vorgegeben ist, muss bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem die Position nach dem Einschalten elektronisch ermittelt werden. Dies kann herausfordernd sein, da Sensoren und Steuergeräte initial keine genaue Information über die Radstellung haben.A particular challenge with steer-by-wire steering systems is determining the precise position of the steering column or individual wheel actuators after the vehicle has restarted. While in a mechanical system the position of the steering column is physically determined by its connection to the wheels, in a steer-by-wire system the position must be determined electronically after the engine is switched on. This can be challenging because sensors and control units initially lack precise information about the wheel positions.

Sensoren, die die Position der Lenkstange über die Rotation des Lenksystemantriebs ermitteln, sind nicht eindeutig. Das Problem der Mehrdeutigkeit kann mit einem Zählsystem gelöst werden, das die Anzahl der Rotationen des Antriebs mitzählt und daraus die exakte Stellung der Lenkstange ermittelt. Wenn das Fahrzeug jedoch ausgeschaltet ist, funktioniert der Zähler nicht. Bewegt sich die Lenkstange, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist, beispielsweise weil die Räder in einer Werkstatt beim Heben des Fahrzeugs auf eine Hebebühne bewegt werden, wird der gespeicherte Zählerwert wertlos, da er nicht länger die korrekte Position der Lenkstange angibt.Sensors that determine the steering column's position via the rotation of the steering system actuator are not unambiguous. This ambiguity can be solved with a counter system that tracks the number of actuator rotations and uses this data to calculate the exact steering column position. However, the counter is inoperative when the vehicle is switched off. If the steering column moves while the vehicle is off—for example, because the wheels are moved during vehicle lift work in a workshop—the stored counter value becomes invalid because it no longer reflects the correct steering column position.

Deswegen ist es wichtig, ein System zur Positionsbestimmung der Lenkstange zu verwenden, das eine eindeutige Linearwegmessung ermöglicht.Therefore, it is important to use a system for determining the position of the steering rod that enables unambiguous linear path measurement.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren und ein entsprechendes Sensorsystem für eine Lenkung eines Fahrzeugs vorzuschlagen, mit dem die Positionsbestimmung der Lenkstange oder der Einzelradsteller eindeutig ist.The invention is therefore based on the objective of proposing a measuring method and a corresponding sensor system for a vehicle steering system with which the position determination of the steering rod or the individual wheel actuators is unambiguous.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.The problem is solved by the subject matter of the independent claims.

Im Folgenden wird der Begriff Lenkstange synonym für Lenkstangen im eigentlichen Sinne, das heißt, zur Lenkung zweier Räder, oder im Sinne eines Einzelradstellers, das heißt, zur Lenkung eines einzelnen Rads verwendet. Die Begriffe sind daher austauschbar.In the following, the term "steering rod" is used synonymously for steering rods in the strict sense, that is, for steering two wheels, or in the sense of a single-wheel steering rod, that is, for steering a single wheel. The terms are therefore interchangeable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfassend eine Lenkstange oder zumindest einen Einzelradsteller sowie ein Sensorsystem.According to a first aspect of the invention, this problem is solved by a steer-by-wire steering system comprising a steering rod or at least a single wheel actuator and a sensor system.

In Fahrzeugen mit Einzelradlenkungen werden anstelle von Lenkstangen Einzelradsteller verwendet, auf die die oben beschriebenen Probleme bei der Positionsbestimmung ebenso zutreffen. Das mit dieser Erfindung präsentierte Messprinzip kann mit Lenkstangen und Einzelradsteller gleichermaßen ausgeführt werden. Die Begriffe sind im Rahmen dieser Erfindung daher austauschbar.In vehicles with independent wheel steering, individual wheel actuators are used instead of steering rods, and the position determination problems described above also apply to these actuators. The measuring principle presented in this invention can be implemented with both steering rods and individual wheel actuators. Therefore, the terms are interchangeable within the scope of this invention.

Das Sensorsystem umfasst eine Sendespule und zumindest eine Empfängerspule und einen Sensor. Die Lenkstange umfasst einen flächig ausgebildeten, leitfähigen, nicht ferromagnetischen Targetstreifen.The sensor system comprises a transmitting coil and at least one receiving coil and a sensor. The steering rod includes a flat, conductive, non-ferromagnetic target strip.

Der Targetstreifen ist vorzugsweise fest mit der Lenkstange verbunden. Er kann beispielsweise aufgeklebt, aufgeschweißt oder mittels eines form- oder kraftschlüssigen Mechanismus mit der Lenkstange verbunden sein.The target strip is preferably permanently attached to the handlebar. It can, for example, be glued, welded, or connected to the handlebar by means of a positive-locking or force-locking mechanism.

Die Lenkstange ist in axialer Richtung über eine Strecke S beweglich gelagert, wobei der Targetstreifen aus der axialen Richtung der Lenkstange um einen Winkel α heraus rotiert zwischen der Lenkstange und dem Sensorsystem angeordnet und mit der Lenkstange starr verbunden ist.The steering rod is mounted to be movable in the axial direction over a distance S, with the target strip being arranged between the steering rod and the sensor system, rotated out of the axial direction of the steering rod by an angle α, and rigidly connected to the steering rod.

Die Sendespule ist dazu eingerichtet, durch ein elektrisches Wechselfeldsignal angeregt zu werden. Die zumindest eine Empfängerspule ist dazu eingerichtet, ein vom Targetstreifen ausgehendes magnetisches Wechselfeldsignal zu empfangen. Der Sensor ist dazu eingerichtet, die in der Empfängerspule induzierten Signale zu messen.The transmitting coil is configured to be excited by an alternating electric field signal. At least one receiving coil is configured to receive an alternating magnetic field signal emanating from the target strip. The sensor is configured to measure the signals induced in the receiving coil.

Das Sensorsystem ist vorzugsweise fest mit einem Referenzrahmen, insbesondere einem Lenksystemgehäuse und/oder der Karosserie verbunden, sodass die zu ermittelnde Position der Lenkstange stets relativ zum Fahrzeug gemessen wird.The sensor system is preferably permanently connected to a reference frame, in particular a steering system housing and/or the body, so that the position of the steering rod to be determined is always measured relative to the vehicle.

Im Betrieb bewegt sich die Lenkstange unter dem Sensorsystem hindurch. Bei dieser Bewegung wandert der Überlappbereich des Sensorsystems mit dem Targetstreifen innerhalb der von dem Sensorsystem erfassbaren Fläche. Das heißt, je nach Position der Lenkstange, befindet sich der Bereich des Targetstreifens unter dem Sensorsystem und insbesondere unter der Sendespule an einer anderen Position.During operation, the steering rod moves beneath the sensor system. As this movement occurs, the overlap area of the sensor system with the target strip shifts within the area detectable by the sensor system. This means that, depending on the position of the steering rod, the area of the target strip beneath the sensor system, and particularly beneath the transmitting coil, is located in a different position.

Die Sendespule wird mit einem elektrischen Wechselfeld angeregt und erzeugt ein dementsprechendes Magnetfeld. Dieses Magnetfeld induziert im Targetsreifen Wirbelströme, die ihrerseits wiederum magnetische Antwort-Wechselfelder erzeugen. Die Empfängerspule ist dazu ausgebildet, die vom Targetstreifen generierten Felder zu empfangen. Daher ist es wichtig, dass der Targetstreifen aus einem flächig ausgebildeten, leitfähigen, aber nicht ferromagnetischen Material besteht.The transmitting coil is excited by an alternating electric field and generates a corresponding magnetic field. This magnetic field induces eddy currents in the target strip, which in turn generate their own alternating magnetic response fields. The receiving coil is designed to receive the fields generated by the target strip. Therefore, it is important that the target strip consists of a flat, conductive, but non-ferromagnetic material.

Die Anregungsfrequenz der Sendespule beträgt vorzugsweise 3 MHz bis 5 MHz. Die Frequenz sollte so gewählt werden, dass die Bewegung des Targetstreifens bzw. der Lenkstange unter dem Sensorsystem vergleichsweise langsam zur Anregungsfrequenz ist.The excitation frequency of the transmitting coil is preferably 3 MHz to 5 MHz. The frequency should be chosen so that the movement of the target strip or the steering rod under the sensor system is comparatively slow relative to the excitation frequency.

Mit nur einer Empfängerspule kann als Antwort eine Spannungsamplitude erfasst werden, die durch die Antwortfelder in der Empfängerspule induziert werden. Die Amplitude ist abhängig von der Position des Teils des Targetstreifens, der sich unter dem Sensorsystem und insbesondere unter der wenigstens einen Empfängerspule befindet. Da sich dieser Bereich bei der Bewegung der Lenkstange unter dem Sensorsystem verschiebt, variiert auch die gemessene Amplitude des Antwortsignals in Abhängigkeit von der Position. Aus diesem Zusammenhang kann die Position der Lenkstange eindeutig ermittelt werden.With just one receiver coil, a voltage amplitude induced by the response fields in the receiver coil can be detected as a response. The amplitude depends on the position of the portion of the target strip located beneath the sensor system, and in particular beneath the at least one receiver coil. Since this area shifts beneath the sensor system when the handlebar moves, the measured amplitude of the response signal also varies depending on its position. From this relationship, the position of the handlebar can be uniquely determined.

Das von der Empfängerspule empfangene magnetische Antwort-Wechselfeldsignal wird demoduliert. Da die verwendeten Parameter, insbesondere die Anregungsfrequenz, die Impedanz des Targetstreifens und vorzugsweise der Luftspalt zwischen dem Sensor und dem Targetstreifen, konstant oder nahezu konstant sind, kann aus der Amplitude des empfangenen Signals die Position des Targetstreifens unter dem Sensor, bzw. unter der Empfängerspule ermittelt werden.The alternating magnetic response signal received by the receiver coil is demodulated. Since the parameters used, in particular the excitation frequency, the impedance of the target strip, and preferably the air gap between the sensor and the target strip, are constant or nearly constant, the position of the target strip under the sensor or under the receiver coil can be determined from the amplitude of the received signal.

In einer Ausführungsform kann eine Referenzfunktion verwendet werden, mit der die Position der Lenkstange aus dem, von der wenigstens einen Empfängerspule empfangenen Signal ermittelt wird.In one embodiment, a reference function can be used to determine the position of the steering rod from the signal received by the at least one receiver coil.

Damit ist die Positionsbestimmung der Lenkstange in dem hier beschriebenen Lenksystem eindeutig, wodurch die Erfindung die ihr gestellte Aufgabe löst.This ensures that the position of the steering rod in the steering system described here is unambiguous, thus the invention solves the problem it was given.

In einer Ausführungsform umfasst die Lenkstange oder der zumindest eine Einzelradsteller einen ausgefrästen Bereich, wobei der Targetstreifen in dem ausgefrästen Bereich positioniert ist.In one embodiment, the steering rod or the at least one single-wheel adjuster comprises a milled area, wherein the target strip is positioned in the milled area.

Bevorzugt ist der Targetstreifen so angeordnet, dass er aus dem ausgefrästen Bereich nicht herausragt und/oder aus Sicht des Sensorsystems mit der Lenkstange fluchtet.Preferably, the target strip is arranged so that it does not protrude from the milled area and/or is aligned with the steering rod from the perspective of the sensor system.

Die Positionierung des Targetstreifens in dem ausgefrästen Bereich der Lenkstange ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass sich die Lenkstange mit dem Targetstreifen ungehindert unter dem Sensorsystem hindurch und gegebenenfalls an weiteren Komponenten des Lenksystems vorbeibewegen kann. Besonders bevorzugt verbirgt sich der Targetstreifen innerhalb des Profils der Lenkstange, sodass er im Querschnitt nicht über die runde Grundform der Lenkstange hinausragt.Positioning the target strip in the milled area of the steering rod advantageously allows the steering rod with the target strip to move unhindered under the sensor system and, if necessary, past other components of the steering system. Particularly preferably, the target strip is concealed within the profile of the steering rod, so that its cross-section does not protrude beyond the round shape of the steering rod.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein ausgefräster Bereich auf der Lenkstange mit einer Breite von mindestens 10 mm herausgestellt. Diese Breite ermöglicht einen Winkel α, der eine besonders genaue Messung der Position der Lenkstange ermöglicht.A milled-out area on the handlebar with a width of at least 10 mm has proven particularly advantageous. This width allows for an angle α that enables a particularly precise measurement of the handlebar's position.

In einer Ausführungsform hat die Lenkstange einen Durchmesser D und wobei der Winkel α kleiner oder gleich arctan(D/S) ist.In one embodiment, the steering rod has a diameter D and the angle α is less than or equal to arctan(D/S).

Der Winkel α ist grundsätzlich so groß wie möglich zu wählen, sodass die Änderung der Position des Überlappbereichs zwischen Sensor und Targetstreifen sich über die Bewegungsstrecke S maximal ändert. Je größer α ist, desto kleiner ist die Messtoleranz und damit, desto größer die Messgenauigkeit. Alpha kann im Übrigen positiv oder negativ sein. Das Vorzeichen bestimmt, ob der Targetstreifen nach links oder nach rechts um α verdreht auf der Lenkstange angeordnet ist.The angle α should generally be chosen to be as large as possible so that the change in the position of the overlap area between sensor and target stripe is distributed over the movement distance S maxi The value of α changes. The larger α is, the smaller the measurement tolerance and therefore the greater the measurement accuracy. Alpha can be positive or negative. The sign determines whether the target strip is rotated left or right by α on the handlebar.

Der Winkel α ist jedoch in dieser Ausführungsform dadurch begrenzt, dass der Targetstreifen aus Sicht des Sensorsystems nicht oder zumindest nicht wesentlich über die Lenkstange herausragt. Im Grenzfall wird die gesamte Breite der Lenkstange, das heißt, ihr Durchmesser D genutzt. Da sich der Targetstreifen über die Länge der Strecke S erstreckt, ergibt sich daraus der Grenzwinkel arctan(D/S).However, in this embodiment, the angle α is limited because, from the perspective of the sensor system, the target strip does not protrude beyond the handlebar, or at least not significantly. In the limiting case, the entire width of the handlebar, i.e., its diameter D, is used. Since the target strip extends over the length of the segment S, the limiting angle is arctan(D/S).

Vorzugsweise wird der Winkel α möglichst groß gewählt, um eine möglichst gute Sensitivität des Ausgangssignals in Bezug auf die lineare Bewegung der Lenkstange zu erreichen, sodass der Targetstreifen an den beiden Enden des Wegmessbereichs die vordere, bzw. hintere Kante der Abfräsung der Lenkstange gerade so berührt.Preferably, the angle α is chosen to be as large as possible in order to achieve the best possible sensitivity of the output signal with respect to the linear movement of the steering rod, so that the target strip at both ends of the displacement measuring range just touches the front and rear edges of the milled section of the steering rod.

In einer Ausführungsform hat die flächig ausgebildete Seite des Targetstreifens eine Länge L und eine Breite B, wobei die Wicklungen der Sendespule und die Wicklungen der wenigstens einen Empfängerspule parallel zur Länge L und zur Breite B des flächigen Targetstreifens verlaufen.In one embodiment, the planar side of the target strip has a length L and a width B, wherein the windings of the transmitting coil and the windings of the at least one receiver coil run parallel to the length L and the width B of the planar target strip.

Die Sendespule erzeugt ein Magnetfeld, das den Targetstreifen möglichst senkrecht treffen soll, um dort möglichst starke Wirbelströme zu induzieren. Idealerweise sind die Windungen der Sendespule daher senkrecht zur Oberflächennormalen des Targetstreifens ausgerichtet.The transmitting coil generates a magnetic field that should strike the target strip as perpendicularly as possible in order to induce the strongest possible eddy currents. Ideally, the windings of the transmitting coil are therefore aligned perpendicular to the surface normal of the target strip.

Die induzierten Wirbelströme fließen in der Oberfläche des Targetrstreifens. Die sich dabei bewegenden Ladungen erzeugen wiederum Magnetfelder, die aus der Oberfläche des Targetstreifens herausragen. Diese Magnetfelder werden von der zumindest einen Empfängerspule detektiert. Aufgrund der Ausrichtung der Magnetfelder sind die Windungen der zumindest einen Empfängerspule ebenfalls parallel zur Oberfläche des Targetstreifens und ausgerichtet.The induced eddy currents flow in the surface of the target strip. The moving charges in turn generate magnetic fields that protrude from the surface of the target strip. These magnetic fields are detected by at least one receiver coil. Due to the orientation of the magnetic fields, the windings of at least one receiver coil are also parallel to and aligned with the surface of the target strip.

In einer Ausführungsform hat die wenigstens eine Empfängerspule eine Wicklungsgeometrie mit wenigstens zwei Perioden, wobei in jeder Periode Bereiche mit einander entgegengesetzten magnetischen Flussrichtungen nebeneinander angeordnet sind.In one embodiment, the at least one receiver coil has a winding geometry with at least two periods, wherein in each period areas with opposite magnetic flux directions are arranged next to each other.

Durch die Anordnung der Bereiche mit einander entgegengesetzten magnetischen Flussrichtungen in zumindest zwei Perioden können Randeffekte, insbesondere Messfehler bei der Positionsbestimmung, ausgeglichen werden.By arranging the areas with opposite magnetic flux directions in at least two periods, edge effects, especially measurement errors in position determination, can be compensated for.

In einer Ausführungsform ist der Targetstreifen unter Verwendung eines Abstandshalters von der Lenkstange oder dem wenigstens einen Einzelradsteller beabstandet, wobei der Abstandshalter aus elektrisch nicht-leitfähigem und/oder nicht-ferromagnetischem Material besteht.In one embodiment, the target strip is spaced away from the steering rod or the at least one single wheel adjuster using a spacer, wherein the spacer is made of electrically non-conductive and/or non-ferromagnetic material.

Das von der Sendespule erzeugte Wechselfeld kann unter Umständen Wirbelströme in der Lenkstange induzieren, die wiederum Magnetfelder zurückstrahlen und die Positionsmessung stören können. Durch einen gewissen Abstand zwischen dem Targetstreifen und der Lenkstange kann in vorteilhafter Weise der in die Lenkstange induzierte Strom verringert werden. Damit der Abstandshalter selbst nicht Magnetfelder zurückstrahlt, sollte er aus einem nichtleitfähigen und/oder nicht-ferromagnetischen Material bestehen.The alternating field generated by the transmitting coil can potentially induce eddy currents in the steering column, which in turn can reflect magnetic fields and interfere with position measurement. Maintaining a certain distance between the target strip and the steering column can advantageously reduce the current induced in the steering column. To prevent the spacer itself from reflecting magnetic fields, it should be made of a non-conductive and/or non-ferromagnetic material.

In einer Ausführungsform ist der Sensor über eine Steckverbindung mit einem Steuersystem zum Auslesen der Sensordaten verbindbar ausgebildet.In one embodiment, the sensor is designed to be connected to a control system for reading the sensor data via a plug connection.

Bauartbedingt ist die Messgenauigkeit des Sensors anfällig für Bewegungen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lenkstange. Der Einfluss von Vibrationen oder Kräften auf den Sensor und das gesamte Sensorsystem kann verringert werden, indem äußere Systeme von dem Sensorsystem entkoppelt werden. Der Sensor ist daher vorzugsweise nicht direkt, sondern über einen Steckverbinder mit einem Auswertungssystem verbunden.Due to its design, the sensor's measurement accuracy is susceptible to movements perpendicular to the steering column's direction of movement. The influence of vibrations or forces on the sensor and the entire sensor system can be reduced by decoupling external systems from the sensor system. Therefore, the sensor is preferably not connected directly to an evaluation system, but rather via a connector.

In einer Ausführungsform ist das Sensorsystem mit einem Rückstellelement, insbesondere mit einer Andruckfeder, an die Lenkstange oder dem wenigstens einen Einzelradsteller angepresst.In one embodiment, the sensor system is pressed against the steering rod or the at least one single wheel adjuster by means of a return element, in particular a pressure spring.

Die Genauigkeit des Sensors und der Positionsbestimmung steigt, wenn die relative Position zwischen dem Sensorsystem und der Lenkstange allein durch die Bewegung der Lenkstange aufgrund der Lenkbewegung bestimmt wird. Effekte wie Vibrationen oder andere äußere Effekte können verringert werden, wenn das Sensorsystem an die Lenkstange angedrückt wird. Diese Aufgabe kann ein Rückstellelement erfüllen.The accuracy of the sensor and its position determination increases when the relative position between the sensor system and the steering column is determined solely by the movement of the steering column due to steering input. Effects such as vibrations or other external influences can be reduced by pressing the sensor system against the steering column. This task can be accomplished with a return spring.

In einer Ausführungsform umfasst das Sensorsystem zwei Empfängerspulen.In one embodiment, the sensor system comprises two receiver coils.

Die Verwendung von zwei Empfängerspulen ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform, da diese in vorteilhafter Weise die Genauigkeit der Positionsbestimmung deutlich erhöhen kann. In einer weiteren Ausführungsform sind die Empfängerspulen mit umgekehrten Windungsgeometrien angeordnet.The use of two receiver coils is a particularly preferred embodiment, as this can advantageously increase the accuracy of the position determination considerably. In another embodiment, the receiver coils are arranged with reversed winding geometries.

Zur Auswertung mit zwei Empfängerspulen muss nicht die Amplitude der gemessenen Signale verwendet werden. Stattdessen kann aus der Phasenverschiebung der mit den Empfängerspulen gemessenen Signale und unter Verwendung der arctan2-Funktion ebenfalls die Position des Targetstreifens unter dem Sensorsystem ermittelt werden, aus der wiederum die Position der Lenkstange ableitbar ist. Diese Ausführungsform zeigt eine höhere Robustheit gegenüber Schwankungen und Messfehlern, dass diese die Ergebnisse beider Spulen gleichermaßen betreffen und sich so herausrechnen lassen.For evaluation with two receiver coils, it is not necessary to use the amplitude of the measured signals. Instead, the position of the target strip under the sensor system can also be determined from the phase shift of the signals measured with the receiver coils and using the arctangent function. From this, the position of the steering column can then be derived. This embodiment exhibits greater robustness against fluctuations and measurement errors, as these affect the results of both coils equally and can thus be factored out.

In einer Ausführungsform umfassen die wenigstens eine Empfängerspule mindestens zwei elektrisch in Reihe geschaltete Windungen und/oder die Sendespule mindestens zwei auf unterschiedlichen Lagen eines Schaltungsträgers angeordnete und elektrisch in Reihe geschaltete Windungen. In one embodiment, the at least one receiver coil comprises at least two electrically connected windings in series and/or the transmitting coil comprises at least two windings arranged on different positions of a circuit carrier and electrically connected in series.

In vorteilhafter Weise bewirkt die höhere Windungszahl, dass die Spulen eine höhere Amplitude bei kleinem Bauraum detektieren können. Daher können höhere Windungszahlen das Signal-zu-Rauschverhältnis verbessern und/oder den Bauraum verkleinern.The higher number of turns advantageously allows the coils to detect a higher amplitude in a smaller installation space. Therefore, a higher number of turns can improve the signal-to-noise ratio and/or reduce the required installation space.

In einer Ausführungsform umschließt die Sendespule die wenigstens eine Empfängerspule.In one embodiment, the transmitting coil surrounds the at least one receiving coil.

Die Anordnung der Sendespule um die Empfängerspule oder die Empfängerspulen herum hat mehrere Vorteile. Einerseits ist das vom Target emittierte magnetische Antwort-Wechselfeld aufgrund der Wirbelströme außerhalb des angeregten Gebiets, das heißt, außerhalb des Bereichs um die Sendespule herum, praktisch nicht messbar. Andererseits wird der Bauraum im Inneren der Sendespule genutzt und so optimiert, sodass der Sensor insgesamt kompakt gehalten werden kann.Arranging the transmitting coil around the receiving coil(s) offers several advantages. Firstly, the alternating magnetic response field emitted by the target is practically undetectable due to eddy currents outside the excited region, i.e., outside the area around the transmitting coil. Secondly, the space inside the transmitting coil is utilized and optimized, allowing the sensor to be kept compact overall.

In einer Ausführungsform weisen die Windungen der Sendespule eine rechteckige Grundform auf, wobei zwei Seiten der Windungen um den Winkel α aus der axialen Richtung der Lenkstange heraus angeordnet sind. Alternativ sind zwei Seiten der Windungen parallel zur Bewegungsrichtung der Lenkstange angeordnet.In one embodiment, the windings of the transmitting coil have a rectangular shape, with two sides of the windings arranged at an angle α outwards from the axial direction of the steering rod. Alternatively, two sides of the windings are arranged parallel to the direction of movement of the steering rod.

Eine rechteckige Grundform ist eine Form, bei der die Seiten einen Winkel von 90° einschließen. Damit ist nicht notwendigerweise gemeint, dass die Ecken spitz sein müssen. Es ist möglich und dem Erfindungsgedanken nicht entgegenstehend, die Ecken der Sendespule abzurunden.A rectangular shape is one in which the sides form a 90° angle. This does not necessarily mean that the corners must be pointed. It is possible, and does not contradict the inventive concept, to round off the corners of the transmitting coil.

In der ersten Alternative ist vorzugsweise das gesamte Sensorsystem an dem Targetstreifen ausgerichtet, sodass stets ein rechteckiger Bereich des Targetstreifens innerhalb der Sendespule liegt. Durch diese Anordnung des Sensorsystems kann ein Linearitätsfehler beim Auslesen des Antwort-Wechselfelds reduziert werden.In the first alternative, the entire sensor system is preferably aligned with the target strip so that a rectangular area of the target strip is always within the transmitting coil. This arrangement of the sensor system reduces linearity errors when reading the response alternating field.

In der Alternative ist das Sensorsystem an der Bewegungsrichtung der Lenkstange ausgerichtet. Durch diese Anordnung wird der benötigte Bauraum für das Sensorsystem minimiert, wodurch das Lenksystem insgesamt kleiner und kompakter gestaltet werden kann.Alternatively, the sensor system is aligned with the direction of movement of the steering rod. This arrangement minimizes the installation space required for the sensor system, allowing the steering system to be designed smaller and more compact overall.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Sensorsystem für ein Steer-by-Wire-Lenksystem, wie voranstehend beschrieben.In another aspect, the invention relates to a sensor system for a steer-by-wire steering system, as described above.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer absoluten Position einer Lenkstange in einem Steer-by-Wire-Lenksystem wie voranstehend beschrieben, wobei das Verfahren umfasst:

- Anlegen eines elektrischen Wechselfeldsignals an die Sendespule;
- Empfangen eines magnetischen Wechselfeldsignals mit der wenigstens einen Empfängerspule;
- Ermitteln der Position der Lenkstange aus dem empfangenen Wechselfeldsignal.

In another aspect, the invention relates to a method for measuring an absolute position of a steering rod in a steer-by-wire steering system as described above, wherein the method comprises:

- Applying an alternating electric field signal to the transmitting coil;
- Receiving a magnetic alternating field signal with at least one receiver coil;
- Determining the position of the steering column from the received alternating field signal.

Die Position der Lenkstange kann aus der Amplitude des empfangenen Signals ermittelt werden, wie bereits oben erläutert.The position of the steering column can be determined from the amplitude of the received signal, as explained above.

In einer Ausführungsform umfasst das Sensorsystem eine zweite Empfängerspule, wobei Verfahren ferner umfasst:

- Empfangen eines zweiten magnetischen Wechselfeldsignals mit der zweiten Empfängerspule;
- Ermitteln eines Winkels φ basierend auf dem magnetischen Wechselfeldsignal der ersten Empfängerspule und dem magnetischen Wechselfeldsignal der zweiten Empfängerspule; und
- wobei die Position der Lenkstange ferner aus dem zweiten Wechselfeldsignal und/oder aus dem Winkel φ ermittelt wird.

In one embodiment, the sensor system comprises a second receiver coil, the method further comprising:

- Receiving a second alternating magnetic field signal with the second receiver coil;
- Determining an angle φ based on the alternating magnetic field signal of the first receiver coil and the alternating magnetic field signal of the second receiver coil; and
- where the position of the steering rod is further determined from the second alternating field signal and/or from the angle φ.

In vorteilhafter Weise kann über die Winkelermittlung die Position der Lenkstange präziser ermittelt werden als allein aus der Signalamplitude.Advantageously, the position of the steering rod can be determined more precisely by measuring the angle than from the signal amplitude alone.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcode, um ein Verfahren wie voranstehend beschrieben auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird und/oder einen computerlesbaren Datenträger mit Programmcode eines Computerprogramms, um ein Verfahren wie voranstehend beschrieben auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.In another aspect, the invention relates to a computer program with program code to perform a method as described above. to execute when the computer program is run on a computer and/or a computer-readable data carrier containing program code of a computer program to execute a procedure as described above when the computer program is run on a computer.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System zum Messen einer absoluten Position einer Lenkstange in einem Steer-by-Wire-Lenksystem wie voranstehend beschrieben, wobei das System ausgebildet ist, das oben genannte Verfahren auszuführen.In another aspect, the invention relates to a system for measuring an absolute position of a steering rod in a steer-by-wire steering system as described above, wherein the system is configured to perform the above-mentioned method.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Steer-by-Wire-Lenksystem, ein Sensorsystem für ein Lenksystem, ein Verfahren zum Messen der absoluten Position der Lenkstange, ein Computerprogramm, ein Datenträger mit Programmcode sowie ein System zum Messen der absoluten Position der Lenkstange angegeben werden.In summary, the present invention provides a steer-by-wire steering system, a sensor system for a steering system, a method for measuring the absolute position of the steering rod, a computer program, a data carrier with program code, and a system for measuring the absolute position of the steering rod.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described configurations and training programs can be combined in any way desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung.Further possible embodiments, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described previously or subsequently with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, in conjunction with the description, serve to explain the principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the aforementioned advantages become apparent with reference to the drawings. The elements depicted in the drawings are not necessarily shown to scale.

Es zeigen:

1 perspektivisch einen Abschnitt einer Lenkstange mit einem Targetstreifen und einem Sensorsystem;
2 die Wicklungsstruktur einer Ausführungsform eines Sensorsystems; und
3a-3f schematisch zwei mögliche Anordnungen des Sensorsystems in Relation zum Targetstreifen und zur Bewegungsrichtung der Lenkstange.

They show:

1 in perspective a section of a steering rod with a target strip and a sensor system;
2 the winding structure of an embodiment of a sensor system; and
3a-3f schematically, two possible arrangements of the sensor system in relation to the target strip and the direction of movement of the steering rod.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, identical reference symbols denote identical or functionally equivalent elements, parts or components, unless otherwise stated.

1 zeigt einen Abschnitt eines Steer-by-Wire-Lenksystems mit einer Lenkstange 10, einem Targetstreifen 12 und einem Sensorsystem 14. 1 shows a section of a steer-by-wire steering system with a steering rod 10, a target strip 12 and a sensor system 14.

Die Lenkstange 10 hat einen ausgefrästen Bereich 16. Der Targetstreifen 12 ist innerhalb des ausgefrästen Bereichs 16 angeordnet, sodass der Targetstreifen 12 aus Sicht des Sensorsystems 12 nicht über die Lenkstange 10 hinausragt.The steering rod 10 has a milled area 16. The target strip 12 is arranged within the milled area 16, so that the target strip 12 does not protrude beyond the steering rod 10 from the point of view of the sensor system 12.

Der Targtstreifen 12 ist schräg im ausgefrästen Bereich 16 angeordnet, sodass sich der Targetstreifen 12 über die Strecke S oder die Länge des ausgefrästen Bereichs 16 auch über dessen gesamte Breite B erstreckt. Wie bei einer Funktion ist jeder Position der Lenkstange ein Wert des empfangenen Antwort-Wechselfeldsignals zugeordnet.The target strip 12 is arranged obliquely in the milled area 16, such that the target strip 12 extends over the distance S or the length of the milled area 16, and also over its entire width B. As with a function, each position of the steering rod is assigned a value of the received response alternating field signal.

Der Mittelpunkt des Bereichs des Targetstreifens 12, der sich unter dem Sensorsystem 14 befindet, kann als stetig wachsende lineare Funktion der Position s betrachtet werden, wobei s in einem Intervall [0, S] liegt. $f (s) = a s + b$ The center point of the area of the target strip 12 located under the sensor system 14 can be considered as a continuously increasing linear function of the position s, where s lies in an interval [0, S]. $f (s) = a s + b$

Für jeden Wert von f(s) gibt es einen bestimmten Wert, der aus dem Antwort-Wechselfeldsignal ermittelt werden kann. Aus der Umkehrbarkeit dieser Zusammenhänge kann aus dem Antwort-Wechselfeldsignal die Position der Lenkstange ermittelt werden.For each value of f(s), there is a specific value that can be determined from the response alternating field signal. From the reversibility of these relationships, the position of the steering rod can be determined from the response alternating field signal.

Das Sensorsystem 14 bestimmt aus der relativen Position zwischen sich und dem Targestreifen 12 die Position der Lenkstange 10. Dabei kommt es insbesondere auf die Position senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lenkstange 10 an. Für das Sensorsystem 14 kann eine Fehlbestimmung dieser Relativposition genauso wie eine Verschiebung des Targetstreifens 12 in Bewegungsrichtung der Lenkstange 10 aussehen. Es ist daher wichtig, dass die Relativposition zwischen dem Sensorsystem 14 und dem Targetstreifen 12 möglichst genau ist. Das Sensorsystem 14 umfasst in der dargestellten Ausführungsform dafür zwei bauliche Maßnahmen.The sensor system 14 determines the position of the steering rod 10 from the relative position between itself and the target strip 12. The position perpendicular to the direction of movement of the steering rod 10 is particularly important. For the sensor system 14, an incorrect determination of this relative position can appear just as if the target strip 12 were displaced in the direction of movement of the steering rod 10. It is therefore crucial that the relative position between the sensor system 14 and the target strip 12 is as accurate as possible. In the illustrated embodiment, the sensor system 14 incorporates two structural features to achieve this.

Das Sensorsystem 14 ist mit einem Rückstellelement, welches hier als Andruckfeder 18 ausgebildet ist, an die Lenkstange 10 angepresst. Dabei sollte vorzugsweise die Bewegung der Lenkstange 10 entlang ihrer Längsachse unter dem Sensorsystem 14 hinweg nicht beeinträchtigt werden. Die Bewegung senkrecht dazu sollte allerdings möglichst vollständig vermieden werden. Dies kann beispielsweise mit einer (hier nicht gezeigten) Führungseinrichtung oder Beschichtung der Kontaktflächen erfolgen.The sensor system 14 is pressed against the steering rod 10 by a return element, which here is designed as a pressure spring 18. The movement of the steering rod 10 along its longitudinal axis should preferably be controlled by the sensor system. The movement across 14 should not be affected. However, movement perpendicular to it should be avoided as completely as possible. This can be achieved, for example, with a guide device (not shown here) or a coating of the contact surfaces.

Die zweite Maßnahme zur Reduktion des Messfehlers ist die Verbindung des Sensorsystems 14 mit einer Auswertungs-, Rechen- oder Steuereinheit. Damit ein Kabel keinen Zug und damit keine Eigenbewegung auf das Sensorsystem überträgt, kann der Sensor über einen Steckverbinder 20 mit der Steuereinheit verbunden werden. Der Steckverbinder ist vorzugsweise mit dem Lenkstangengehäuse, nicht aber direkt mit dem Sensorsystem 14 verbunden. Vorteilhaft ist eine Verbindung des Sensorsystems 14 mit mindestens einem flexiblen biege- und torsionselastischen Kabel, sodass Bewegungen entkoppelt werden.The second measure for reducing measurement error is connecting the sensor system 14 to an evaluation, computing, or control unit. To prevent the cable from transmitting tension and thus any movement to the sensor system, the sensor can be connected to the control unit via a connector 20. The connector is preferably connected to the steering column housing, but not directly to the sensor system 14. It is advantageous to connect the sensor system 14 with at least one flexible, bend- and torsionally elastic cable, so that movements are decoupled.

In einer Ausführungsform kann der Sensor drahtlos mit einer Steuereinheit gekoppelt sein, sodass auch der Steckverbinder 20 nicht notwendig ist. In one embodiment, the sensor can be wirelessly coupled to a control unit, so that the connector 20 is also not necessary.

2 zeigt eine beispielhafte Anordnung der Spulen eines erfindungsgemäßen Sensorsystems. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Sensorsystem eine Sendespule 22 und eine Empfängerspule 24. 2 Figure 1 shows an exemplary arrangement of the coils of a sensor system according to the invention. In the illustrated embodiment, the sensor system comprises a transmitting coil 22 and a receiving coil 24.

Die Sendespule 22 umfasst hier drei doppelte Windungen, die einen rechteckigen Bereich umschließen. Diese Sendespule 22 wird mit einem elektrischen Wechselfeldsignal angeregt, sodass sie ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt.The transmitting coil 22 comprises three double turns enclosing a rectangular area. This transmitting coil 22 is excited by an alternating electric field signal, causing it to generate a corresponding magnetic field.

Innerhalb der Windungen der Sendespule 22 ist die Spulenkonfiguration der Empfängerspule 24 angeordnet. Die Windungen der Empfängerspule 24 liegen in derselben Ebene wie die Windungen der Sendespule 22. Dadurch kann das Sensorsystem nah an dem Targetstreifen positioniert werden, wodurch die von der Sendespule im Targetstreifen induzierten Ströme möglichst groß sind, was wiederum ein möglichst starkes Antwort-Wechselfeldsignal für die Empfängerspule 24 zur Folge hat.The coil configuration of the receiver coil 24 is arranged within the windings of the transmitting coil 22. The windings of the receiver coil 24 lie in the same plane as the windings of the transmitting coil 22. This allows the sensor system to be positioned close to the target strip, thereby maximizing the currents induced by the transmitting coil in the target strip, which in turn results in the strongest possible response alternating field signal for the receiver coil 24.

Die Windungen der Empfängerspule 24 beschreiben in Näherung zwei übereinanderliegende Achten, sodass sich der magnetische Fluss in den benachbarten Achter-Bäuchen aufheben würde. Die Achter-Struktur wiederholt sich in zwei Perioden, sodass zwei Achten übereinander angeordnet sind. Für die Empfängerspule 24 lässt sich so eine Erstreckungsrichtung 26 definieren. In einer Ausführungsform mit zwei Empfängerspulen 24 sind die Erstreckungsrichtungen 26 vorzugsweise einander entgegengesetzt angeordnet. Vorteilhaft basiert die Grundform der Perioden der Empfängerspulen auf einer Sinus- bzw. Kosinusfunktion.The windings of the receiver coil 24 approximately describe two superimposed figure-eights, such that the magnetic flux in the adjacent antinodes of the figure-eights would cancel each other out. The figure-eight structure repeats in two periods, so that two figure-eights are arranged one above the other. A direction of extension 26 can thus be defined for the receiver coil 24. In an embodiment with two receiver coils 24, the directions of extension 26 are preferably arranged opposite to each other. Advantageously, the basic form of the periods of the receiver coils is based on a sine or cosine function.

In einer Ausführungsform würde sich die Lenkstange mit dem Targetstreifen unter dem Sensorsystem hinwegbewegen, wobei die Bewegungsrichtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung 26 verläuft. In 2 könnte dies daher von links nach rechts oder von rechts nach links sein.In one embodiment, the steering rod with the target strip would move under the sensor system, with the direction of movement being perpendicular to the extension direction 26. 2 This could therefore be from left to right or from right to left.

3a bis 3f zeigen schematisch die Bewegung des Sensors 14 über dem Targetstreifen 12. Die 3a bis 3c zeigen eine erste Ausführungsform und die 3d bis 3f zeigen eine zweite Ausführungsform zur Anordnung des Sensorsystems 14. 3a to 3f The figures schematically show the movement of sensor 14 over the target strip 12. 3a to 3c show a first embodiment and the 3d to 3f show a second embodiment for the arrangement of the sensor system 14.

Die dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich durch die Anordnungen bzw. die Ausrichtungen des Sensorsystems 14. In den oberen Darstellungen 3a bis 3c ist das Sensorsystem so ausgerichtet, dass seine Windungen teilweise parallel an der Bewegungsrichtung der Lenkstange ausgerichtet sind. In den unteren Ausführungsformen in den 3d bis 3f sind die Windungen der Sendespule des Sensorsystems 14 an der Ausrichtung des Targetstreifens 12 orientiert.The illustrated embodiments differ in the arrangement or orientation of the sensor system 14. In the upper illustrations 3a to 3c, the sensor system is oriented such that its windings are partially parallel to the direction of movement of the steering rod. In the lower illustrations in the 3d to 3f The windings of the transmitting coil of the sensor system 14 are oriented towards the alignment of the target strip 12.

In beiden Ausführungsformen ist das Sensorsystem 14 starr und bewegungslos. Vorzugsweise ist das Sensorsystem 14 mit einem Lenksystemgehäuse oder direkt oder indirekt mit der Karosserie verbunden. Die Lenkstange mit dem Targetstreifen bewegt sich in Pfeilrichtung unter dem Sensorsystem hinweg. Je nach Lenkrichtung wäre das in den Figuren nach links oder nach rechts.In both embodiments, the sensor system 14 is rigid and motionless. Preferably, the sensor system 14 is connected to a steering system housing or directly or indirectly to the body. The steering rod with the target strip moves under the sensor system in the direction of the arrow. Depending on the steering direction, this would be to the left or to the right in the figures.

Bei der Bewegung des Targetstreifens 12 unter dem Sensorsystem 14 hinweg ändert sich die relative Position des Bereichs des Targetstreifens 12, der sich direkt unter dem Sensorsystem 14 befindet. Ist die Lenkstange am rechten Anschlag, vgl. 3a und 3d, detektiert das Sensorsystem 14 den Targetstreifen 12 am oberen Rand. Mit der Bewegung nach Links wandert der Überlappbereich des Targetstreifens 12 nach unten. Ist die Lenkstange am linken Anschlag, vgl. 3c und 3f, detektiert das Sensorsystem 14 den Targetstreifen 12 am unteren Rand.As the target strip 12 moves under the sensor system 14, the relative position of the area of the target strip 12 located directly beneath the sensor system 14 changes. If the steering rod is at its rightmost stop, see... 3a and 3D The sensor system 14 detects the target strip 12 at its upper edge. As the steering rod moves to the left, the overlap area of the target strip 12 moves downwards. When the steering rod is at its left stop, see below. 3c and 3f , the sensor system 14 detects the target strip 12 at the lower edge.

Durch die eindeutige Zuordnung der Position des Überlappbereichs des Targetstreifens 12 mit dem Sensorsystem 14 zu dem Antwort-Wechselfeldsignal, welches die Empfängerspule des Sensorsystems 14 empfängt, kann die Position der Lenkstange eindeutig bestimmt werden.By uniquely assigning the position of the overlap area of the target strip 12 with the sensor system 14 to the response alternating field signal received by the receiver coil of the sensor system 14, the position of the steering rod can be uniquely determined.

Claims

Steer-by-wire steering system comprising a steering rod (10) or at least an individual wheel actuator and a sensor system (14), wherein the sensor system (14) comprises a transmitting coil (22) and at least one receiver coil (24) and a sensor, wherein the steering rod (10) comprises a planar, conductive, non-ferromagnetic target strip (12), wherein the steering rod (10) is movably mounted in the axial direction over a distance S, wherein the target strip (12) is arranged between the steering rod (10) and the sensor system (14) rotated out of the axial direction of the steering rod (10) by an angle α and is rigidly connected to the steering rod (10), wherein the transmitting coil (22) is configured to be excited by an alternating electric field signal, wherein the at least one receiver coil (24) is configured to receive an alternating magnetic field signal emanating from the target strip (12), and wherein the sensor is configured to measure the signals induced in the receiver coil (24).

Steering system according to Claim 1 , wherein the steering rod (12) or the at least one single wheel adjuster comprises a milled area (16), wherein the target strip (12) is positioned in the milled area (16).

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the steering rod (10) has a diameter D and wherein the angle α is less than or equal to arctan(D/S).

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the planar side of the target strip (12) has a length L and a width B, wherein the windings of the transmitting coil (22) and the windings of the at least one receiver coil (24) run parallel to the length L and the width B of the planar target strip (12).

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the at least one receiver coil (24) has a winding geometry with at least two periods, wherein in each period areas with opposite magnetic flux directions are arranged next to each other.

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the target strip (12) is spaced apart from the steering rod (10) or the at least one single wheel adjuster using a spacer, wherein the spacer is made of electrically non-conductive and/or non-ferromagnetic material.

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the sensor is designed to be connectable to a control system for reading the sensor data via a plug connection.

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the sensor system (14) is pressed against the steering rod (10) with a return element, in particular with a pressure spring (18).

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the sensor system (14) comprises two receiver coils (24).

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the transmitting coil (22) surrounds the at least one receiving coil (24).

Steering system according to one of the preceding claims, wherein the windings of the transmitting coil (22) have a rectangular basic shape, wherein two sides of the windings are arranged at an angle α out of the axial direction of the steering rod (10) or wherein two sides of the windings are arranged parallel to the direction of movement of the steering rod (10).

Sensor system for a steer-by-wire steering system according to one of the Claims 1 until 11 .

Method for measuring the absolute position of a steering rod in a steer-by-wire steering system according to one of the Claims 1 until 11 wherein the method comprises: - applying an alternating electric field signal to the transmitting coil (22); - receiving an alternating magnetic field signal with the at least one receiving coil (24); - determining the position of the steering rod (10) from the received alternating magnetic field signal.

Procedure according to Claim 13 , wherein the sensor system (14) comprises a second receiver coil (24), wherein the method further comprises: - receiving a second alternating magnetic field signal with the second receiver coil (24); - determining an angle φ based on the alternating magnetic field signal of the first receiver coil (24) and the alternating magnetic field signal of the second receiver coil (24); and wherein the position of the steering rod (10) is further determined from the second alternating magnetic field signal and/or from the angle φ.

Computer program with program code to perform a procedure according to one of the Claims 13 or 14 to be executed when the computer program is run on a computer and/or compu readable data carrier containing the program code of a computer program to execute a procedure according to one of the Claims 13 or 14 to be executed when the computer program is run on a computer.

System for measuring the absolute position of a steering rod in a steer-by-wire steering system according to one of the Claims 1 until 11 , wherein the system is trained to perform a procedure according to one of the Claims 13 or 14 to execute.