專利名稱：光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，尤其是用于檢測(cè)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向角，它包括光源、光敏接收器及能夠連接到其轉(zhuǎn)向角需要檢測(cè)的部件上的編碼盤，它能夠至少部分地透過光源的光并設(shè)有一種光編碼。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)角傳感器用于例如確定車輛尤其是機(jī)動(dòng)車輛方向盤的角度位置。因此，這種傳感器稱為轉(zhuǎn)向角度傳感器。裝配有一種驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的車輛除其它參數(shù)外還需要轉(zhuǎn)向角，用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們對(duì)車輛的某些部件起作用，例如制動(dòng)裝置或車輛引擎。
帶有連接到車輛方向盤的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的編碼盤的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器是已知的，例如，其中編碼盤具有一種光編碼并且設(shè)有一光源，其光線在一光導(dǎo)體中被偏轉(zhuǎn)到編碼盤上用于照射編碼。編碼盤的材料能夠至少部分地透過對(duì)應(yīng)于所使用波長(zhǎng)的光源輻射。光敏接收器用于接收穿過編碼盤的光線和編碼。光源、接收器和光導(dǎo)體最好被安置在同一載體上。例如在DE100 36 769 A1中描述了這種光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器。
用于將光線偏轉(zhuǎn)到編碼和光敏接收器的光導(dǎo)體的使用，至少在除了編碼盤、光源和接收器的實(shí)際空間需求之外的高度方面導(dǎo)致整個(gè)傳感器具有不利的尺寸，因?yàn)楣饩€沿軸向穿過編碼盤，并因此必須提供一個(gè)相應(yīng)的空間用于設(shè)置在編碼盤與接收器相對(duì)的一側(cè)的光導(dǎo)體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)一種光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，以達(dá)到降低空間需求及簡(jiǎn)化傳感器部件的裝配的效果。
根據(jù)本發(fā)明此目的這樣來實(shí)現(xiàn)，即，編碼盤構(gòu)成一光導(dǎo)，它包括使光源的光經(jīng)由其進(jìn)入編碼盤的耦合表面，以及包括至少一個(gè)將光線偏轉(zhuǎn)到光敏接收器的偏轉(zhuǎn)面。通過旋轉(zhuǎn)角傳感器的這種結(jié)構(gòu)，光導(dǎo)體作為單獨(dú)的元件可以被省略，并且傳感器尺寸在其高度方面也降低了，因?yàn)榫幋a盤的外圍表面可以被用作為耦合表面可以使用例如LED作為光源，它的光線同時(shí)在徑向方向上經(jīng)由耦合表面在側(cè)面進(jìn)入編碼盤，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中耦合表面構(gòu)成一透鏡，以便將發(fā)散光線調(diào)整為基本上平行的，從而進(jìn)一步通過編碼盤。當(dāng)這種光束照射到編碼盤中的偏轉(zhuǎn)面時(shí)，至少一部分光束向軸向方向偏轉(zhuǎn)，自編碼盤中射出，由此照亮位于在該點(diǎn)的編碼部分，并且接著照射到安裝在一印刷電路板上的至少一個(gè)光敏接收器上。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，不同尺寸的光電晶體管作為接收器使用，其中，較小的光電晶體管可以被安裝在面向編碼盤的一側(cè)，而較大的光電晶體管可以被安裝在背對(duì)編碼盤的一側(cè)。在此區(qū)域內(nèi)，印刷電路板具有一開孔，被偏轉(zhuǎn)的光的一部分通過該開孔進(jìn)入一安裝在印刷電路板背對(duì)編碼盤的一側(cè)上的光電晶體管。這個(gè)開孔用作為供光線穿過的光闌，可以通過開孔的大小影響它的作用。為了分析編碼信息，使用所有接收器的信號(hào)。通過這種方式可以達(dá)到增加傳感器的精確度。此外，印刷電路板也可以用作為光源的載體。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在編碼盤和印刷電路板之間設(shè)置另一個(gè)光闌，它是可調(diào)節(jié)和可替換的，以便最佳地適配于不同的接收器。
通過使用設(shè)置在編碼盤上編碼之外的一個(gè)區(qū)域中的另一光敏接收器，可以獲得一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)，用于校準(zhǔn)和降低靜態(tài)電流。傳感器分辨率的改善還可以通過分布在編碼盤周邊上的多個(gè)光源來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有利的實(shí)施例可以由從屬權(quán)利要求中得出。


下面將借助于在附圖中描繪的一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明，附圖中圖1表示按本發(fā)明的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器的分解圖；圖2表示在圖1中示出的按本發(fā)明的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出在非裝配狀態(tài)下的按照本發(fā)明的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的主要部件。光源1，優(yōu)選為紅外線LED，布置在印刷電路板3上。光源1的光線在側(cè)面沿徑向照射到編碼盤4上，編碼盤4是由一種用于可以透過所使用波長(zhǎng)的材料，優(yōu)選為有機(jī)玻璃制成。編碼盤4在其中間有一開孔9，例如車輛的轉(zhuǎn)向軸以不能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式嵌在其中。同心地設(shè)置在編碼盤4內(nèi)的偏轉(zhuǎn)面7由相對(duì)于徑向光源成一個(gè)角度設(shè)置的多個(gè)鏡面構(gòu)成，光線在所述鏡面上通過全反射發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
在編碼盤4的下表面上施加一光編碼，它通過例如透明和不透明區(qū)域的組合來形成?？梢酝ㄟ^膠印法、激光法或特殊的涂漆來施加這種編碼。包括所述編碼的編碼盤4部分位于印刷電路板3的附近。在這個(gè)區(qū)域中，光敏接收器2A、2B從光源1出發(fā)沿徑向布置，用于接收在編碼盤4中偏轉(zhuǎn)的光線。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中光敏接收器2A、2B安裝在編碼盤4面向印刷電路板3的一側(cè)，而在另一實(shí)施例中安裝在編碼盤4背對(duì)印刷電路板3的一側(cè)。在光敏接收器2B的位置，印刷電路板3設(shè)有一開孔，在編碼盤4中偏轉(zhuǎn)的光束通過該開孔并射到光電晶體管2B上。這個(gè)開孔還用作為調(diào)節(jié)光束用的光闌。另一個(gè)可調(diào)節(jié)的光闌8位于編碼盤4和印刷電路板3之間。可選擇的是，光闌8可以直接安裝在印刷電路板3上。
圖2表示光束6穿過在如圖1所示根據(jù)本發(fā)明的光電旋轉(zhuǎn)角傳感器中的編碼盤4的光路。由光源1發(fā)射的光束6經(jīng)由一耦合表面5進(jìn)入編碼盤4，該耦合表面5在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中充當(dāng)透鏡并將光源1的發(fā)散光束調(diào)整為基本平行的。然而，耦合表面5也可以是平的，因?yàn)槁涔獾膿p失大部分可以被忽略。在編碼盤4的內(nèi)部，光束6沿徑向向內(nèi)延伸。在某些點(diǎn)，編碼盤4具有將光束6的一部分沿向軸向偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)面7，使光束6的這部分從編碼盤4出現(xiàn)，照射施加在編碼盤4上的光編碼，穿過光闌8并照射在光敏接收器2A、2B上。
通過設(shè)置偏轉(zhuǎn)面7以及調(diào)整由光束6照射的各偏轉(zhuǎn)面7鏡面區(qū)域相對(duì)于光束6的總橫截面的比例來分別各自獲得光束6的被偏轉(zhuǎn)的部分。通過偏轉(zhuǎn)面7的具體設(shè)計(jì)，由此光束6的強(qiáng)度可以在編碼盤4各個(gè)區(qū)域內(nèi)待照射的編碼上進(jìn)行劃分。在被偏轉(zhuǎn)的光已經(jīng)通過光編碼和一個(gè)用于調(diào)節(jié)和校正光束的光闌8之后，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例它照射在光敏接收器2A上。在另一實(shí)施例中，被偏轉(zhuǎn)的光束通過印刷電路板的開孔并照射到光敏接收器2B上。
權(quán)利要求
1.一種光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，尤其用于檢測(cè)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向角，包括光源(1)、光敏接收器(2A，2B)和能夠連接到其轉(zhuǎn)向角需要檢測(cè)的部件上的編碼盤(4)，該編碼盤能夠至少部分地透過光源(1)的光并設(shè)有一種光編碼，其特征在于，編碼盤(4)構(gòu)成一光導(dǎo)，它包括一耦合表面(5)，光源(1)的光經(jīng)由所述耦合表面進(jìn)入編碼盤(4)，以及包括至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)面(7)，所述偏轉(zhuǎn)面將光線偏轉(zhuǎn)到光敏接收器(2A，2B)。
2.如權(quán)利要求1所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，耦合表面(5)是編碼盤(4)的一外圍表面。
3.如權(quán)利要求1所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，編碼盤(4)的耦合表面(5)構(gòu)成一透鏡，以便獲得基本上平行的光源。
4.如權(quán)利要求1所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，一個(gè)用于調(diào)整光入射的光闌(8)設(shè)置在編碼盤(4)和光敏接收器(2A，2B)之間。
5.如權(quán)利要求1所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，設(shè)置了另一接收未受光編碼影響的光的光敏接收器(2A，2B)。
6.如權(quán)利要求1所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，多個(gè)光源圍繞在編碼盤(4)的周邊分布。
7.如權(quán)利要求1所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，一印刷電路板(3)構(gòu)成用于光源(1)和光敏接收器(2A，2B)的載體。
8.如權(quán)利要求7所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，印刷電路板(3)具有一開孔，用于在光敏接收器(2A，2B)的位置通過被偏轉(zhuǎn)的光。
9.如權(quán)利要求8所述的光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，印刷電路板(3)的開孔構(gòu)成用于被偏轉(zhuǎn)的光的光闌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電子旋轉(zhuǎn)角傳感器，尤其是用于檢測(cè)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向角，它包括光源(1)、光敏接收器(2A，2B)和能夠連接到其轉(zhuǎn)向角需要檢測(cè)的部件上的編碼盤(4)，該編碼盤能夠至少部分地透過光源(1)的光并設(shè)有一種光編碼，其特征在于，編碼盤(4)構(gòu)成一光導(dǎo)，它包括一耦合表面(5)，光源(1)的光經(jīng)由它進(jìn)入編碼盤(4)，以及包括至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)面(7)，它將光線偏轉(zhuǎn)到光敏接收器(2A，2B)。
文檔編號(hào)G01D5/347GK1573282SQ20041004733
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者安德萊斯·凱爾, 哈拉爾德·科恩萊恩, 沃爾夫?qū)げ剪斕仄? 烏爾夫·莫道 申請(qǐng)人:Trw車輛電氣與零件有限兩合公司