DE68905169T2 - Lenksystemstellendetektor. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erkennung der Betriebsstellung eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes.
• Bei mehreren Arten von Kraftfahrzeug-Steuersystemen ist es notwendig, die genaue Lenkstellung der Straßenräder zu kennen oder, anders ausgedrückt, die Betriebsstellung des Lenkgetriebes. So beruhen z.B. Systeme zur Steuerung einstellbarer Stoßdämpfer in Abhängigkeit von dem gemessenen Lenkwinkel, wie sie in der US-Patentschrift 4,621,833 dargestellt sind, auf der Messung des Lenkeinschlags der Räder. Das '833er Patent offenbart ein System zur Erkennung der Drehstellung einer Lenkantriebswelle, die ihrerseits mit einem Lenkgetriebe verbunden ist. Dieses System aus dem '833er Patent ist jedoch nicht gut zur Verwendung mit einem indirekt montierten Lenkgetriebe geeignet, es sei denn, ein solches Lenkgetriebe wird über eine vom vorderen Lenkgetriebe ausgehende mechanische Antriebswelle angetrieben. Dementsprechend ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Lenkungsmeßsystem zur Erkennung der Betriebsstellung eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes zu liefern, welches zur Verwendung mit einem indirekt montierten Lenkgetriebe wie einem solchen, das an den Hinterrädern eines Vierrad-Lenksystems eingesetzt wird, geeignet ist. Die US-Patentschrift 4,671,523 offenbart einen äußerlich montierten Sensor zum Erkennen der Stellung der lenkbaren Hinterräder eines mit einer Vierradlenkung ausgestatteten Fahrzeuges. Andere Systeme benutzen zusätzliche Sensoren, wie linear variable Differenzialwandler (LVDT), zum Zwecke der Erkennung der Lenkstellung der Hinterräder. Solche Sensoren sind anfällig für falsche Einstellung und erhöhen ganz allgemein den Platzbedarf des Elektronikpaketes, welches innerhalb des Lenkgetriebes eingebaut ist. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Lenkgebriebe-Stellungsgeber zu liefern, welcher den zusätzlichen Platzbedarf, das Gewicht und die Komplexität auf ein Minimum reduziert.
• In der US-PS 4,785,901 wird ein Zahnstangen-Endsignal-Erzeugersystem offenbart, in welchem nur die äußerst linke bzw. rechte Lenkstellung einer Lenkzahnstange festgestellt wird; ein derartiges System kann keine Informationen zur Regelung eines Lenkgetriebes über seinen gesamten Hub hinweg geben.
• Die JP-A-62-012457, welche dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht, offenbart einen Lenkwinkelsensor, welcher einen am Getriebegehäuse eines Lenkgetriebes der Art der Zahnstangenlenkung befestigten magnetischen Sensor beinhaltet, sowie zwei an der Zahnstangenwelle befestigte Magnete unterschiedlicher Dicke.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Erkennung der Betriebsstellung eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes geschaffen, welches einen an einem Bestandteil im Innern besagten Lenkgetriebes befestigten Magneten umfaßt, wobei besagter Bestandteil und besagter Magnet so gestaltet sind, daß sie synchron mit den Ausgangsgliedern besagten Lenkgetriebes deren Bewegungen mitmachen, und eine Abtastvorrichtung zur kontinuierlichen Erkennung der Stellung besagten Magnets während der hin- und hergehenden Bewegung der Ausgangsglieder besagten Lenkgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Abtastvorrichtung eine Induktivgeberspule umfaßt, welche in ein Lager zur gleitenden Lagerung besagter Bestandteile integriert ist.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein diese Erfindung verkörperndes Abtastsystem nicht nur für den Gebrauch mit indirekt montierten Hinterrad-Lenkgetrieben geeignet ist, sondern auch für den Einsatz mit Hauptlenkgetrieben, die an den Vorderrädern des Fahrzeugs verwendet werden.
• Ein Vorteil des die vorliegende Erfindung verkörpernden Systems ist, daß das Gebersystem dazu eingesetzt werden kann, kontinuierlich und verläßlich die Stellung eines Lenkgetriebes zu erkennen, während das Lenkgetriebe die Straßenräder von einer Endlage in die andere Endlage der möglichen Lenkstellungen bewegt.
• Der Magnet kann an der Kolbenstange eines hydraulisch angetriebenen Lenkgetriebes angebracht werden.
• Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft näher beschrieben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, wovon:
• Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Hinterachse ist, die ein Lenksystem mit einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Sensor beinhaltet,
• Figur 2 eine teilgeschnittene Ansicht eines Lenkgetriebes mit einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Sensorsystem ist,
• Figur 2A eine schematische Darstellung eines hydraulisch angetriebenen Lenkgetriebes ist, welches ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Sensorsystem beinhaltet,
• Figur 3 eine Draufsicht eines Teils des Lenkgetriebes der Figur 2 ist, welche ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Sensorsystem zeigt,
• Figur 4 eine teilweise geschnittene Rückansicht eines Teils des Lenkgetriebes der Figur 2 ist, welche das die vorliegende Erfindung verkörpernde Sensorsystem zeigt, und
• Figur 5 eine Endansicht gemäß der Linie 5-5 der Figur 3 zeigt.
• Wie Figur 1 zeigt, ist das Lenkgetriebe 10 über Spurstangen 14 mit einem Paar Lenkhebel 16 verbunden. Dementsprechend werden die Straßenräder 12 bei der Hin- und Herbewegung der Spurstangen durch das Lenkgetriebe 10 um die durch Kugelgelenke 18 definierte Königszapfenachsen geschwenkt, womit die Straßenräder 12 von dem Lenkgetriebe 10 gelenkt werden.
• Figur 2 stellt die inneren Teile nur eines Beispiels eines Lenkgetriebes dar, welches für den Einsatz mit einem der vorliegenden Erfindung entsprechenden System geeignet ist. Der Fachmann wird erkennen, daß ein System gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur bei dem dargestellten Ritzel- und Zahnstangen-Lenkgetriebe nützlich wäre, sondern auch bei anderen Lenkgetriebearten, die hydraulische, mechanische oder elektrische Betriebssysteme als Primärantrieb aufweisen. Figur 2A stellt ein hydraulisch angetriebenes Lenkgetriebe dar, in welchem ein auf einer Kolbenstange 44 befestigter Kolben 42 mittels Hydraulikflüssigkeit, welche über Ventile 46 gesteuert wird, hin- und herbewegt wird. Das Lenkgetriebe nach Figur 2A umfaßt eine Stützlager-und-Spulen-Einheit und einen beweglichen Magneten, die im Zusammenhang mit Figur 2 vollständig erläutert werden.
• Das in Figur 2 dargestellte Lenkgetriebe verwendet einen Motor 20 als Primärantrieb zum Antrieb der Ritzelwelle 22 über eine Reihe von Zahnrädern. Die Ritzelwelle 22 wiederum treibt die Zahnstange 24 hin- und hergehend an. Es sei angemerkt, daß die Spurstangen 14 mit der Lenkzahnstange so verbunden sind, daß die Hin- und Herbewegung der Zahnstange 24 auf die Spurstangen übertragen wird. Dementsprechend enthalten die Spurstangen die Ausgangsglieder des Lenkgetriebes. Figur 2 zeigt weiterhin einen Magneten 32, welcher in die Zahnstange 24 eingelassen ist, sowie eine eine Zahnstangen-Stützlagerbüchse und eine Spule enthaltende Einheit 26, wobei diese im Zusammenhang gesehen erste und zweite Sensorenelemente zur Erkennung der Stellung der Zahnstange 24 umfassen.
• Einzelheiten der Sensoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt. Wie am besten aus Figur 4 hervorgeht, ist die Zahnstange 24 einenends mittels eines Zahnstangenlagerbocks 28 abgestützt, der über eine Druckfeder 30 in Kontakt mit der Zahnstange gehalten wird. Es ist selbstverständlich, daß der von der Druckfeder 30 aufgebrachten Kraft eine entsprechende, von der Ritzelwelle 22 nach unten ausgeübte Gegenkraft entgegenwirkt. Das gegenüberliegende Ende der Zahnstange 24 stützt sich in der Einheit 26 aus Zahnstangenlagerbüchse und Spule ab. Die Einheit 26 umfaßt nicht nur ein Lager zur Lagerung der Zahnstange, sondern auch eine Sensorspule zur Bestimmung der Stellung des Magneten 32, und damit der Stellung der Zahnstange 24. Der Magnet 32 ist in einen Magnethalter 34 eingelassen, der seinerseits in die Zahnstange 24 eingelassen ist. Demzufolge bewegt sich der Magnet 32 synchron mit der Zahnstange 24. Der Magnethalter 34 kann jeden passenden Werkstoff enthalten, wie Aluminium oder Kunststoff oder andere, dem Fachmann bekannte und in dieser Offenlegungsschrift vorgeschlagene Werkstoffe. Wie in den Figuren dargestellt, umfaßt die Einheit 26 eine Wicklung 36, welche mit einem Steuermodul 38 des Systems derart verbunden ist, daß das Steuermodul jederzeit über die Lage des Magneten 32 und der Zahnstange 24 informiert werden kann. Die Wicklung 36 umfaßt eine induktive Geberspule. Der Sensor kann dadurch betrieben werden, daß ein angemessenes elektrisches Potential an der Wicklung 36 angelegt wird, und daß der Strom in dieser Wicklung gemessen wird. Bewegt sich der Magnet 32 näher an die Wicklung 36 heran oder weiter von ihr weg, ändert sich dementsprechend der Strom in der Wicklung 36. Folglich kann das Steuermodul 38 des Systems die Stellung der Zahnstange 24 mittels einer Bezugstafel oder anderer in einen Mikroprozessor integrierter Mittel oder einer anderen in dem Systemsteuermodul enthaltenen Vorrichtung bestimmen. Wichtig ist dabei anzumerken, daß ein System gemäß der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden kann, die Stellung der Lenkzahnstange, während sich diese von einer Hubendstellung zur anderen derartigen Endstellung bewegt, kontinuierlich zu verfolgen. Außerdem liefert, wie oben angemerkt, ein erfindungsgemäßes System eine präzise Angabe der Zahnstangenstellung, ohne dabei sperrige äußere Sensoren zu erfordern.

Claims (5)

1. System zur Erkennung der Betriebsstellung eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes, welches einen an einem Bestandteil (24) im Innern besagten Lenkgetriebes (10) befestigten Magneten (32) umfaßt, wobei besagter Bestandteil und besagter Magnet so gestaltet sind, daß sie synchron mit den Ausgangsgliedern des besagten Lenkgetriebes deren Bewegungen mitmachen, und eine Abtastvorrichtung (26) zur kontinuierlichen Erkennung der Stellung besagten Magnets (32) während der hin- und hergehenden Bewegung der Ausgangsglieder besagten Lenkgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Abtastvorrichtung (26) eine Induktivgeberspule umfaßt, welche in ein Lager zur gleitenden Lagerung besagter Bestandteile (24) integriert ist.

2. System nach Anspruch 1, worin besagtes Lenkgetriebe ein Ritzel- und Zahnstangen-Lenkgetriebe umfaßt, und worin besagter Magnet an der Zahnstange des Lenkgetriebes befestigt ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, worin besagte Induktivgeberspule einen Teil der besagten Lenkzahnstange umschließt.

4. System nach Anspruch 1, worin besagter Magnet an der Kolbenstange eines hydraulisch angetriebenen Lenkgetriebes befestigt ist.

5. System nach Anspruch 2, worin besagter Magnet in die Zahnstange des Ritzel- und Zahnstangen-Lenkgetriebes eingelassen ist.