專利名稱：用于確定汽車中的轉(zhuǎn)向角的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定汽車中的轉(zhuǎn)向角的傳感器裝置。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的方法。
在汽車中在轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向盤的區(qū)域中越來越多地使用光學(xué)或磁阻轉(zhuǎn)向角傳感器，這些轉(zhuǎn)向角傳感器用來檢測由駕駛員預(yù)先設(shè)定的行駛方向意愿。這類傳感器大部分基于光學(xué)或磁阻測量原理。
由轉(zhuǎn)向角傳感器的輸出信號導(dǎo)出的關(guān)于轉(zhuǎn)向角的信息接下來作為不同的汽車系統(tǒng)的輸入信號，例如作為ABS/ESP系統(tǒng)或電氣助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入信號。
在DE 101 10 785 C2中描述了具有機(jī)械計(jì)數(shù)器和光學(xué)編碼盤的組合的轉(zhuǎn)向角傳感器用于確定絕對轉(zhuǎn)向角，在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)一圈內(nèi)對它進(jìn)行掃描。
在DE 196 01 965 A1中公開了用于對轉(zhuǎn)向盤的完整轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的步進(jìn)選擇器形式的計(jì)數(shù)單元。
在DE 100 57 674 A1中提出，檢測轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條的由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)引起的移動(dòng)距離用于確定絕對轉(zhuǎn)向角。由此可以由轉(zhuǎn)向盤角度和線性齒條運(yùn)動(dòng)之間的傳動(dòng)比推出轉(zhuǎn)向角。
在DE 100 64 630 A1中公開了一種轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸承，其中在軸承箱中集成了轉(zhuǎn)向角傳感器，該轉(zhuǎn)向角傳感器檢測在內(nèi)箱和外箱之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
DE 698 09 136 T2公開了借助于密封材料保護(hù)汽車傳感器的方案。汽車傳感器在此構(gòu)造為電位器，其中電位器布置在支座上或叉車的轉(zhuǎn)向橫拉桿上的支座上。
為了從三個(gè)完整旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以內(nèi)的轉(zhuǎn)向盤運(yùn)動(dòng)中單值地確定當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角，可以使用多圈(Multiturn)轉(zhuǎn)向角傳感器。但是由于具有多圈能力的傳感器系統(tǒng)的高成本，大多數(shù)使用不能對在三個(gè)轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)以內(nèi)的整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向角范圍單值地進(jìn)行描繪的轉(zhuǎn)向角傳感器。所謂的單圈(Singleturn)轉(zhuǎn)向角傳感器由于檢測元件的構(gòu)造和種類只能單值地描繪一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，360°或其一部分，例如180°。
可以用在汽車中存在的其它物理測量參數(shù)例如汽車各個(gè)車輪的車輪轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)在整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向角范圍內(nèi)確定絕對轉(zhuǎn)向角。該方法具有如下缺點(diǎn)，即對于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向角的單值的確定，確定的經(jīng)過的行駛距離或行駛速度是必須的。
本發(fā)明的任務(wù)是公開一種用于確定汽車中絕對轉(zhuǎn)向角信息的裝置和方法。
按本發(fā)明該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的裝置來解決。該任務(wù)也借助于按本發(fā)明的具有權(quán)利要求4的特征的方法來解決。優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中，其中也請求對具有程序編碼機(jī)構(gòu)的相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行保護(hù)。
本發(fā)明基于這種構(gòu)思，為了用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向元件的作用區(qū)域內(nèi)布置的轉(zhuǎn)向角傳感器7確定汽車中絕對轉(zhuǎn)向角信息，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)10上設(shè)置用來檢測彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)角度的附加機(jī)構(gòu)。
為了檢測彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)角度可以使用由現(xiàn)有技術(shù)公開的集成角度傳感器。
按本發(fā)明，集成角度傳感裝置布置在可轉(zhuǎn)向的前輪軸或后輪軸的車輪轉(zhuǎn)向器的適合的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)中。在此顯而易見，相應(yīng)轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)的偏轉(zhuǎn)必定與車輪的偏轉(zhuǎn)有關(guān)。


圖1示例性示出了集成角度傳感器4，5的實(shí)施方式，該角度傳感器可以如圖布置在活球接頭中球形銷3由球形活節(jié)1、軸頸2和以合適的方式布置在其中的磁場傳感器4組成。磁場探測器5處于與磁場傳感器的磁性有效連接中。所示的裝置能夠用來檢測磁場傳感器4和磁場探測器5圍繞球形銷3的縱向軸線的相對角運(yùn)動(dòng)。該集成角度傳感器4，5也可以替代由磁場傳感器和磁阻接收器元件組成的磁性測量原理遵循由相關(guān)的光學(xué)傳感器和探測器對組成的光學(xué)測量原理。
圖2示意性地示出汽車中的前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造，其具有轉(zhuǎn)向盤6，轉(zhuǎn)向角傳感器7和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8。在示出的實(shí)施例中，集成角度傳感器布置或集成在轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)10上，該轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)是轉(zhuǎn)向橫拉桿9頂端的角鉸鏈。
按本發(fā)明的方法規(guī)定，用集成角度傳感器4，5的單值信號范圍使轉(zhuǎn)向角傳感器7的信號合理化(plausibilisieren)，從而從中確定單值的轉(zhuǎn)向角信息4，5。
在圖3中示出了按本發(fā)明方法的實(shí)施例。
在圖3的圖3a中所示的關(guān)系示出了轉(zhuǎn)向角傳感器的相應(yīng)信號的標(biāo)準(zhǔn)化到數(shù)值1的角度信息。可以看出，轉(zhuǎn)向角傳感器的角度信息在整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向角范圍上、例如在三個(gè)完整的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)上是多值的。
在圖3的圖2b中所示的關(guān)系示出了集成角度傳感裝置4，5的相應(yīng)信號的標(biāo)準(zhǔn)化到數(shù)值1的角度信息?？梢钥闯?，集成角度傳感裝置4，5的角度信息在轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)的可能的偏轉(zhuǎn)范圍上是單值的。
在此不言而喻，由集成角度傳感裝置4，5發(fā)出的信號可以始終單值地描繪成轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)10的可能的角度范圍內(nèi)的值。
按本發(fā)明方法的實(shí)施例規(guī)定，用從集成角度傳感裝置4，5的單值信號中導(dǎo)出的單值角度信息使轉(zhuǎn)向角傳感器7的在整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向角范圍上多值的信號或者說由此導(dǎo)出的多值角度信息合理化，從而從中確定單值的轉(zhuǎn)向角信息。
另一種沒有為其設(shè)置附圖的實(shí)施例規(guī)定，用從集成角度傳感裝置4，5的單值信號中導(dǎo)出的單值角度信息使轉(zhuǎn)向角傳感器的在整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向角范圍上單值的信號或者說由此導(dǎo)出的單值的角度信息合理化，從而從中確定或檢驗(yàn)單值的轉(zhuǎn)向角信息。
由此，以優(yōu)選的方式也可以在功能上檢驗(yàn)汽車中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體性能。該方法原則上也可以用于疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，其中必須相應(yīng)地考慮到借助于疊加傳動(dòng)機(jī)構(gòu)附加地導(dǎo)入的進(jìn)給角度。
本發(fā)明另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以確定在汽車靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的絕對轉(zhuǎn)向角信息，也就是說緊接在電子控制器的啟動(dòng)階段之后，并且不需要汽車運(yùn)動(dòng)，該汽車運(yùn)動(dòng)以車輪轉(zhuǎn)動(dòng)信息或速度信息的差值測量為前提。以此同樣解決在具有低摩擦系數(shù)的道路上行駛時(shí)或在車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在這類信息處理方面的問題。
按本發(fā)明的方法確定的絕對轉(zhuǎn)向角信息可以接下來輸入另外的電子汽車系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.用于確定汽車中轉(zhuǎn)向角信息的傳感器裝置，其具有在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(8)的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向元件的作用區(qū)域中布置的轉(zhuǎn)向角傳感器(7)，該傳感器裝置適合檢測由轉(zhuǎn)向手柄導(dǎo)入的行駛方向意愿，其特征在于在至少一個(gè)與車輪偏轉(zhuǎn)相關(guān)的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(10)上設(shè)置用于檢測彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)角度的機(jī)構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于借助于集成角度傳感裝置進(jìn)行彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)角度的檢測，其中所述集成角度傳感裝置具有相關(guān)的光學(xué)或磁性傳感器和探測器對。
3.按權(quán)利要求1或2所述的傳感器裝置，其特征在于所述集成角度傳感裝置布置在轉(zhuǎn)向橫拉桿(9)的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(10)中。
4.用于確定轉(zhuǎn)向角信息的方法，其特征在于用集成角度傳感裝置的單值信號范圍使轉(zhuǎn)向角傳感器(7)的信號合理化，并且由此確定單值的轉(zhuǎn)向角信息。
5.用于確定轉(zhuǎn)向角信息的方法，其特征在于轉(zhuǎn)向角傳感器(7)的信號在整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向范圍上是多值的，并且為了確定單值的轉(zhuǎn)向角信息，用集成角度傳感裝置的單值信號范圍使該信號合理化。
6.用于確定轉(zhuǎn)向角信息的方法，其特征在于轉(zhuǎn)向角傳感器(7)的信號在整個(gè)可能的轉(zhuǎn)向范圍上是單值的，并且為了確定單值的轉(zhuǎn)向角信息，用集成角度傳感裝置的單值信號范圍使該信號合理化。
7.按前述權(quán)利要求4到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將所述轉(zhuǎn)向角信息輸入電子汽車系統(tǒng)中。
8.具有程序編碼機(jī)構(gòu)的用于實(shí)施按前述權(quán)利要求4到7中任一項(xiàng)所述方法的計(jì)算機(jī)程序。
9.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別用于運(yùn)行汽車中的電氣助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制器，在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行按權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定汽車中轉(zhuǎn)向角的裝置和方法。本發(fā)明提出，在至少一個(gè)與車輪偏轉(zhuǎn)相關(guān)的轉(zhuǎn)向關(guān)節(jié)(10)上設(shè)置用于檢測彈性運(yùn)動(dòng)學(xué)角度的機(jī)構(gòu)。
文檔編號B62D15/00GK101065286SQ200580037720
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月6日
發(fā)明者P·布倫納, G·賴曼, W·賴內(nèi)爾特, A·托馬, A·加特納 申請人:Zf雷姆伏爾德金屬制品股份公司