(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両にステアリングコラムとステアリング伝動装置とタイロッドとが設けられており、
ステアリングコラムの角度位置を示すファイン信号を形成する第１の手段と、
ステアリングコラムの回転の数を１つまたは複数の回転方向で示すコース信号を形成する第２の手段とを有し、
前記ファイン信号とコース信号とを結合することにより舵角が求められる、
車両の舵角検出装置であって、
前記第１の手段として永久磁石（１０）がステアリングコラム（１）に機械的に固定されており、永久磁石は該永久磁石の角度位置を検出する磁界方向感応性のファイン信号センサ（１１）の前方で回転し、
該ファイン信号センサ（１１）はステアリングコラム（１）の角度位置に対応するアナログファイン信号を送出し、
前記第２の手段としてタイロッド（例えば２）にコース信号センサ装置（５）が配属されており、該コース信号センサ装置は全調整領域におけるタイロッド（２）の調整位置を部分領域（ａからｈ）および調整方向について無接触で検出し、ディジタルコース信号として送出する、
車両の舵角検出装置において、
タイロッド（２）に磁気ストリップ（９）が接合されており、該磁気ストリップはタイロッドの調整部分領域に相応して種々の磁界方向を有する磁界領域（ａからｈ）に分割されており、コース信号センサ（５）は検出された磁界方向に相応して対応するコース信号を送出し、
磁気ストリップ（９）の磁界領域（ａからｈ）の幅は、ステアリングコラム（１）が半回転（１８０゜）した場合のタイロッド（２）の調整範囲に相当する
ことを特徴とする車両の舵角検出装置。
【請求項２】
磁界方向感応性のセンサ（１１）としてＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサが使用され、該ＡＭＲセンサは永久磁石（１０）の角度位置に依存してポテンショメータファイン信号を送出する、請求項１記載の装置
【請求項３】
磁気ストリップ（９）は磁化可能なポリマーストリップとして作成されている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
ファイン信号センサ（１１）のアナログファイン信号とコース信号センサ（５）のディジタルコース信号とがコンバータ（１８）に供給され、該コンバータが求められた舵角に相応して、適合された情報信号を別の処理装置（ＣＡＮ；ＶＡＮ；ＳＣＰ；ＰＣＭ）に送出する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両にステアリングコラムとステアリング伝動装置とタイロッドとが設けられており、ステアリングコラムの角度位置を示すファイン信号を形成する第１の手段と、ステアリングコラムの回転の数を１つまたは複数の回転方向で示すコース信号を形成する第２の手段とを有し、前記ファイン信号とコース信号とを結合することにより舵角が求められる、車両の舵角検出装置であって、前記第１の手段として永久磁石がステアリングコラムに機械的に固定されており、永久磁石は該永久磁石の角度位置を検出する磁界方向感応性のファイン信号センサの前方で回転し、該ファイン信号センサはステアリングコラムの角度位置に対応するアナログファイン信号を送出し、前記第２の手段としてタイロッドにコース信号センサ装置が配属されており、該コース信号センサ装置は全調整領域におけるタイロッドの調整位置を部分領域および調整方向について無接触で検出し、ディジタルコース信号として送出する、車両の舵角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に求められる安全システム、例えば走行ダイナミック制御に対して、安全性の点から車両の点火スイッチの操作後ただちに実際のステアリングホイール位置が必要となる。そのためこの種の車両では、絶対センサとしてスイッチオン後ただちに一義的な角度検出が可能となるステアリングホイール角度センサが必要である。ステアリングホイール角度センサは国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ９５／００３４３号明細書から公知である。
【０００３】
車両のステアリングホイール角度検出のための公知のセンサは、第１の数のセンシング素子により走査され、ステアリングホイールと同じ速度で回転する第１のコーディングディスクを有する。第２のコーディングディスクは第１のコーディングディスクの１／４の速度で回転し、第２の数のセンシング素子によって走査される３つのコードトラックを有する。対応するマイクロコントローラでは第１のコードディスクに対するセンシング素子の出力信号からいわゆるファイン信号が取り出され、第２のセンシング素子の出力信号からはコース信号が取り出される。ここでは±７２０゜の角度（すなわち１４４０゜）が回転されてはじめて繰り返される。形成されたファイン信号およびコース信号を適切に結合させることにより、どんな場合にも一義的な角度検出を行うことができる。
【０００４】
車両のステアリングホイール角度検出のための公知のセンサでは、所定の位置に切欠を有するコードディスクが使用され、この切欠は固有のコードを形成している。センシング素子として、それぞれの磁石と共働するホール検出系が使用される。ホール検出系はこの場合コードディスクの一方の側に配置されており、磁石は他方の側に配置されている。このためコードディスクは絞りとして作用し、ホール検出系は、このホール検出系と対応する磁石との間にコードディスクの切欠が存在しているか否かを検出する出力信号を送出する。
【０００５】
車両のステアリングホイール角度検出のための公知の装置は、特に製造技術や構造に関してきわめて複雑である。コース信号がステアリングコラムにより操作される伝動装置を介して送出される場合には、求められた舵角の精度に許容誤差が非常に強く影響してしまう。さらにこの装置には相応の駆動モーメントが必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に言及した形式の車両の舵角検出装置を改善して、著しく低減されたコストと実際には無視できる程度の駆動モーメントで、舵角を正確に検出できるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、タイロッドに磁気ストリップが接合されており、該磁気ストリップはタイロッドの調整部分領域に相応して種々の磁界方向を有する磁界領域に分割されており、コース信号センサは検出された磁界方向に相応して対応するコース信号を送出し、磁気ストリップの磁界領域の幅は、ステアリングコラムが半回転した場合のタイロッドの調整範囲に相当する構成により解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
こうした構成ではステアリングコラムは永久磁石のみを支持しており、タイロッドは磁気ストリップのみを支持している。残りの構成素子、例えばファイン信号センサ、コース信号センサおよび評価装置はステアリング機構に無接触で結合されており、種々のステアリングシステムに容易に取り付け可能である。カルダン伝動式のステアリングコラムの許容誤差は回避され、この装置はステアリングコラムの構造およびステアリングコラムスイッチから独立している。車両に、調整可能なステアリングコラムが設けられている場合、新たな装置を用いてもステアリングコラムのクラッシュ特性に悪影響を与えない。
【０００９】
コース信号センサ装置はステアリング伝動装置の別の減速比、例えば商用車両の伝動装置の減速比に容易に適合可能である。この実施形態の別の利点は、装置自体がノイズを生じさせないことである。センサはスタンドバイ動作では動作する必要がない。これは給電電圧のスイッチオンによりただちに実際の舵角がアナログファイン信号およびディジタルコース信号により検出されるからである。
【００１０】
ステアリングコラムの角度位置の検出は、磁界方向感応性のセンサとしてＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサが使用され、このＡＭＲセンサにより永久磁石の角度位置に依存してポテンショメータファイン信号が送出される場合に特に簡単化される。
【００１１】
所定の最大調整領域でのタイロッドの位置は、本発明により一義的に検出される。すなわち、タイロッドに磁気ストリップが接合されており、この磁気ストリップは調整の部分領域に相応して種々の磁界方向を有する磁界領域に分割されており、コース信号センサにより検出された磁界方向に相応して対応するコース信号が送出される。また、磁気ストリップの磁界領域の幅は、ステアリングコラムが半回転した場合にタイロッドの調整に対応するように設けられる。
【００１２】
この場合に、磁気ストリップが１／２ずつの２つの領域に分割されており、かつこの２つの領域が同数の４つの磁界領域に分割されており、各１／２の領域において１つの磁界領域から次の磁界領域へ磁界方向は９０゜変化しており、磁気ストリップの中央で隣接する磁界領域の磁界方向は１３５゜変化している構成により、コース信号コードが迅速に移行することが保証される。
【００１３】
有利には磁気ストリップが磁化可能なポリマーストリップとして作成されている。
【００１４】
有利な手段では、本発明の装置を、ファイン信号センサのアナログファイン信号とコース信号センサのディジタルコース信号とがコンバータに供給され、求められた舵角に相応に適合された情報信号が別の処理装置に送出されるように設けることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明を以下に図に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
ステアリング駆動装置のうち、図１にはステアリングコラム１の下方端部、およびこのステアリングコラムにより駆動されるステアリング伝動装置４のみが概略的に示されている。ステアリング伝動装置４は２つのタイロッド２、３の操作運動を次のように調整する。すなわち、ステアリングコラム１が時計回りの回転運動を行った場合に２つのタイロッド２、３を左方へ、ステアリングコラム１が反時計回りの回転運動を行った場合に２つのタイロッド２、３を右方へ動かすように行われる。この場合に調整距離はステアリングコラム１の調整角度αに依存する。
【００１７】
図２には、永久磁石１０がステアリングコラム１に機械的に固定接合されて、この永久磁石が遊びなくステアリングコラム１と共に回転する様子が示されている。永久磁石１０の前方には調整角αを検出するためのファイン信号センサ１１が配置されており、このファイン信号センサは例えば磁界密度感応性のＡＭＲ（異方性磁界抵抗）センサとして構成されている。ファイン信号センサ１１は端子１２、１４を介して給電電圧を供給され、出力側１３にファイン信号を送出する。このファイン信号は図４によれば、ステアリングコラム１ひいては棒磁石として構成された永久磁石１０の角度位置αに対応する。永久磁石はステアリングコラム１の長手軸線に対して直交し、かつこのステアリングコラムに対称に配置されている。図示の実施例ではファイン信号センサ１１はステアリングコラム１の出力位置によりアナログ電圧Ｖの下方の電圧値を送出する。ステアリングコラム１の時計回りの調整運動でも反時計回りの調整運動でも、調整角度が大きくなるにつれて第１の半回転における電圧Ｖは上方の電圧値まで増大する。続く半回転では電圧Ｖは連続的に下方の電圧値まで低下する。これはステアリングコラム１の偶数でない半回転が電圧上昇を生じさせ、偶数の半回転が直進走行に対する出力位置に関連して電圧低下を生じさせることを意味している。
【００１８】
ステアリングコラム１の角度位置、ひいては実際の舵角を得るために、半回転後にコース信号からコード化されたコース信号を形成して送出しなくてはならない。このためにコース信号センサ５が設けられており、このコース信号センサはステアリング伝動装置４に密に導入されて、タイロッド２の調整を２つの調整方向でステアリングコラム１の半回転後に検出する。このコース信号センサ５に条片状の磁気ストリップ９が配属されており、この磁気ストリップはタイロッド２に装着されて、コース信号センサ５を通過する。磁気ストリップ９は磁化可能なポリマーストリップとして構成されており、図３に示された実施例では８つの磁界領域ａからｈに分割され、その磁界領域のすべてが異なる磁界方向を有している。コース信号センサ５は磁界方向感応性を有しており、磁界領域ａからｈの位置に応じて８つの異なるディジタルコース信号を送出する。磁界領域ａからｈの幅はタイロッド２のそれぞれの調整距離の一部分にわたっており、ステアリングコラム１の１８０゜の半回転に相当する。この実施例では磁気ストリップ９は、ステアリングコラム１の各回転方向での２回転に相当する８つの磁界領域にわたって延びている。タイロッド２の全調整領域は磁気ストリップ９により８つの同じ部分調整領域に分割されており、この磁気ストリップは固定されたコース信号センサ５を通過する。出力位置においてコース信号センサ５は磁界領域ｄとｅとの間にある。ステアリング伝動装置４の各位置においてただちに実際の舵角が送出される。これはファイン信号センサ１１で生じたアナログファイン信号と、コース信号センサ５で生じたディジタルコース信号とを相互に結合することにより行われる。
【００１９】
図５に示されているように、センサのための給電電圧はコンバータ１８を介して得られる。このコンバータにファイン信号センサ１１の出力側１３からファイン信号が供給され、コース信号センサ５の出力側７からコース信号が供給される。コンバータ１８は端子１５、１７を介して給電され、出力側１６に情報信号を送出する。この情報信号は印加されたファイン信号およびコース信号から形成され、別の処理装置例えばＣＡＮシステム、ＶＡＮシステム、ＳＣシステムまたはＰＷＭシステムに適合化されている。コンバータ１８は端子６、８、１２、１４により示されているように、センサ５、９に給電電圧を供給することができる。コンバータ１８およびセンサ５、９をステアリング伝動装置４のための付加的な装置として構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両のステアリング駆動装置の概略図である。
【図２】舵角検出装置の基本的なブロック回路図である。
【図３】タイロッドに装着可能な磁気ストリップの実施例を示す図である。
【図４】ファイン信号センサの電圧ダイアグラムである。
【図５】ファイン信号およびコース信号を改善するためのコンバータを示す図である。
【符号の説明】
１  ステアリングコラム
２、３  タイロッド
４  ステアリング伝動装置
５  コース信号センサ
６、８、１２、１４、１５、１７  端子
７、１３、１６  出力側
９  磁気ストリップ
１０  永久磁石
１１  ファイン信号センサ
１８  コンバータ
【図１】
0004215310.tif 000002
【図２】
0004215310.tif 000003
【図３】
0004215310.tif 000004
【図４】
0004215310.tif 000005
【図５】
0004215310.tif 000006