專利名稱：用于確定轉(zhuǎn)向角的絕對值的光學轉(zhuǎn)向角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分中所述的用于確定轉(zhuǎn) 向角的絕對值的光學轉(zhuǎn)向角傳感器。
背景技術(shù)：
用于確定轉(zhuǎn)向角的絕對值的轉(zhuǎn)向角傳感器在許多種實施例中已 知。除了利用齒輪機構(gòu)識別多次旋轉(zhuǎn)或利用磁體裝置不依賴電源電壓 識別多次旋轉(zhuǎn)之外，通過光學裝置確定轉(zhuǎn)向角的絕對值的轉(zhuǎn)向角傳感
fi也是已知的。例如，DE10041507A1披露了一種用于機動車輛的轉(zhuǎn)向 角傳感器，在該轉(zhuǎn)向角傳感器中，在能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)的兩個組件 中的一個上設(shè)置編碼軌跡，并且在該轉(zhuǎn)向角傳感器中，設(shè)置用于掃描 編碼軌跡的檢測設(shè)備，當編碼軌跡被掃描時，該檢測設(shè)備與另一個組 件相關(guān)聯(lián)并且產(chǎn)生信號，由此能夠確定轉(zhuǎn)向角。
該轉(zhuǎn)向角傳感器具有的缺點是，雖然假設(shè)在旋轉(zhuǎn)時方向盤不再被 轉(zhuǎn)動時總是識別轉(zhuǎn)向角，但是僅僅可能在電源電壓連接時識別多次旋 轉(zhuǎn)。如果該電源電壓被斷開，例如當停車時，在點火器接通后，該轉(zhuǎn) 向角傳感器因此不再位于識別方向盤的實際旋轉(zhuǎn)數(shù)的位置。
DE19758104A1的絕對光學角傳感器也表現(xiàn)出該缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明基于的目的是，在由于其設(shè)計在點火器接通后不能識 別方向盤的實際旋轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)向角傳感器中，提供一種輔助設(shè)備，該輔 助設(shè)備允許不依賴于電源電壓而識別幾次旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分來達到該目的。
在用于即使在方向盤多次旋轉(zhuǎn)的情況下也能夠確定轉(zhuǎn)向角的絕對 值的光學轉(zhuǎn)向角傳感器中，該傳感器具有定子、具有條形碼的轉(zhuǎn)子、 和估算電子系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明，為檢測旋轉(zhuǎn)，對所述轉(zhuǎn)子進行設(shè)置使
得所述轉(zhuǎn)子具有以蠕蟲狀(worm-like)方式設(shè)置的軌跡凹槽，該軌跡 凹槽具有在所述定子上的相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動指針(driver finger),該驅(qū)動指 針接合于所述軌跡凹槽中并且設(shè)置在軸承中使得該驅(qū)動指針能夠樞 轉(zhuǎn)，并且具有用于磁體的保持器，該磁體能夠隨所述驅(qū)動指針樞轉(zhuǎn)并 且具有在估算電路中設(shè)置的相關(guān)聯(lián)的固定霍爾傳感器。
在該設(shè)備中，驅(qū)動指針在軌跡凹槽中樞轉(zhuǎn)的角度因此通過與驅(qū)動 指針一起樞轉(zhuǎn)的磁體和霍爾傳感器來檢測。由于在電源電壓切斷后， 驅(qū)動指針保持其位置，因此當點火器再接通后可識別多次旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地所述用于磁體的保持器在所述驅(qū)動指針的軸承環(huán)中設(shè)置， 并且所述磁體直接裝配到所述霍爾傳感器上。所設(shè)置的所述磁體優(yōu)選 地是永磁體，該永磁體被安裝成使該磁體的北極和南極與所述霍爾傳 感器的距離相同。該極性旋轉(zhuǎn)取決于驅(qū)動指針的位置?；魻杺鞲衅鳈z 測該位置，并且利用它在360。上確定絕對轉(zhuǎn)向角。
所述軌跡凹槽優(yōu)選地被設(shè)計成對于所述轉(zhuǎn)子的八次旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū) 動指針能夠從所述軌跡凹槽的一端向另一端移動一次。在這種情況下， 所述驅(qū)動指針被設(shè)置為當該驅(qū)動指針通過所述軌跡凹槽移動時所覆蓋 的角度大到能夠識別所述轉(zhuǎn)子的八次旋轉(zhuǎn)，但是該角度不大于90°。
在本發(fā)明的進一步細化中，設(shè)置補償裝置以消除在方向盤主軸上 出現(xiàn)的徑向公差。這能夠被設(shè)計為在所述轉(zhuǎn)子上額外設(shè)置補償軌跡， 該補償軌跡為同心凹槽的形式并且具有在所述定子上的相關(guān)聯(lián)的滑動 件，該滑動件接合于所述凹槽中并且能夠在所述霍爾傳感器上線性移動，所述滑動件的位移長度大于轉(zhuǎn)向主軸的徑向公差?；瑒蛹谕?凹槽中得到引導，從而相對于帶有軌跡凹槽的轉(zhuǎn)子的中心，它的位置 總是相同的。由于滑動件通過同心凹槽固定于該滑動件的徑向位置， 轉(zhuǎn)向主軸的偏心沒有任何影響。
在根據(jù)本發(fā)明的用于確定絕對轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向角傳感器中，所述轉(zhuǎn) 子在圓周上具有在360。的角度上設(shè)置的條形碼，用于在一次旋轉(zhuǎn)中檢
測轉(zhuǎn)向角。
所述定子優(yōu)選是至少部分地包括估算電子系統(tǒng)的印刷電路板的形式。


本發(fā)明將參照附圖在示例性實施例中進行說明，其中
圖1示出在第一實施例中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的部件的分解圖2示出帶有軌跡凹槽和驅(qū)動指針的轉(zhuǎn)子；
圖3示出在第二實施例中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的部件的分解圖； 圖4示出穿過根據(jù)圖3的轉(zhuǎn)子的截面圖。
具體實施例方式
圖1中示出在第一實施例中根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的主要部件。該設(shè) 備具有轉(zhuǎn)子1和定子2。條形碼3以己知方式設(shè)置在轉(zhuǎn)子1的圓周上， 所述條形碼在整個360。圓周上延伸。該碼用于在一個完整的360°旋轉(zhuǎn) 中確定轉(zhuǎn)向主軸的絕對旋轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向主軸在圖1中未示出。它穿過轉(zhuǎn) 子中的同心孔4。所述轉(zhuǎn)子具有軌跡凹槽5 (圖2)，驅(qū)動指針6接合 于該軌跡凹槽中。所述驅(qū)動指針具有用于磁體8的保持器7，該保持器 安裝于驅(qū)動指針的軸承環(huán)7a中。驅(qū)動指針6安裝于軸承9中使得該驅(qū) 動指針能夠樞轉(zhuǎn)。該軸承以固定方式設(shè)置在定子2上并且利用閉鎖元 件10固定在該定子中，其中僅一個閉鎖元件能夠在圖1中看到。磁體 8具有在該磁體上的相關(guān)聯(lián)的霍爾傳感器11，磁體8直接設(shè)置在霍爾傳感器11上。
當筆直向前駕駛時，圖2中所示的驅(qū)動指針6的位置大致相應于 方向盤(未示出)的位置。當方向盤在一個方向上轉(zhuǎn)動時，取決于軌
跡凹槽5是否從內(nèi)側(cè)向外側(cè)移動或者反之亦然，驅(qū)動指針6向內(nèi)或向 外樞轉(zhuǎn)。當方向盤在另一個方向上轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動指針6在相反方向上 樞轉(zhuǎn)。在這種情況下，磁體8隨驅(qū)動指針一起樞轉(zhuǎn)。該樞轉(zhuǎn)被霍爾傳 感器11檢測到并且與估算電子系統(tǒng)中具體的旋轉(zhuǎn)數(shù)相關(guān)聯(lián)。當點火器 切斷并且電源電壓由此中斷后，驅(qū)動指針6保持其當前位置。在重新 點火之后這一位置也保持不變，從而通過霍爾傳感器11在點火之后立 即檢測方向盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)。由于在方向盤的一次旋轉(zhuǎn)中的絕對轉(zhuǎn)向角在 點火之后同樣地再次通過條形碼3被檢測，也就是說，當電源電壓接 通之后，絕對轉(zhuǎn)向角對于方向盤在電源電壓接通之后立即進行的多次 旋轉(zhuǎn)來說也是可獲得的。在圖2中能夠看到，驅(qū)動指針6被設(shè)置成當 驅(qū)動指針6通過軌跡凹槽5移動時所覆蓋的角度a大到能夠識別轉(zhuǎn)子的 八次旋轉(zhuǎn)，但是該角度不大于90。。
在圖3的實施例中，設(shè)置轉(zhuǎn)子13，該轉(zhuǎn)子與第一實施例的轉(zhuǎn)子1 的不同之處在于，該轉(zhuǎn)子13具有能夠在圖4中看到的額外的同心的、 凹槽狀的軌跡14。該軌跡14具有相關(guān)聯(lián)的滑動件15，該滑動件能夠 在固定于定子2上的導向件16中直線移動?；瑒蛹?5具有接合于軌 跡中的驅(qū)動件17?；瑒蛹?5也是呈現(xiàn)用于驅(qū)動指針6的軸承的形式， 如在同第一實施例中的那樣，其中安裝有磁體8。如在第一實施例中的 那樣，該磁體直接設(shè)置在霍爾傳感器11上，霍爾傳感器對于其部分固 定在定子2上的導向件16的自由空間18中。因此滑動件15能夠在霍 爾傳感器11上線性移動。
由于通過同心的凹槽狀的軌跡14，滑動件15相對于轉(zhuǎn)子13固定 于該滑動件的徑向位置，因此轉(zhuǎn)向主軸的偏心沒有任何影響，也就是 說，驅(qū)動指針6不能陷于軌跡凹槽5中。轉(zhuǎn)向主軸的偏心僅僅會導致滑動件15在導向件16中并且因此也相對于霍爾傳感器11徑向移位。 然而，由于在這種情況下它們僅僅是小的移位，因此多次旋轉(zhuǎn)的檢測 不被霍爾傳感器影響。
權(quán)利要求
1. 一種光學轉(zhuǎn)向角傳感器，該光學轉(zhuǎn)向角傳感器用于甚至在方向盤多次旋轉(zhuǎn)的情況下來確定轉(zhuǎn)向角的絕對值，該光學轉(zhuǎn)向角傳感器具有定子、帶有條形碼的轉(zhuǎn)子和估算電子系統(tǒng)，其特征在于，為了檢測旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子(1、13)具有以蠕蟲狀方式布置的軌跡凹槽(5)，該軌跡凹槽具有在所述定子(2)上的相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動指針(6)，該驅(qū)動指針接合在所述軌跡凹槽(5)中并且布置在軸承(9、15)中使得該驅(qū)動指針能夠樞轉(zhuǎn)，并且具有用于磁體(8)的保持器(7)，該磁體能夠與所述驅(qū)動指針(6)一起樞轉(zhuǎn)，并且該磁體具有相關(guān)聯(lián)的固定霍爾傳感器(11)，該霍爾傳感器設(shè)置在估算電路中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于，所述用于 磁體(8)的保持器(7)設(shè)置在所述驅(qū)動指針(6)的軸承環(huán)(7a)中， 并且，所述磁體(8)直接裝配在所述霍爾傳感器(11)上方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于，所設(shè) 置的磁體是永磁體(8)，該永磁體被安裝成使得該永磁體的北極(N) 和南極(S)與所述霍爾傳感器(11)的距離相同。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在 于，所述軌跡凹槽(5)被設(shè)計成使得所述驅(qū)動指針(6)能夠相對于 所述轉(zhuǎn)子(1、 13)的八 次旋轉(zhuǎn)而從所述軌跡凹槽(5)的一端移動到 另一端一次。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在 于，所述驅(qū)動指針(6)被布置為使得在所述驅(qū)動指針(6)通過所述 軌跡凹槽(5)移動時所覆蓋的角度(a)大到能夠識別所述轉(zhuǎn)子(1、 13)的八次旋轉(zhuǎn)，但是該角度(a)不大于卯。。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于，設(shè)置補償裝置(14-18)，用于消除在方向盤主軸處出現(xiàn)的徑向公差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在于，在所述轉(zhuǎn) 子(13)上額外地設(shè)置補償軌跡，所述補償軌跡呈同心凹槽(14)的 形式并且具有在所述定子(2)上的相關(guān)聯(lián)的滑動件(15)，該滑動件 接合在所述凹槽(14)中并且能夠在所述霍爾傳感器(11)上方線性 移動，其中所述滑動件(15)的位移長度大于轉(zhuǎn)向主軸的徑向公差。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在 于，所述轉(zhuǎn)子(1、 13)在其圓周上具有在360。的角度上設(shè)置的條形碼 (3)，用于在一次旋轉(zhuǎn)內(nèi)檢測轉(zhuǎn)向角。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向角傳感器，其特征在 于，所述定子(2)呈至少部分地包括所述估算電子系統(tǒng)的印刷電路板 的形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于甚至當方向盤已經(jīng)多次旋轉(zhuǎn)時來確定轉(zhuǎn)向角的絕對值的光學轉(zhuǎn)向角傳感器，該傳感器包含定子、具有條形碼的轉(zhuǎn)子和估算電子系統(tǒng)。本發(fā)明為轉(zhuǎn)子(1、13)提供以蠕蟲狀形式設(shè)置的軌跡凹槽(5)，以便確定旋轉(zhuǎn)數(shù)，該軌跡凹槽(5)具有在定子(2)上的相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動指針(6)，該驅(qū)動指針接合于軌跡凹槽(5)中并且設(shè)置在軸承(9、15)中使得該驅(qū)動指針能夠樞轉(zhuǎn)，并且具有用于磁體(8)的保持器(7)，該磁體能夠隨驅(qū)動指針(6)樞轉(zhuǎn)并且驅(qū)動指針(6)具有在估算電路中設(shè)置的相關(guān)聯(lián)的固定霍爾傳感器(11)。
文檔編號B62D15/02GK101506622SQ200780031150
公開日2009年8月12日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者托馬斯·索爾溫, 霍爾格·弗朗茨, 霍斯特·穆勒, 馬庫斯·施托爾貝格 申請人:高田-彼得里公開股份有限公司