[go: up one dir, main page]

DE19809585C2 - Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number
DE19809585C2
DE19809585C2 DE1998109585 DE19809585A DE19809585C2 DE 19809585 C2 DE19809585 C2 DE 19809585C2 DE 1998109585 DE1998109585 DE 1998109585 DE 19809585 A DE19809585 A DE 19809585A DE 19809585 C2 DE19809585 C2 DE 19809585C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
angle detection
detection device
steering
sensor
steering wheel
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1998109585
Other languages
English (en)
Other versions
DE19809585A1 (de
Inventor
Norbert Bendicks
Frank Blaesing
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.)
Leopold Kostal GmbH and Co KG
Original Assignee
Leopold Kostal GmbH and Co KG
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 Leopold Kostal GmbH and Co KG filed Critical Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority to DE1998109585 priority Critical patent/DE19809585C2/de
Publication of DE19809585A1 publication Critical patent/DE19809585A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19809585C2 publication Critical patent/DE19809585C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/249Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
    • G01D5/2492Pulse stream
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges (Lenkwinkelerfassungsvorrichtung) umfassend eine absolut messende Winkeldetektionseinrichtung zum Be­ stimmen der Lenkradstellung innerhalb eines vorbestimmten Erfassungs­ bereiches in vorbestimmten Winkelschritten, welcher Winkeldetektionsein­ richtung ein an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppeltes Gebere­ lement und eine diesbezüglich ortsfest angeordnete Aufnahmeeinheit zur Aufnahme der winkelcodierten Gebersignale zugeordnet ist.
Eine Erfassung der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges wird benötigt, um mit diesem Wert beispielsweise ein Fahrdynamiksystem zu beaufschlagen oder um etwa eine elektronisch realisierte selbsttätige Rückstellung eines Fahrtrichtungsanzeigers nach einer Kurvenfahrt her­ beizuführen. In der DE 29 13 008 C3 ist eine derartige Lenkwinkelerfas­ sungsvorrichtung beschrieben. Diese Vorrichtung verwendet eine Ga­ bellichtschrankenanordnung bestehend aus mehreren als Sender einge­ setzten Fotodioden und einer entsprechenden Anzahl als Empfänger vor­ gesehenen Fototransistoren. Diese Anordnung ist bezüglich der Drehbe­ wegung des Lenkrades und entsprechend der Lenksäule ortsfest positio­ niert. Als Lichtschranke wird ein an die Drehbewegung der Lenksäule ge­ koppelter Ringkörper eingesetzt, der zwischen den Fotodioden und den Fototransistoren geführt ist. In den Ringkörper sind Fenster eingebracht, so daß beim Drehen des Lenkrades die Sichtverbindungen einzelner Sende-Empfangseinrichtungen unterbrochen werden. Die Vorrichtung ist an eine Steuerelektronik angeschlossen, so daß gemäß einem vorgege­ benen Algorithmus sowohl die Lenkraddrehrichtung als auch die Lenk­ radposition ausgehend von der Geradeausstellung des Lenkrades erfaßt werden kann.
Mit einer derartigen Lenkwinkelerfassungsvorrichtung konnten bislang zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden. Gestiegenen Anforderun­ gen in Bezug auf die Genauigkeit einer Lenkwinkelerfassung vermag die­ se Vorrichtung jedoch nicht nachzukommen. Dies liegt insbesondere in dem konstruktiv bedingten Auflösungsvermögen der Winkeldetektionsein­ richtung, welches durch den Abstand benachbarter Sende-Empfangs­ einrichtung zueinander bestimmt ist. Eine Lenkwinkelerfassung kann mit einer solchen Vorrichtung etwa in 2,5°- bis 3,5°-Schritten erfolgen. Derar­ tige Lenkwinkelerfassungsvorrichtungen sind jedoch zahlreich im Einsatz und es wird gewünscht, diese nicht gegen andere komplett auszutau­ schen, um eine exaktere Lenkwinkelerfassung zu ermöglichen, sondern es ist vielmehr erwünscht, die vorhandenen zur Erzielung einer höheren Meßgenauigkeit aufzurüsten.
Aus der DE 42 43 778 A1 ist eine Winkeldetektionseinrichtung bekannt, die im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Stand der Technik mit ei­ nem Inkrementalcode arbeitet. Nachteilig bei einer Verwendung von In­ krementalcodes als Geberstrukturen ist, daß nur mit einem erheblichen Aufwand eine angenäherte Absoluterfassung der Drehwinkel unter Ein­ satz der bekannten Aufnahmeeinheiten (Fotodioden) möglich ist. Eine einzige Inkrementalspur entsprechend der Vorrichtung dieses Dokuments enthält eine solche Information nicht. Zum Annähern eines einfach konzi­ pierten Inkrementalgebers an die Bedürfnisse einer absolut messenden Einrichtung ist bei diesem Gegenstand vorgesehen, eine zweite Winkel­ detektionseinrichtung mit einer weiteren Inkrementalspur bereitzustellen, wobei der von dieser zweiten Winkeldetektionseinrichtung erfaßte Winkel­ bereich erheblich größer als derjenige der ersten Winkeldetektionsein­ richtung ist. Auch wenn beim Einschalten dieses Systems eine absolute Lageerkennung nicht sofort möglich ist, so erlaubt die Bereitstellung der zweiten Codespur bereits nach geringen Drehbewegungen eine Erken­ nung des Winkelsegmentes, in dem sich beispielsweise die Lenkspindel eines Kraftfahrzeuges befindet. Die Vorteile einer inkremental aufgebauten Geberstruktur liegen insbesondere in Ihrem einfachen Aufbau. Jedoch ist eine absolute Winkeldetektion unmittelbar nach Einschalten des Sy­ stems, ohne eine Bewegung ausüben zu müssen, nicht möglich.
Aus der DE 40 22 837 A1 ist eine optoelektronisch arbeitende, absolut messende Winkeldetektionseinrichtung bekannt. Als Geberelement dient eine Geberscheibe, in die eine archimedische Spirale als Lichtschlitz ein­ gebracht ist. Radial zur Geberscheibe den Bereich des Lichtschlitzes ab­ deckend ist ein Zeilensensor vorgesehen. Mit dieser Vorrichtung ist eine Winkelerfassung über 360° möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkwinkelerfas­ sungsvorrichtung umfassend eine absolut messende Winkeldetektionsein­ richtung gemäß der DE 29 13 008 C3 zum Bestimmen der Lenkradstel­ lung innerhalb eines vorbestimmten Erfassungsbereiches in vorbestimm­ ten Winkelschritten, dergestalt weiter zu bilden, daß die Winkelmeßge­ nauigkeit und somit das Auflösungsvermögen der Lenkwinkelerfassungs­ vorrichtung unter Beibehaltung dieser Einrichtung erhöht ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lenkwin­ kelerfassungvorrichtung eine zweite absolut messende Winkeldetekti­ onseinrichtung zum Erfassen von gegenüber dem Erfassungsbereich der ersten Winkeldetektionseinrichtung deutlich kleinerer Winkelbereiche in einer Genauigkeit, die größer ist als diejenige der ersten Winkeldetekti­ onseinrichtung zugeordnet ist, welcher Winkelerfassungsbereich der zweiten Winkeldetektionseinrichtung durch dem Geberelement zugeord­ nete, sich über diesen Winkelbereich erstreckende, signalgebende Mittel bestimmt ist und diese signalgebenden Mittel als Inkrementalgeber aus­ gebildet sind, und welcher zweiten Winkeldetektionseinrichtung ein zu dem den Inkrementalcode tragenden Geberelement ortsfest angeordneter Sensor zum ortsaufgelösten Abtasten des Inkrementalcodes zugeordnet ist.
Durch das Vorsehen einer zweiten, der Lenkwinkelerfassungsvorrichtung zugeordneten Winkeldetektionseinrichtung, die gegenüber der ersten Winkeldetektionseinrichtung zum Erfassen eines deutlich kleineren, sich wiederholenden Winkelbereiches ausgelegt ist, jedoch in diesem Erfas­ sungsbereich eine die Meßgenauigkeit der ersten Winkeldetektionseinrichtung überschreitende Meßgenauigkeit aufweist, ist eine Lenkwin­ kelerfassungsvorrichtung geschaffen, deren Meßgenauigkeit im gesamten Erfassungsbereich der ersten Winkeldetektionseinrichtung mit der Meß­ genauigkeit der zweiten Winkeldetektionseinrichtung arbeitet. Zu diesem Zweck ist dem Geberelement ein sich über diesen Winkelbereich erstrec­ kender Inkrementalcode zugeordnet, so daß die sich bei einer Lenkrad­ drehung ergebenden Gebersignale von dem Aufnahmemittel ortsaufgelöst empfangen werden können. Die in diesem Winkelbereich zu erzielende Genauigkeit ist somit abhängig von der ortsaufgelösten Erfassung der sich bei einer Lenkraddrehung ändernden Gebersignale des Aufnahmemittels. Damit die erhöhte Meßgenauigkeit in diesem kleineren Winkelerfassungs­ bereich im gesamten Erfassungsbereich der ersten Winkeldetektionsein­ richtung zur Verfügung steht, weist das Geberelement eine solche Anzahl an benachbart zueinander angeordneten, signalgebenden Mitteln auf, die notwendig sind, um den Winkelerfassungsbereich der ersten Winkelde­ tektionseinrichtung abzudecken.
Die sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile liegen insbesondere dar­ in, daß eine aus einfachen Elementen aufgebaute Inkrementalspur mit einem ortsaufgelösten Sensor abgetastet wird, so daß mit dieser zweiten Winkeldetektionseinrichtung eine absolute Winkelerfassung möglich ist. Bei Einsatz einer optoelektronisch arbeitenden zweiten Winkeldetektions­ einrichtung erfolgt die absolute Winkelerfassung durch Erfassen des Wanderns beispielsweise einer Kante einer solchen Inkrementalstruktur auf der photosensitiven Oberfläche etwa eines Zeilensensors. Der für eine solche Anordnung benötigte Einbauraum ist sehr gering; dieser entspricht im wesentlichen nur der geringen Breite der Inkrementalspur. Das Auflö­ sungsvermögen der zweiten Winkeldetektionseinrichtung ist abhängig von dem Auflösungsvermögen des zum ortaufgelösten Abtasten vorgesehe­ nen Sensors, etwa eines Zeilensensors. Das Auflösungsvermögen eines solchen optoelektronischen Zeilensensors ist gegenüber dem Auflösungs­ vermögen einer Fotodiodenanordnung erheblich höher. Folglich ist das Auflösungsvermögen der Lenkwinkelerfassungsvorrichtung erheblich er­ höht.
Die zweite Winkeldetektionseinrichtung ist zweckmäßigerweise ein opto­ elektronisches System mit einer an die Drehbewegung des Lenkrades gekoppelten, Licht bestrahlten, eine die signalgebenden Elemente umfas­ sende Geberstruktur aufweisende Geberscheibe, der als Aufnahmemittel ein optischer Zeilensensor zugeordnet ist. Die Geberstrukturen können beispielsweise aus einer Vielzahl aneinandergrenzender, Licht durchlas­ sender Einzelstrukturen bestehen, wobei zur Erzielung einer Überlappung von einer Einzelstruktur auf die nächste die Erfassungsbreite des Zeilen­ sensors so bemessen ist, daß bei jeder Lenkradstellung zwei Kanten von Geberstrukturen auf der fotosensitiven Oberfläche des Zeilensensors durch Hell-Dunkel-Übergänge abgebildet sind. Dies gewährleistet eine Informationsredundanz. Das Auflösungsvermögen dieser zweiten Winkel­ detektionseinrichtung wird durch die Anzahl der dem Zeilensensor zuge­ ordneten Pixel bestimmt.
Vorhandene, nach derzeitigen Anforderungen zu ungenau arbeitende Lenkwinkelerfassungsvorrichtungen können somit durch Nachrüsten einer zweiten Winkeldetektionseinrichtung so modifiziert werden, daß eine sol­ che Lenkwinkelerfassungsvorrichtung den derzeitigen Anforderungen hin­ sichtlich der Genauigkeit genüge tut.
Weitere Vorteile der Erfindung sowie Weiterbildungen sind Bestandteil der übrigen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1: Eine schematisierte Darstellung nach Art einer Draufsicht auf eine Lenkwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 1a: ein Diagramm zur Darstellung von Korrekturgrößen,
Fig. 1b: eine Geberstruktur einer Winkeldetektionseinrichtung und
Fig. 2: eine schematisierte Darstellung nach Art einer Draufsicht einer Lenkwinkelerfassungsvorrichtung gemäß einem weite­ ren Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt in einem schematisierten Querschnitt eine gemäß den Pfeil­ richtungen drehbare Lenksäule 1. Der Lenksäule 1 ist eine Lenkwinkeler­ fassungsvorrichtung 2 zugeordnet, die eine erste Winkeldetektionseinrichtung 3 und eine zweite Winkeldetektionseinrichtung 4 umfaßt. Die Winkeldetektionseinrichtung 3 besteht aus mehreren in einer Gabellicht­ schrankenanordnung angeordneten Sende-Empfangseinheiten 5, die ortsfest bezüglich der Drehbewegungen der Lenksäule 1 radial zur Lenk­ säule 1 positioniert angeordnet sind. Eine Sende-Empfangseinheit 5 weist als Sender eine Fotodiode und als Empfänger einen Fototransistor auf, die beide mit Abstand voneinander angeordnet sind. In dem Abstand zwi­ schen der Fotodiode und dem Fototransistor greift ein an die Drehbewe­ gung der Lenksäule 1 gekoppelter, als Lichtschranke dienender Ringkör­ per 6 ein. Der Lichtschrankenring 6 ist in Licht durchlassende Bereiche 7 und die Sichtverbindung zwischen einer Fotodiode und einem Fototransi­ stor unterbrechende Bereiche 8 unterteilt. Durch Drehen der Lenksäule 1 werden in Abhängigkeit von ihrer Winkelstellung einzelne Sichtverbindun­ gen durch den Lichtschrankenring 6 unterbrochen, woraus sich die Win­ kellage der Lenksäule 1 berechnen läßt. Aus der Anordnung der ersten Winkeldetektionseinrichtung 3 wird deutlich, daß diese hinsichtlich ihrer Meßgenauigkeit von der konstruktiven Größe der Fototransistoren und ihrer Beabstandung voneinander abhängig ist. Die Winkelmeßgenauigkeit dieser Winkeldetektionseinrichtung 3 beträgt etwa 2,5°.
Um der Lenkwinkelerfassungsvorrichtung 2 eine erhöhte Meßgenauigkeit zu verleihen, ist dieser die zweite Winkeldetektionseinrichtung 4 zugeord­ net. Diese Winkeldetektionseinrichtung 4 umfaßt eine an die Bewegung der Lenksäule 1 gekoppelte Geberscheibe 9 sowie einen Zeilensensor 10. Nicht dargestellt in Fig. 1 ist eine dem Zeilensensor 10 an der Geber­ scheibe 9 gegenüberliegenden Seite angeordnete Beleuchtungsquelle. Die Geberscheibe 9 weist umfänglich eine durch einzelne Einschnitte 11 gebildete, Licht durchlassende Fensterfolge auf. Die Einschnitte 11 sind voneinander durch Stege 12 getrennt. Die Einschnitte 11 und die Stege 12 sind bezüglich ihrer Bemaßung sämtlich gleich ausgebildet. Beim Dre­ hen des Lenkrades und somit der Lenksäule 1 wird die Geberscheibe 9 mit ihrer Fensterfolge mitbewegt, so daß auf der fotosensitiven Oberfläche des tangential zur Geberscheibe 9 angeordneten Zeilensensors 10 jeweils zwei entsprechend der Drehbewegung wandernde Hell-Dunkel- Übergänge abgebildet sind. Die Pixelzahl der Sensorzeile 10 bestimmt das Auflösungsvermögen und somit die Meßgenauigkeit der Winkeldetek­ tionseinrichtung 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Sensorzeile 10 für jedes 2,5°-Segment 16 Pixel.
Der Wechsel von hellen und dunklen Feldern auf der fotosensitiven Ober­ fläche des Zeilensensors 10 bedingt durch die bei Drehung des Lenkra­ des vorbei bewegten Einschnitte 11 bzw. Stege 12 kann zur Prozessor gesteuerten Selbstjustierung und Adaption an Ungenauigkeiten der Fen­ sterfolge oder an Längenänderungen durch thermische Einflüsse verwen­ det werden.
Die Winkeldetektionseinrichtung 3 dient in dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel zur Lenkwinkelbestimmung in 2,5°-Schrittintervallen; die Winkeldetektionseinrichtung 4 dient zu weiteren Auflösung der 2,5°- Intervalle. Durch die Kombination dieser beiden Winkeldetektionseinrich­ tungen 3, 4 zur Bildung der Lenkwinkelerfassungsvorrichtung 2 resultiert für die Lenkwinkelerfassungsvorrichtung 2 eine Lenkwinkelerfassungsge­ nauigkeit, die derjenigen der zweiten Winkeldetektionseinrichtung 4 ent­ spricht.
Die in Fig. 1 durch die Einschnitte 11 und Stege 12 gebildete Geber­ struktur, die sich durch gerade Flanken der Stege 12 auszeichnet, bedarf einer Weg- und Winkel- bzw. Radiusfehlerkorrektur hinsichtlich des sich auf der fotosensitiven Oberfläche des Zeilensensors 10 abbildenden Hell- Dunkel-Überganges, wenn dieser aus der in Fig. 1 gezeigten Lage her­ ausbewegt wird (linke Flanke des Steges 12'). Bei einer angenommenen Drehung der Lenksäule 1 gegen den Uhrzeigersinn werden sukzessive oberhalb der Sensorzeile 10 befindliche Kantenabschnitte der Stegflanke auf der Sensorzeile 10 abgebildet, so daß eine Korrektur bezüglich des von der Sensorzeile 10 erfaßten Versatzes des Hell-Dunkel-Überganges zu der in Fig. 1 gezeigten Stellung abhängig vom Drehwinkel zur exakten Lenkwinkelbestimmung durchgeführt werden muß. Die vorzunehmende Wegkorrektur Δa berechnet sich wie folgt:
wobei sich die Bedeutung der Variablen aus der Fig. 1a ergibt. Ferner ist eine Korrektur hinsichtlich des radialen Abstandes desjenigen Kantenab­ schnittes, durch den der Hell-Dunkel-Übergang auf der Sensorzeile 10 gebildet ist und der von der Mitte des Zeilensensors 10 zu seinen rechten und linken Endbereichen hin zunimmt, zu korrigieren. Diese Radiuskor­ rektur erfolgt anhand nachfolgender Berechnung:
wobei sich die Bedeutung der Variablen auch dieser Formel ohne weiteres der Fig. 1 entnehmen lassen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine solche Korrektur durch Verwendung eines entsprechenden Datenverarbeitungs­ algorithmus.
In einem weiteren, in den Figuren nicht näher dargestellten Ausführungs­ beispiel, welches im wesentlichem dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungs­ beispiel entspricht, sind die Stege der Geberscheibe im Gegensatz zu den Stegen 12, 12' der Geberscheibe 9 mit gekrümmten Flanken zur Erstel­ lung von sich nach außen hin verjüngenden Stegen S ausgebildet. Ein solcher Steg S der nicht dargestellten Geberscheibe dieses Ausführungs­ beispieles ist in Fig. 1b gezeigt. Dieser Figur sind auch die Korrekturgrö­ ßen Δa und ΔR entnehmbar, so daß auf eine Verwendung von Korrek­ turalgorithmen bei der Datenauswertung verzichtet werden kann.
Geberscheiben mit Stegen gemäß dem Steg S erlauben nicht nur eine korrekturfreie Winkelerfassung sondern sind zudem fertigungstechnisch einfacher herzustellen.
Fig. 2 zeigt eine weitere Lenkwinkelerfassungsvorrichtung 13 mit zwei Winkeldetektionseinrichtungen 14, 15, wobei die Winkeldetektionsein­ richtung 14 der Winkeldetektionseinrichtung 3 des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht. Die Winkeldetektionseinrichtung 15 ar­ beitet nach demselben Prinzip wie die Winkeldetektionseinrichtung 4 der Fig. 1, wobei jedoch anstelle der durch die Einschnitte 11 und 12 gebil­ deten Fensterfolge eine Lichtschlitzabfolge bestehend aus einzelnen etwa tangential angeordneten Lichtschlitzen 16 vorgesehen ist. Die der Winkel­ detektionseinrichtung 15 zugehörige Sensorzeile 17 ist in einer radialen Anordnung zur Lenksäule 1 vorgesehen, so daß beim Drehen der Lenk­ säule 1 die Lichtschlitze 16 der Geberscheibe 18 über die fotosensitive Oberfläche des Zeilensensors 17 bewegt werden, wobei sukzessiv be­ nachbarte Pixel des Zeilensensors 17 mit Licht beaufschlagt werden.
Anstelle der in Fig. 2 vorgesehenen Lichtschlitze kann bei einer radialen Anordnung des Zeilensensors ebenfalls die Geberscheibe umfänglich ein den Lichtschlitzen 16 entsprechendes Sägezahnmuster aufweisen, so daß auf der Sensorzeile in jeder Winkelstellung der Lenksäule 1 ein Hell- Dunkel-Übergang abgebildet ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges (Lenkwinkelerfassungsvorrichtung) umfassend ei­ ne absolut messende Winkeldetektionseinrichtung (3, 14) zum Be­ stimmen der Lenkradstellung innerhalb eines vorbestimmten Erfas­ sungsbereiches in vorbestimmten Winkelschritten, welcher Winkel­ detektionseinrichtung (3, 14) ein an die Drehbewegung des Lenk­ rades gekoppeltes Geberelement (6; 9; 18) und eine diesbezüglich ortsfest angeordnete Aufnahmeeinheit (5) zur Aufnahme der win­ kelcodierten Gebersignale zugeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, dass der Lenkwinkelerfassungvorrichtung (2, 13) eine zweite absolut messende Winkeldetektionseinrichtung (4, 15) zum Erfas­ sen von gegenüber dem Erfassungsbereich der ersten Winkelde­ tektionseinrichtung (3, 14) deutlich kleinerer Winkelbereiche in ei­ ner Genauigkeit, die größer ist als diejenige der ersten Winkelde­ tektionseinrichtung (3, 14) zugeordnet ist, welcher Winkelerfas­ sungsbereich der zweiten Winkeldetektionseinrichtung (4, 15) durch dem Geberelement (9, 18) zugeordnete, sich über diesen Winkelbereich erstreckende, signalgebende Mittel (11, 12, 12'; S; 16) bestimmt ist und diese signalgebenden Mittel (11, 12, 12'; S; 16) als Inkrementalgeber ausgebildet sind, und welcher zweiten Winkeldetektionseinrichtung (4, 15) ein zu dem den Inkremen­ talcode tragenden Geberelement (9, 18) ortsfest angeordneter Sensor (10, 17) zum ortsaufgelösten Abtasten des Inkremen­ talcodes (11, 12, 12'; S, 16) zugeordnet ist.
2. Lenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die zweite Winkeldetektionseinrichtung (4, 15) ein optoelektronisches System umfassend eine an die Drehbewe­ gung des Lenkrades gekoppelte, lichtbestrahlte, als signalgeben­ des Element vorgesehene inkrementale Geberstruktur (11, 12, 12'; S; 16) aufweisende Geberscheibe (9, 18) ist.
3. Lenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der ortsfeste Sensor (10) als Zeilensensor ausgebildet ist und dass der von einer Einzelstruktur (11, 12, 12'; S) des Inkrementalcodes abgedeckte Winkelbereich bezogen auf die Erfassungsbreite des Zeilensensors (10) so bemessen ist, dass bei jeder Lenkradstellung zwei Kanten von Geberstrukturen (11, 12, 12'; S) als Hell-Dunkel-Übergänge auf der photosensitiven Oberflä­ che des Zeilensensors (10) abgebildet sind.
4. Lenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Geberscheibe (9) als Geberstruktur um­ fänglich eine umlaufende, die Lichtstrahlen durchlassende Fen­ sterfolge aufweist, welche einzelnen Fenster (11) durch lichtun­ durchlässige Stege (12, 12'; S) voneinander getrennt sind, auf de­ ren Lichtquellen abgewandter Seite der Zeilensensor (10) in einer Tangentialanordnung zur Geberscheibe (9) angeordnet ist.
5. Lenkwinkelerfassungsvorrichtungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (S) der Geberscheibe sich nach außen hin verjüngende, gekrümmte Flanken aufweisen, wobei die Krümmung der Stegflanken dergestalt ausgebildet ist, dass eine rechnergestützte Weg- und Radiuskorrektur nicht erforderlich ist.
6. Lenkwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als Inkrementalcode eine umlaufende Licht­ schlitzfolge (16) vorgesehen ist, auf deren Lichtquellen abgewand­ ter Seite der Zeilensensor (17) in einer Radialanordnung zur Ge­ berscheibe (18) angeordnet ist.
DE1998109585 1998-03-06 1998-03-06 Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges Expired - Fee Related DE19809585C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998109585 DE19809585C2 (de) 1998-03-06 1998-03-06 Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998109585 DE19809585C2 (de) 1998-03-06 1998-03-06 Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19809585A1 DE19809585A1 (de) 1999-09-16
DE19809585C2 true DE19809585C2 (de) 2003-04-17

Family

ID=7859910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998109585 Expired - Fee Related DE19809585C2 (de) 1998-03-06 1998-03-06 Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19809585C2 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2913008C3 (de) * 1979-03-31 1984-10-25 Fa. Leopold Kostal, 5880 Lüdenscheid Einrichtung zur selbsttätigen Rückstellung eines Fahrtrichtungsanzeigers bei Kraftfahrzeugen
DE4022837A1 (de) * 1990-07-18 1992-01-23 Morche Dirk W Dipl Ing Vorrichtung zur erzeugung eines elektrischen signales
DE4243778A1 (de) * 1992-12-23 1994-06-30 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung oder Verfahren zur Lageerkennung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2913008C3 (de) * 1979-03-31 1984-10-25 Fa. Leopold Kostal, 5880 Lüdenscheid Einrichtung zur selbsttätigen Rückstellung eines Fahrtrichtungsanzeigers bei Kraftfahrzeugen
DE4022837A1 (de) * 1990-07-18 1992-01-23 Morche Dirk W Dipl Ing Vorrichtung zur erzeugung eines elektrischen signales
DE4243778A1 (de) * 1992-12-23 1994-06-30 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung oder Verfahren zur Lageerkennung

Also Published As

Publication number Publication date
DE19809585A1 (de) 1999-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0377097B1 (de) Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug
DE102012202138B4 (de) Drei-Kanal-Encoder, welcher eine einzelne optische Spur benutzt
EP0862728B1 (de) Drehwinkelsensor mit ccd-zeile mit verbesserter messgenauigkeit
EP1202025B1 (de) Winkelmesseinrichtung
EP0268558B1 (de) Längen- oder Winkelmesseinrichtung
EP0953494A2 (de) Vorrichtung zur Bestimmung des Masses der Verdrehung zwischen zwei Teilen
EP2388556B1 (de) Optischer Positionsgeber
DE102006019449A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von Wechselobjektiven
EP2063230B1 (de) Optische Positionsmesseinrichtung
DE69507913T2 (de) Optischer drehmomentsensor
EP1255965A1 (de) Codescheibe für eine optoelektronische weg- oder winkelmesseinrichtung
EP1180665A2 (de) Lenkwinkelsensor für Kraftfahrzeuge
EP1557646B1 (de) Drehwinkelgeber sowie Verfahren zum Abtasten der Codescheibe eines Drehwinkelgebers
AT410485B (de) Positionsmesseinrichtung
DE4228719A1 (de) Kapazitiver Lenkwinkelsensor für ein Kraftfahrzeug
DE19855064A1 (de) Lenkwinkelsensor
DE19638911B4 (de) Drehwinkelsensor mit integrierter Umdrehungserkennung
DE19809585C2 (de) Vorrichtung zum Erfassen der Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges
EP0895062B1 (de) Optischer inkrementaler Geber
EP2898296B1 (de) Vorrichtung zur erfassung von winkel- oder lageänderungen
DE102008004047B4 (de) Absolut messender optischer Drehwinkelsensor
EP2664897A1 (de) Drehgeber und Verfahren zur Bestimmung einer Winkelstellung
EP4535010A2 (de) Messringelement für ein messsystem für ein mikromobilitätsfahrzeug, messsystem und mikromobilitätsfahrzeug
EP1770375B1 (de) Positionsmesseinrichtung mit zwei Massverkörperungen deren Codespuren sich gegenseitig überlappen
EP1770372B1 (de) Positionsmesseinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131001