專利名稱：用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置及與其配備的轉(zhuǎn)向柱模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，特別是在機(jī)動(dòng)車輛中用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，并且涉及轉(zhuǎn)向柱模塊。
背景技術(shù)：
用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，特別是在 機(jī)動(dòng)車輛中用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置是眾所周知的。它們也被稱為轉(zhuǎn)向角傳感器裝置或簡稱轉(zhuǎn)向角傳感器，在這些裝置中，通常一部分形成固定的定子，其例如是由殼體或固定器形成，其中與機(jī)動(dòng)車輛方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接的第二部分作為轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝。具有模擬或數(shù)字角度傳感器的旋轉(zhuǎn)編碼器通常用于精確確定旋轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)向角。數(shù)字角度傳感器基本上由被編碼的裝置和掃描編碼的傳感器組成，它們彼此相對旋轉(zhuǎn)。在數(shù)字增量式旋轉(zhuǎn)編碼器中，被編碼的裝置通常是編碼盤或具有均勻地分布在圓周上的均勻標(biāo)記的編碼輪，傳感器探測這些標(biāo)記并通過相應(yīng)脈沖的輸出發(fā)出信號。根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向計(jì)算出連續(xù)脈沖以便由累計(jì)總和確定最終的旋轉(zhuǎn)角度。為了據(jù)此確定實(shí)際的位置，需要設(shè)定基準(zhǔn)位置，計(jì)算的量可以參考該基準(zhǔn)位置。該基準(zhǔn)位置通常由可被傳感器探測到的單獨(dú)的基準(zhǔn)或零刻度得知。相比之下，在數(shù)字絕對旋轉(zhuǎn)編碼器中，編碼是由位置決定的，以致對于每個(gè)角位置，可以產(chǎn)生單獨(dú)的信號，其直接且明確地表示有關(guān)的位置。連續(xù)完整周轉(zhuǎn)中的相同角位置不能在幾何形狀上將它們彼此區(qū)分開，這就為什么在必要時(shí)不得不采取額外措施。用于確定上述類型的轉(zhuǎn)向角的裝置通常包含體現(xiàn)為轉(zhuǎn)子的編碼盤或編碼輪，其中傳感器或掃描裝置與定子連接。因此方向盤的旋轉(zhuǎn)使編碼盤產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，該相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)以上述方式被固定的傳感器探測并且以相應(yīng)的電信號的形式提供，可以根據(jù)該電信號確定轉(zhuǎn)向角。例如，DE 101 10 785 Al公開了一種方向盤傳感器，其包含可旋轉(zhuǎn)地安裝的復(fù)制方向盤旋轉(zhuǎn)角度的編碼盤，以及固定的掃描單元，其掃描編碼盤的編碼，用于確定方向盤或轉(zhuǎn)向柱在周轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的角位置。所述轉(zhuǎn)向角傳感器另外包含計(jì)算單元，其與轉(zhuǎn)向柱或編碼盤機(jī)械連接，用于計(jì)算方向盤或轉(zhuǎn)向柱相對于零位置的完整周轉(zhuǎn)。EP I 069 026 BI公開了一種用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向柱模塊，其包含通過設(shè)計(jì)成平面螺旋彈簧的寬帶電纜在方向盤和機(jī)動(dòng)車輛之間傳輸信息和/或電流的信號傳輸盒、轉(zhuǎn)向角傳感器和至少一個(gè)轉(zhuǎn)向柱開關(guān)。該轉(zhuǎn)向角傳感器包含可旋轉(zhuǎn)地安裝的編碼盤，該編碼盤以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與可繞機(jī)動(dòng)車輛方向盤旋轉(zhuǎn)的信號傳輸盒的一部分連接。將實(shí)質(zhì)上由光發(fā)射器和光接收器組成的固定的掃描裝置設(shè)置在印刷電路板上，其在轉(zhuǎn)向柱模塊的殼體中相對于編碼盤靜止。如果方向盤中現(xiàn)在需要由定子側(cè)的掃描裝置或傳感器輸出的轉(zhuǎn)向角信息，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)向角傳感器裝置中，可在定子上獲得的轉(zhuǎn)向角信號必須通過連接方向盤和機(jī)動(dòng)車輛供電系統(tǒng)的通常的螺旋纏繞、柔性的電導(dǎo)體傳輸，該電導(dǎo)體也被稱為“游絲(clockspring)”或平面螺旋彈簧。然而，該螺旋導(dǎo)體在信號傳送質(zhì)量方面具有負(fù)作用，特別是在螺旋導(dǎo)體上有高刷新率或數(shù)據(jù)傳輸速率、高精確度和/或高負(fù)載電流時(shí)，因?yàn)樵撀菪龑?dǎo)體本身以公知的方式充當(dāng)了將要傳輸?shù)男盘柕膶?dǎo)電線圈(扼流圈)。

發(fā)明內(nèi)容
在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的是提出一種用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，特別是在機(jī)動(dòng)車輛中，以及一種轉(zhuǎn)向柱模塊，其允許在方向盤中以高刷新率和數(shù)據(jù)傳送速率、高精確度和/或高負(fù)載電流提供轉(zhuǎn)向角信息，其還具有低空間要求而且易于安裝。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，包含編碼載體和至少一個(gè)用于掃描編碼載體上提供的編碼的掃描裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)向角改變時(shí)，所述編碼載體和掃描裝置彼此相對旋轉(zhuǎn)，所述掃描裝置產(chǎn)生輸出信號，可以由該輸出信號確定轉(zhuǎn)向角，其中，所述掃描裝置可相對于固定 的編碼載體旋轉(zhuǎn)并且可以以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。 在該裝置中，不能與方向盤或轉(zhuǎn)向柱一起移動(dòng)的固定的殼體部分，其同時(shí)形成所述編碼載體。在該裝置中，提供用于由掃描裝置提供的輸出信號測定轉(zhuǎn)向角的電子測定系統(tǒng)，所述電子測定系統(tǒng)可以以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。在該裝置中，通過根據(jù)電力、磁性或光學(xué)原理的掃描裝置掃描所述編碼。一種用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向柱模塊，包含可以與方向盤機(jī)械連接的可旋轉(zhuǎn)的第一部分、相對于第一部分可旋轉(zhuǎn)地固定或不移動(dòng)的第二部分，以及設(shè)置在所述可旋轉(zhuǎn)的第一部分和可旋轉(zhuǎn)地接合的第二部分之間的電連接裝置，所述電連接裝置包含用于在方向盤和機(jī)動(dòng)車輛之間傳輸信息和/或電流的螺旋纏繞、柔性的電導(dǎo)體，其特征在于，與可旋轉(zhuǎn)的第一部分和根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器，用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置的掃描裝置與轉(zhuǎn)向柱模塊的第一部分相關(guān)聯(lián)，用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置的編碼載體與轉(zhuǎn)向柱模塊的第二部分相關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)向角信號直接提供給驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明進(jìn)一步的特別有利的實(shí)施方式在權(quán)利要求中公開。應(yīng)該指出的是，可以將在權(quán)利要求中單獨(dú)提及的特征以任何可行的技術(shù)方式相結(jié)合，從而提供本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式。另外，說明書非常詳細(xì)地描述和闡述了本發(fā)明的特征。根據(jù)本發(fā)明的用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，特別是在機(jī)動(dòng)車輛中，其包含編碼載體和至少一個(gè)用于掃描編碼載體上提供的編碼的掃描裝置，其中當(dāng)轉(zhuǎn)向角改變時(shí)，該編碼載體和掃描裝置彼此相對旋轉(zhuǎn)，并且該掃描裝置產(chǎn)生輸出信號，由該輸出信號可以確定轉(zhuǎn)向角。與固定的編碼載體相比，根據(jù)本發(fā)明裝置的掃描裝置可以以可旋轉(zhuǎn)和可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。在此情況下，將編碼和相關(guān)的用于掃描該編碼的掃描裝置理解為任何彼此之間能夠相對移動(dòng)的配件，其由于相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生輸出信號，在此基礎(chǔ)上，可以確定掃描裝置相對于例如編碼盤或編碼輪的提供有編碼的編碼載體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的程度。具體可以利用電力的、磁性的或光學(xué)的測量原理來掃描編碼。例如，這樣可以確定在相應(yīng)的掃描裝置發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的電阻變化，即通過使用電位計(jì)，其以電阻形式形成編碼并且以抽頭(tap)形式形成相關(guān)的掃描裝置。除了這種實(shí)施特別簡單的掃描設(shè)置，例如，還可以使用基于霍爾效應(yīng)的磁性測量原理或基于掃描分布在編碼載體上的定義的標(biāo)記的光學(xué)測量原理。根據(jù)本發(fā)明的解決方案具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以將掃描裝置提供的轉(zhuǎn)向角信息以高刷新率或數(shù)據(jù)傳送速率、高精確度和/或高負(fù)載電流直接提供給機(jī)動(dòng)車輛的方向盤或轉(zhuǎn)向柱和/或在機(jī)動(dòng)車輛的方向盤或轉(zhuǎn)向柱中提供。因此，如上面已經(jīng)闡述的那樣，通過經(jīng)實(shí)質(zhì)上充當(dāng)信號的扼流圈的平面螺旋彈簧的方式傳輸，也就是說通過連接機(jī)動(dòng)車輛的方向盤和供電系統(tǒng)的螺旋纏繞、柔性電導(dǎo)體傳輸，從而信號質(zhì)量不受到有害的影響。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置的不能與方向盤或轉(zhuǎn)向柱一起移動(dòng)的固定的殼體部分(定子)形成編碼載體。例如，可以將編碼載體的編碼應(yīng)用于固定的殼體部分的內(nèi)壁或應(yīng)用于固定的殼體部分本身。因此，可以忽略傳統(tǒng)上在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的編碼盤，由此根據(jù)本發(fā)明的裝置可以以更緊湊的方式構(gòu)建并且更易于安裝。本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施例提供了一種用于由掃描裝置提供的輸入信號測定 轉(zhuǎn)向角的電子測定系統(tǒng)，其中該電子測定系統(tǒng)可以以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。因此，可以在電子測定系統(tǒng)和掃描裝置之間的進(jìn)行特別簡單的連接。例如，可以將電子測定系統(tǒng)和掃描裝置設(shè)置在共用的印刷電路板上，該印刷電路板可以隨方向盤或轉(zhuǎn)向柱一起移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。于是，被電子測定系統(tǒng)測定的轉(zhuǎn)向角可以作為輸入變量向驅(qū)動(dòng)器提供。根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向柱模塊包含可以與方向盤機(jī)械連接的可旋轉(zhuǎn)的第一部分(轉(zhuǎn)子)、相對于第一部分可旋轉(zhuǎn)地固定或不移動(dòng)的第二部分(定子)、以及設(shè)置在第一部分和第二部分之間的電連接裝置，其包含用于在方向盤和機(jī)動(dòng)車輛之間傳輸信息和/或電流的螺旋纏繞、柔性的電導(dǎo)體。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱模塊還包含與方向盤和根據(jù)上述實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例的用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器，其中該用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置的掃描裝置與轉(zhuǎn)向柱模塊的第一部分相關(guān)聯(lián)，該用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置的編碼載體與轉(zhuǎn)向柱模塊的第二部分相關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)向角信號直接提供給驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱模塊提供了相當(dāng)大的優(yōu)勢，其可以將掃描裝置提供的轉(zhuǎn)向角信息以高刷新率或數(shù)據(jù)傳輸速率、高精確度和/或高負(fù)載電流直接提供給機(jī)動(dòng)車輛的方向盤或轉(zhuǎn)向柱和/或在機(jī)動(dòng)車輛的方向盤或轉(zhuǎn)向柱中提供。從轉(zhuǎn)向柱模塊的不移動(dòng)的第二部分向可與方向盤機(jī)械連接的第一部分傳輸信號不需要通過電連接裝置，因此，可以將轉(zhuǎn)向角信號以特別簡單的方式提供給驅(qū)動(dòng)器并且實(shí)質(zhì)上沒有傳輸損耗。根據(jù)本發(fā)明的上述用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置以及根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱模塊不限于這里所公開的實(shí)施例，還包括另外的與之等同的實(shí)施例。例如，轉(zhuǎn)向柱模塊可以包含一個(gè)或多個(gè)例如用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的行駛方向指示器、燈和/或刮水器總成的轉(zhuǎn)向柱開關(guān)。此外，該用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置還可以包含一個(gè)以上的用于掃描編碼載體上提供的編碼的掃描裝置。在優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置適用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向柱模塊。
權(quán)利要求
1.一種用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，其特征在于，包含編碼載體和至少一個(gè)用于掃描編碼載體上提供的編碼的掃描裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)向角改變時(shí)，所述編碼載體和掃描裝置彼此相對旋轉(zhuǎn)，所述掃描裝置產(chǎn)生輸出信號，可以由該輸出信號確定轉(zhuǎn)向角，其中，所述掃描裝置可相對于固定的編碼載體旋轉(zhuǎn)并且可以以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置， 其特征在于， 不能與方向盤或轉(zhuǎn)向柱一起移動(dòng)的固定的殼體部分，其同時(shí)形成所述編碼載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置， 其特征在于， 提供用于由掃描裝置提供的輸出信號測定轉(zhuǎn)向角的電子測定系統(tǒng)，所述電子測定系統(tǒng)可以以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置， 其特征在于， 通過根據(jù)電力、磁性或光學(xué)原理的掃描裝置掃描所述編碼。
5.一種用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向柱模塊，包含可以與方向盤機(jī)械連接的可旋轉(zhuǎn)的第一部分、相對于第一部分可旋轉(zhuǎn)地固定或不移動(dòng)的第二部分，以及設(shè)置在所述可旋轉(zhuǎn)的第一部分和可旋轉(zhuǎn)地接合的第二部分之間的電連接裝置，所述電連接裝置包含用于在方向盤和機(jī)動(dòng)車輛之間傳輸信息和/或電流的螺旋纏繞、柔性的電導(dǎo)體，其特征在于，與可旋轉(zhuǎn)的第一部分和根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器，用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置的掃描裝置與轉(zhuǎn)向柱模塊的第一部分相關(guān)聯(lián)，用于確定轉(zhuǎn)向角的裝置的編碼載體與轉(zhuǎn)向柱模塊的第二部分相關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)向角信號直接提供給驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置，其包含編碼載體和至少一個(gè)用于掃描編碼載體上提供的編碼的掃描裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)向角改變時(shí)，所述編碼載體和掃描裝置彼此相對旋轉(zhuǎn)，掃描裝置產(chǎn)生輸出信號，可以由該輸出信號確定轉(zhuǎn)向角。該掃描裝置可相對于固定的編碼載體旋轉(zhuǎn)并且可以以可旋轉(zhuǎn)地接合的方式與方向盤或轉(zhuǎn)向柱連接。另外，本發(fā)明還涉及一種用于機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向柱模塊，其配備有根據(jù)本發(fā)明的用于確定方向盤轉(zhuǎn)向角的裝置。
文檔編號B62D1/16GK102774421SQ201210135389
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者塞爾吉奧·考德納蘇, 奧利弗·內(nèi)爾斯, 彼得·W·A·澤格拉爾, 洛德韋克·維基佛斯 申請人:福特全球技術(shù)公司