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Patent Searching and Data


Title:
ROTATIONAL ANGLE SENSOR ASSEMBLY AND STEERING SYSTEM FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/174942
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a rotational angle sensor assembly (6) for determining a rotational angle of a shaft (8) during rotation of the shaft (8) about an axis of rotation (10) of the shaft (8), comprising a rotation indicating element (12), which is force-transmittingly connected to the shaft (8), and a rotation sensor (14) for detecting motion of the rotation indicating element (12), characterized in that a first transmission-mechanism part (16) of a transmission mechanism (18) of the rotational angle sensor assembly (6) is disposed on the shaft (8), the first transmission-mechanism part being disposed for conjoint rotation, and the rotation indicating element (12) is a second transmission-mechanism part of the transmission mechanism (18), the second transmission-mechanism part being in engagement with the first transmission-mechanism part (16), the transmission mechanism (18) simultaneously forming a fixed mechanical stop of the shaft (8) at each of a first end of a rotational angle range of the shaft (8), for counterclockwise rotation of the shaft (8), and a second end of the rotational angle range of the shaft (8), for clockwise rotation of the shaft (8).

Inventors:
IRLE HENNING (DE)
FORST SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/078498
Publication Date:
August 25, 2022
Filing Date:
October 14, 2021
Export Citation:
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Assignee:
HELLA GMBH & CO KGAA (DE)
International Classes:
B62D5/00; B62D15/02
Foreign References:
JPH11211456A1999-08-06
KR100802664B12008-02-12
DE10348914A12005-06-02
US8004277B22011-08-23
DE102014212498A12015-12-31
DE102015202733A12016-08-18
US20200070871A12020-03-05
DE102008045195A12010-03-04
DE102010030801A12012-01-05
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Claims:
Drehwinkelsensoranordnung und Lenksystem für ein Fahrzeug

Patentansprüche

1. Drehwinkelsensoranordnung (6) zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle (8) bei einer Drehung der Welle (8) um eine Drehachse (10) der Welle (8), umfassend einen mit der Welle (8) in Kraftübertragungsverbindung ste henden Umdrehungsgeber (12) und einen Umdrehungssensor (14) zur De tektion einer Bewegung des Umdrehungsgebers (12), dadurch gekennzeichnet, dass an der Welle (8) ein drehfest angeordnetes erstes Getriebeteil (16) ei nes Getriebes (18) der Drehwinkelsensoranordnung (6) angeordnet ist und der Umdrehungsgeber (12) als ein mit dem ersten Getriebeteil (16) in Eingriff befindliches zweites Getriebeteil des Getriebes (18) ausgebildet ist, wobei das Getriebe (18) gleichzeitig an einem ersten Ende eines Drehwinkelbe reichs der Welle (8) bei einer Drehung der Welle (8) im Gegenuhrzeigersinn und an einem zweiten Ende des Drehwinkelbereichs der Welle (8) bei einer Drehung der Welle (8) im Uhrzeigersinn jeweils einen festen mechanischen Anschlag der Welle (8) ausbildet.

2. Drehwinkelsensoranordnung (6) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelsensoranordnung (6) zur Bestimmung von einer Mehr zahl von 360°-Umdrehungen einer Welle (8) ausgebildet ist, wobei die Welle (8) in einem Drehwinkelbereich von -n*360° bis +n*360° um die Drehachse (10) der Welle (8) drehbar ist und das Getriebe (18) gleichzeitig bei einem Drehwinkel von -n*360° und bei einem Drehwinkel von +n*360° jeweils einen der festen mechanischen Anschläge der Welle (8) ausbildet.

3. Drehwinkelsensoranordnung (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeteil (16) als ein integraler Bestandteil der Welle (8) ausgebildet ist, bevorzugt, dass das erste Getriebeteil (16) als eine gewinde artige Nut in der Welle (8) und das zweite Getriebeteil (12) als ein in der ge windeartigen Nut geführter Nutenstein ausgebildet sind.

4. Drehwinkelsensoranordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelsensoranordnung (6) einen mit der Welle (8) drehtest verbundenen Drehwinkelgeber (20) und einen zu dem Drehwinkelgeber (20) korrespondierenden Drehwinkelsensor zur Erfassung von Drehungen der Welle (8) um die Drehachse (10) in einem Drehwinkelbereich von unter -/+ 360° aufweist, bevorzugt, dass der Drehwinkelgeber (20) an einer freien Stirnseite der Welle (8) angeordnet ist, besonders bevorzugt, dass der Dreh winkelgeber (20) als ein integraler Bestandteil der Welle (8) ausgebildet ist.

5. Drehwinkelsensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber und der Drehwinkelsensor zusätzlich zur Erfas sung von Drehungen der Welle um die Drehachse in einem Drehwinkelbe reich von größer -/+ 360°, bevorzugt von -/+ n*360°, geeignet ausgebildet sind.

6. Drehwinkelsensoranordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umdrehungssensor (14) und/oder der Drehwinkelsensor jeweils als ein induktiver Sensor ausgebildet sind/ist, bevorzugt, dass der Umdrehungs sensor (14) und/oder der Drehwinkelsensor jeweils eine Messfrequenz von größer 1 MHz aufweisen/aufweist.

7. Lenksystem (2) für ein Fahrzeug, umfassend eine starre Lenksäule, eine Steuerung, ein an der Lenksäule mittels eines Lenkradaktors und einer Welle (8) drehbar angeordnetes Lenkrad (4), wobei der mit der Steuerung signalübertragend verbundene und einen Außenläufer-Elektromotor aufwei sende Lenkradaktor an der Lenksäule starr befestigt und mittels der Welle (8) mit dem Lenkrad (4) drehmomentübertragend verbunden ist, und eine mit der Steuerung signalübertragend verbundene Drehwinkelsensoranordnung (6) zur Bestimmung eines Drehwinkels der mit dem Lenkrad (4) drehfest und mit dem Lenkradaktor drehmomentübertragend verbundenen Welle (8) bei einer Drehung der Welle (8) um eine Drehachse (10) der Welle (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelsensoranordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.

8. Lenksystem (2) nach Anspruch 7, rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber (20) und der Drehwinkelsensor zusätzlich zur Er fassung der Drehposition des Außenläufers des Elektromotors relativ zu der starren Lenksäule ausgebildet sind, bevorzugt, dass die Erfassung der Dreh position auf eine Polpaar-Teilung des Elektromotors abgestimmt ausgebildet und eingerichtet ist.

9. Lenksystem nach Anspruch 7 oder 8, rückbezogen auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelsensor auf einer an der Lenksäule befestigten Leiter platte angeordnet ist und die Welle mit dem Drehwinkelgeber durch eine Öff nung in der Leiterplatte hindurchragt.

Description:
Drehwinkelsensoranordnung und Lenksystem für ein Fahrzeug

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehwinkelsensoranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und ein Lenksystem für ein Fahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 7 genannten Art.

Derartige Drehwinkelsensoranordnungen und Lenksysteme für Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt. Die be kannten Drehwinkelsensoranordnungen zur Bestimmung eines Drehwinkels einer Welle bei einer Drehung der Welle um eine Drehachse der Welle umfassen dabei un ter anderem einen mit der Welle in Kraftübertragungsverbindung stehenden Umdre hungsgeber und einen Umdrehungssensor zur Detektion einer Bewegung des Umdre hungsgebers. Die bekannten Lenksysteme für Fahrzeuge umfassen eine starre Lenk säule, eine Steuerung, ein an der Lenksäule mittels eines Lenkradaktors und einer Welle drehbar angeordnetes Lenkrad, wobei der mit der Steuerung signalübertragend verbundene und einen Außenläufer-Elektromotor aufweisende Lenkradaktor an der Lenksäule starr befestigt und mittels der Welle mit dem Lenkrad drehmomentübertra gend verbunden ist, und die oben genannte und mit der Steuerung signalübertragend verbundene Drehwinkelsensoranordnung zur Bestimmung eines Drehwinkels der oben genannten und mit dem Lenkrad drehfest und mit dem Lenkradaktor drehmo mentübertragend verbundenen Welle bei einer Drehung der Welle um eine Drehachse der Welle.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehwinkelsensoranord nung und ein damit ausgerüstetes Lenksystem für ein Fahrzeug zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Drehwinkelsensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass an der Welle ein drehfest angeordnetes erstes Getriebeteil eines Getriebes der Drehwinkelsensoranordnung an geordnet ist und der Umdrehungsgeber als ein mit dem ersten Getriebeteil in Eingriff befindliches zweites Getriebeteil des Getriebes ausgebildet ist, wobei das Getriebe gleichzeitig an einem ersten Ende eines Drehwinkelbereichs der Welle bei einer Dre hung der Welle im Gegenuhrzeigersinn und an einem zweiten Ende des Drehwinkel bereichs der Welle bei einer Drehung der Welle im Uhrzeigersinn jeweils einen festen mechanischen Anschlag der Welle ausbildet. Ferner wird dieses Problem durch ein Lenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Unteransprüche betref fen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass eine Drehwin kelsensoranordnung und ein damit ausgerüstetes Lenksystem für ein Fahrzeug ver bessert sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Drehwinkelsensoran ordnung und des Lenksystems für ein Fahrzeug ist der Aufbau der Drehwinkelsenso ranordnung einerseits und des Lenksystems für ein Fahrzeug andererseits wesentlich vereinfacht. Dies insbesondere deshalb, weil das Getriebe bei der erfindungsgemä ßen Drehwinkelsensoranordnung zum einen als fester mechanischer Anschlag der Welle bei der Drehung der Welle im Gegenuhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn um de ren Drehachse dient und so ein Überdrehen der Welle, beispielsweise ein Überlenken des Lenkrads des Lenksystems, wirksam und sicher verhindert. Zum anderen dient das Getriebe gleichzeitig zur Detektion einer teilweisen und/oder einer ganzen und/oder einer mehrmaligen Umdrehung der Welle und damit beispielsweise des Lenkrads des Lenksystems. Flierdurch ist eine platzsparende und bauteilsparende so wie konstruktions- und fertigungsfreundliche Bauweise der Drehwinkelsensoranord nung und des damit ausgestatteten Lenksystems für ein Fahrzeug ermöglicht.

Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Drehwinkelsensoranordnung nach Art, Funkti onsweise, Material und Dimensionierung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehwinkelsensoranordnung sieht vor, dass die Drehwinkelsensoranordnung zur Bestimmung von einer Mehrzahl von 360°-Umdrehungen einer Welle ausgebildet ist, wobei die Welle in einem Dreh winkelbereich von -n * 360° bis +n * 360° um die Drehachse der Welle drehbar ist und das Getriebe gleichzeitig bei einem Drehwinkel von -n * 360° und bei einem Drehwinkel von +n * 360° jeweils einen der festen mechanischen Anschläge der Welle ausbildet. Auf diese Weise ist der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Drehwin kelsensoranordnung wesentlich erweitert. Beispielsweise ist dies bei Nutzfahrzeugen wie Lastkraftwagen oder dergleichen von Vorteil, bei denen in der Regel eine Mehrfa chumdrehung des Lenkrads bei der Steuerung des Fahrzeugs erforderlich ist. Bei n kann es sich dabei um eine natürliche Zahl handeln. Dies ist jedoch nicht zwingend er forderlich. Entsprechend wären auch Drehwinkelbereiche vorstellbar, bei denen der Drehwinkelbereich bei einer Drehung der Welle im Gegenuhrzeigersinn und Uhrzei gersinn, ausgehend von 0°, jeweils mit einer unvollständigen Umdrehung endet.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehwinkelsensoran ordnung sieht vor, dass das erste Getriebeteil als ein integraler Bestandteil der Welle ausgebildet ist, bevorzugt, dass das erste Getriebeteil als eine gewindeartige Nut in der Welle und das zweite Getriebeteil als ein in der gewindeartigen Nut geführter Nu tenstein ausgebildet sind. Hierdurch ist das Getriebe auf konstruktiv und fertigungs technisch besonders einfache und robuste Art und Weise realisierbar. Dies gilt insbe sondere für die bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehwinkelsenso ranordnung sieht vor, dass die Drehwinkelsensoranordnung einen mit der Welle dreh fest verbundenen Drehwinkelgeber und einen zu dem Drehwinkelgeber korrespondie renden Drehwinkelsensor zur Erfassung von Drehungen der Welle um die Drehachse in einem Drehwinkelbereich von unter -/+360° aufweist, bevorzugt, dass der Drehwin kelgeber an einer freien Stirnseite der Welle angeordnet ist, besonders bevorzugt, dass der Drehwinkelgeber als ein integraler Bestandteil der Welle ausgebildet ist. Auf diese Weise ist beispielsweise ein sogenanntes Grob-Fein-Spurverfahren mittels des Umdrehungsgebers und des Umdrehungssensors auf der einen Seite und mittels des Drehwinkelgebers und des Drehwinkelsensors auf der anderen Seite möglich. Denk bar ist aber insbesondere auch die Anwendung des sogenannten Nonius-Verfahrens. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform der erfindungsge mäßen Drehwinkelsensoranordnung sieht vor, dass der Drehwinkelgeber und der Drehwinkelsensor zusätzlich zur Erfassung von Drehungen der Welle um die Dreh achse in einem Drehwinkelbereich von größer -/+360°, bevorzugt von -/+n * 360°, ge eignet ausgebildet sind. Hierdurch ist es beispielsweise ausreichend, sofern bei einem Fahrzeug der Drehwinkelbereich des Lenkrads auf zum Beispiel weniger als zwei Um drehungen reduziert wird, mittels des Umdrehungsgebers und des Umdrehungs sensors lediglich zwei Schaltzustände zu erfassen.

Entsprechend ist es in diesem oder ähnlich gelagerten Fällen nicht erforderlich, dass der Umdrehungsgeber und der Umdrehungssensor den Drehwinkel mit einer hohen Auflösung detektieren. Stattdessen können der Umdrehungsgeber und der Umdre hungssensor auch lediglich dazu ausgebildet sein, als ein Zähler mit einer einge schränkten und überschaubaren Anzahl an Schaltstellungen zu funktionieren. Der Umdrehungssensor kann beispielsweise kapazitiv, induktiv oder optisch (zum Beispiel als Lichtschranke) realisiert sein. Derartige Systeme werden auch als Annäherungs schalter bezeichnet.

Beispielsweise kann ein solcher Zähler bei einer Lenkung, die einen Drehwinkelbe reich von -350° bis +350° besitzt, so ausgestaltet werden, dass für nominal einen Be reich von -350° bis 0° eine Metallfläche (Verdunkelungs- oder Reflexionsfläche bei op tischen Sensoren) unter/vor dem Annäherungsschalter wirkt und nominal im Bereich von 0° bis +350° eine solche Wirkung nicht gegeben ist. Mit anderen Worten ist so ein Schalter realisiert, der bei 0°, was dem geradeauslauf des Fahrzeugs entsprechen soll, schaltet. Ein Einschlagen des Lenkrads nach links oder rechts, also eine Drehung der Welle im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn, wird mittels des Schaltzu stands eindeutig unterscheidbar.

Je nach Wahl des Schalters und dem genutzten physikalischen Grundprinzip (kapazi tiv, induktiv, optisch) kann durch den Einsatz eines diversitären physikalischen Grund- prinzips, ein Sicherheitsgewinn erzielt werden. Dies bedeutet, dass sich unterschiedli che physikalische Grundprinzipien in der Regel nicht durch ein und denselben Fehler oder durch ein und dieselbe Störung gleichzeitig beeinflussen lassen.

Ein weiterer Aspekt bei der Wahl einer diversitären Ausgestaltung kann die Minimie rung von Übersprechen sein, sofern eine Bauraumintegration auf engem Raum ge wünscht oder notwendig ist.

Diese Überlegungen zur Wahl von diversitären Grundprinzipien gelten in gleicher Weise für Umdrehungsgeber und Umdrehungssensoren und/oder Drehwinkelgeber und Drehwinkelsensoren mit jeweils höheren Auflösungen, als dies bei der Ausbildung als Schalter oder dergleichen der Fall ist.

Die Funktionalität bleibt, unabhängig davon, ob der Umdrehungsgeber und der Um drehungssensor hochauflösend oder als ein Schalter, gegebenenfalls als Mehrstufen schalter, ausgebildet sind jeweils in Kombination mit dem Drehwinkelgeber und dem Drehwinkelsensor gleich, worauf die Wahl im jeweiligen Einzelfall aufgrund kommerzi eller und bauraumintegrativer Betrachtungen sowie anhand von Überlegungen zur funktionalen Sicherheit zu treffen ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehwinkelsensoran ordnung sieht vor, dass der Umdrehungssensor und/oder der Drehwinkelsensor je weils als ein induktiver Sensor ausgebildet sind/ist, bevorzugt, dass der Umdrehungs sensor und/oder der Drehwinkelsensor jeweils eine Messfrequenz von größer 1 MFIz aufweisen/aufweist. Induktive Sensoren sind robust und auch unter erschwerten Ein satzbedingungen, wie beispielsweise bei Fahrzeugen, sehr zuverlässig. Dies gilt ins besondere für die bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung. Aufgrund der bevorzugten Ausführungsform ist ein parasitäres Übersprechen der Motorströme oder auch durch Permanentmagnete wirksam verhindert. Ohne weitere Abschirmmaßnah men des Umdrehungssensors und/oder des Drehwinkelsensors gelingt es so, die im automobilen Umfeld bekannten Prüfungen zur Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) bezüglich Einstrahlfestigkeit und Abstrahlung einzuhalten. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Lenksystem für ein Fahrzeug ebenfalls nach Art, Funktionsweise, Material und Dimensionierung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Lenksystem bei sogenannten Steer-By-Wire Fahrzeugen mit Vorteil eingesetzt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lenksystems, rückbezogen auf Anspruch 4, sieht vor, dass der Drehwinkelgeber und der Drehwinkelsensor zu sätzlich zur Erfassung der Drehposition des Außenläufers des Elektromotors relativ zu der starren Lenksäule ausgebildet sind, bevorzugt, dass die Erfassung der Drehposi tion auf eine Polpaar-Teilung des Elektromotors abgestimmt ausgebildet und einge richtet ist. Auf diese Weise ist die Funktionalität des Drehwinkelgebers und des Dreh winkelsensors erhöht. Dies ist besonders vorteilhaft bei der bevorzugten Ausführungs form dieser Weiterbildung erzielt. Die Erfassung der Drehposition des Außenläufers des Elektromotors relativ zu der starren Lenksäule ist beispielsweise nötig, wenn Asymmetrien im Motor oder in der Sensorik über einen Drehwinkelbereich von mehr als -/+360° kompensiert werden müssen. Eine solche Kompensation wird in der Rege lung zweckmäßig mittels einer Look-up-Tabelle ausgeführt. Winkel zwischen den Stützstellen der vorgenannten Tabelle werden beispielsweise mathematisch durch In terpolation berechnet.

Die Kompensation über die vollen -/+360° ist insofern wichtig, als dass sich viele der mechanischen Toleranz-Effekte und Asymmetrien eben erst über die vollen -/+360° erkennen und somit kompensieren lassen. Selbstverständlich können sich auch Asymmetrien mit einer Periode über -/+180° oder kleinerer Teilungen von -/+360° aus bilden, die in solchen Fällen nach gleichem Schema zu korrigieren sind.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lenksystems, rückbe zogen auf Anspruch 4, sieht vor, dass der Drehwinkelsensor auf einer an der Lenk säule befestigten Leiterplatte angeordnet ist und die Welle mit dem Drehwinkelgeber durch eine Öffnung in der Leiterplatte hindurchragt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den Drehwinkelsensor relativ zu dem Außenläufer-Elektromotor sehr platz sparend anzuordnen, da bei Außenläufer-Elektromotoren ein ring- oder segmentförmi ger Sensor bauraumtechnisch sehr gut untergebracht werden kann. So sind derartige Drehwinkelsensoren beispielsweise als ein Ring oder als ein Segment eines Rings aufgebaut.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfol gend näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenksystems für ein Fahr zeug mit der erfindungsgemäßen Drehwinkelsensoranordnung in einer teil weisen perspektivischen Ansicht.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenksystems für ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Drehwinkelsensoranordnung rein exemplarisch dargestellt.

Das Fahrzeug ist in der Fig. 1 nicht näher dargestellt. Das Lenksystem 2 ist als ein so genanntes Steer-by-Wire System ausgebildet und umfasst eine starre Lenksäule, eine Steuerung, ein an der Lenksäule mittels eines Lenkradaktors und einer Welle 8 dreh bar angeordnetes Lenkrad 4, wobei der mit der Steuerung signalübertragend verbun dene und einen Außenläufer-Elektromotor aufweisende Lenkradaktor an der Lenk säule starr befestigt und mittels der Welle 8 mit dem Lenkrad 4 drehmomentübertra gend verbunden ist. Ferner umfasst das Lenksystem 2 eine mit der Steuerung signal übertragend verbundene Drehwinkelsensoranordnung 6 zur Bestimmung eines Dreh winkels der mit dem Lenkrad 4 drehfest und mit dem Lenkradaktor drehmomentüber tragend verbundenen Welle 8 bei einer Drehung der Welle 8 um eine Drehachse 10 der Welle 8. Die Lenksäule, die Steuerung und der Lenkradaktor mit dem Außenläu fer-Elektromotor sind in der Fig. 1 nicht dargestellt. Die Steuerung ist auf dem Fach mann an sich bekannte Art und Weise auf einer Leiterplatte des Lenksystems 2 ange ordnet. Die Drehwinkelsensoranordnung 6 zur Bestimmung des Drehwinkels der Welle 8 bei einer Drehung der Welle 8 um die Drehachse 10 der Welle 8 umfasst einen mit der Welle 8 in Kraftübertragungsverbindung stehenden Umdrehungsgeber 12 und einen Umdrehungssensor 14 zur Detektion einer Bewegung des Umdrehungsgebers 12, wobei erfindungsgemäß an der Welle 8 ein drehfest angeordnetes erstes Getriebeteil 16 eines Getriebes 18 der Drehwinkelsensoranordnung 6 angeordnet ist und der Um drehungsgeber 12 als ein mit dem ersten Getriebeteil 16 in Eingriff befindliches zwei tes Getriebeteil des Getriebes 18 ausgebildet ist, und wobei das Getriebe 18 gleich zeitig an einem ersten Ende eines Drehwinkelbereichs der Welle 8 bei einer Drehung der Welle 8 im Gegenuhrzeigersinn und an einem zweiten Ende des Drehwinkelbe reichs der Welle 8 bei einer Drehung der Welle 8 im Uhrzeigersinn jeweils einen fes ten mechanischen Anschlag der Welle 8 ausbildet.

Die Drehwinkelsensoranordnung 6 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Bestimmung von einer Mehrzahl von 360°-Umdrehungen der Welle 8 ausgebildet, wo bei die Welle 8 in einem Drehwinkelbereich von -n * 360° bis +n * 360° um die Dreh achse 10 der Welle 8 drehbar ist und das Getriebe 18 gleichzeitig bei einem Drehwin kel von -n * 360° und bei einem Drehwinkel von +n * 360° jeweils einen der festen me chanischen Anschläge der Welle 8 ausbildet. Die Vorzeichen und „+“ stehen im An meldungstext lediglich für eine mögliche Drehung der Welle 8 im Gegenuhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn um deren Drehachse 10.

Das erste Getriebeteil 16 ist hier als ein integraler Bestandteil der Welle 8 ausgebildet, nämlich derart, dass das erste Getriebeteil 16 als eine gewindeartige Nut in der Welle 8 und das zweite Getriebeteil 12 als ein in der gewindeartigen Nut 16 geführter Nuten stein ausgebildet sind.

Die Drehwinkelsensoranordnung 6 weist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner einen mit der Welle 8 drehfest verbundenen Drehwinkelgeber 20 und einen zu dem Drehwinkelgeber 20 korrespondierenden Drehwinkelsensor zur Erfassung von Drehungen der Welle 8 um die Drehachse 10 in einem Drehwinkelbereich von unter - /+360° auf, wobei der Drehwinkelgeber 20 hier an einer freien Stirnseite der Welle 8 angeordnet ist, nämlich derart, dass der Drehwinkelgeber 20 als ein integraler Be standteil der Welle 8 ausgebildet ist. Der Drehwinkelsensor ist hier nicht dargestellt und weist auf der ebenfalls nicht dargestellten Leiterplatte des Lenksystems 2 ange ordnete Leiterbahnen auf.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können der Drehwinkelgeber und der Drehwinkelsensor zusätzlich zur Erfassung von Drehungen der Welle um die Dreh achse in einem Drehwinkelbereich von größer -/+ 360°, bevorzugt, von -/+ n * 360°, ge eignet ausgebildet sein. Siehe hierzu auch die diesbezüglichen Ausführungen in der Beschreibungseinleitung.

Der Umdrehungssensor 14 und der Drehwinkelsensor sind bei dem vorliegenden Aus führungsbeispiel jeweils als ein induktiver Sensor ausgebildet, wobei der Umdre- hungssensor 14 und der Drehwinkelsensor jeweils eine Messfrequenz von größer 1 MHz aufweisen. Grundsätzlich sind aber auch andere Sensorprinzipien, wie beispiels weise kapazitive oder optische Sensorik, denkbar. Siehe hierzu ebenfalls die entspre chenden Ausführungen in der Beschreibungseinleitung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der Drehwinkelgeber 20 und der Drehwinkelsensor zusätzlich zur Erfassung der Dreh position des Außenläufers des Elektromotors relativ zu der starren Lenksäule ausge bildet sind, nämlich derart, dass die Erfassung der Drehposition auf eine Polpaar-Tei lung des Elektromotors abgestimmt ausgebildet und eingerichtet ist. Auch hierzu fin den sich nähere Angaben in der Beschreibungseinleitung.

Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lenksystems für ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Drehwinkelsensoranordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 kurz erläutert.

Sobald ein nicht dargestellter Fahrer des Fahrzeugs an dem Lenkrad 4 des Lenksys tems 2 dreht, wird die Welle 8 um deren Drehachse 10 ebenfalls gedreht. Da sich der als Kulissenstein ausgebildete Umdrehungsgeber 12 in Eingriff mit dem als Gewinde ausgebildeten ersten Getriebeteil 16 des Getriebes 18 befindet, wird der Umdrehungs geber 12 mittels der Drehung der Welle 8 um deren Drehachse 10 in der Bildebene der Fig. 1 , je nach Drehrichtung, von links nach rechts oder von rechts nach links be wegt. Die rotatorische Bewegung der Welle 8 wird bei dem vorliegenden Ausführungs beispiel also in eine translatorische Bewegung des Umdrehungsgebers 12 umgewan delt. Da sich hierdurch die relative Lage des Umdrehungsgebers 12 zu dem Umdre hungssensor 14 ändert, kann die Änderung des Drehwinkels mittels des Umdrehungs sensors 14 detektiert und zur weiteren Verarbeitung an die Steuerung weitergeleitet werden.

Mit der vorgenannten Drehung der Welle 8 um deren Drehachse 10 wird auch der in die aus der Fig. 1 ersichtlichen Stirnseite integrierte Drehwinkelgeber 20 um die Dreh achse 10 gedreht. Entsprechend ändert sich auch dessen relative Lage zu dem Dreh winkelsensor, so dass die Änderung des Drehwinkels mittels des Drehwinkelsensors ebenfalls detektiert und zur weiteren Verarbeitung an die Steuerung weitergeleitet werden kann.

Auf die vorgenannte Art und Weise erzeugte Ausgangssignale des Umdrehungs sensors 12 und des Drehwinkelsensors können beispielsweise nach einer der in der Beschreibungseinleitung genannten Methoden in der Steuerung in einen Drehwinkel der Welle 8 und damit des Lenkrads 4 des Lenksystems 2 umgewandelt werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Drehwinkelsensoranordnung 6 und des Lenksystems 2 ist der Aufbau der Drehwinkelsensoranordnung 6 einerseits und des Lenksystems 2 andererseits wesentlich vereinfacht. Dies insbesondere deshalb, weil das Getriebe 18 bei der Drehwinkelsensoranordnung 6 zum einen als fester me chanischer Anschlag der Welle 8 bei der Drehung der Welle 8 im Gegenuhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn um deren Drehachse 10 dient und so ein Überdrehen der Welle 8, nämlich ein Überlenken des Lenkrads 4 des Lenksystems 2, wirksam und sicher verhindert. Zum anderen dient das Getriebe 18 gleichzeitig zur Detektion einer teilwei sen und/oder einer ganzen und/oder einer mehrmaligen Umdrehung der Welle 8 und damit beispielsweise des Lenkrads 4 des Lenksystems 2. Hierdurch ist eine platzspa rende und bauteilsparende sowie konstruktions- und fertigungsfreundliche Bauweise der Drehwinkelsensoranordnung 6 und des damit ausgestatteten Lenksystems 2 er möglicht.

Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispiels weise ist das erfindungsgemäße Lenksystem und die erfindungsgemäße Drehwin kelsensoranordnung auch bei anderen Arten von Fahrzeugen vorteilhaft einsetzbar.

Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die vorgenannten konstruktiven und ferti gungstechnischen Details beschränkt.

Beispielsweise kann anstelle des gewindeartigen ersten Gewindeteils der als zweites Gewindeteil ausgebildete Umdrehungsgeber, zum Beispiel der Nutenstein aus dem Ausführungsbeispiel, mittels des ersten Gewindeteils derart an der Welle geführt sein, dass sich der Umdrehungsgeber bei einer Drehung der Welle um deren Drehachse, bezogen auf die Drehachse, nicht translatorisch, sondern rotatorisch bewegt.

Im Unterschied zu dem bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannter End-of-shaft Geber ausgebildeten Drehwinkelgeber 20 kann der Drehwinkelgeber in anderen Ausführungsformen der Erfindung als ein sogenannter Through-hole Geber ausgebildet sein. Entsprechend könnte der Drehwinkelsensor auf einer an der Lenk säule befestigten Leiterplatte angeordnet sein, wobei die Welle in diesem Fall mit dem Drehwinkelgeber durch eine Öffnung in der Leiterplatte hindurchragt. Bezugszeichenliste

2 Lenksystem

4 Lenkrad

6 Drehwinkelsensoranordnung

8 Welle

10 Drehachse der Welle 8 12 Umdrehungsgeber 14 Umdrehungssensor 16 Erstes Getriebeteil des Getriebes 18 18 Getriebe 20 Drehwinkelgeber