DE19723430A1 - Lenksensoreinheit - Google Patents
LenksensoreinheitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Lenksensoreinheit, die auf einer Lenkwelle eines
Kraftfahrzeugs oder dergleichen angebracht ist, um
Information hinsichtlich der Rotation eines Lenkrads
zu erfassen und eine elektrische Verbindung zwischen
den beiden elektrischen Systemen herzustellen, die an
dem Lenkrad und der Fahrzeugkarosserie vorgesehen
sind.
Es ist bereits eine sogenannte Lenksensoreinheit
vorgeschlagen worden, die eine einstückige
Konstruktion mit einem Lenksensor zum Erfassen von
Information hinsichtlich der Drehung eines Lenkrads
sowie mit einem Drehverbinder zum elektrischen
Verbinden eines elektrischen Systems an dem Lenkrad
mit einem elektrischen System an der
Fahrzeugkarosserie aufweist.
Ein Lenksensor stellt den Winkel sowie die Richtung
fest, um den bzw. in der ein Lenkrad gedreht wird, und
liefert Information zur Verwendung z. B. bei der
Dämpfungskraftsteuerung von Aufhängungen, der
Schaltstellungs-Steuerung eines automatischen
Getriebes und der Lenksteuerung der Hinterräder von
Fahrzeugen mit Vierradlenkung. Im allgemeinen besitzt
der Lenksensor eine Codeplatte, die an einem durch das
Lenkrad gedrehten Rotor bzw. Drehglied angebracht ist,
sowie ein Paar lichtemittierender und
lichtempfangender Vorrichtungen, die an einer
Innenfläche eines Gehäuses angebracht sind, das als
Stator bzw. stationäres Glied dient. Andererseits ist
ein Drehverbinder dazu ausgelegt, eine elektrische
Verbindung zwischen einem elektrischen System, das an
dem Lenkrad als drehbares Element vorgesehen ist, und
einem elektrischen System, das an der
Fahrzeugkarosserie als stationäres Element vorgesehen
ist, herzustellen sowie aufrechtzuerhalten.
Drehverbinder werden hauptsächlich in zwei Typen
unterteilt. Bei dem einen Typ ist ein flexibles
elektrisches Kabel oder ein Lichtwellenleiterkabel
(wobei diese im folgenden oberbegriffsmäßig als Kabel
bezeichnet werden) in einem lose aufgewickelten
Zustand zwischen einem durch das Lenkrad verdrehten
Rotor und einem als Stator dienenden Gehäuse
angeordnet, wobei das eine Ende des Kabels mit dem
Rotor fest verbunden ist und das andere Ende des
Kabels mit dem Stator fest verbunden ist. Die
elektrische Verbindung zwischen den elektrischen
Systemen auf beiden Seiten läßt sich durch Aufwickeln
und Abwickeln des lose gewickelten Kabels
aufrechterhalten. Bei dem anderen Typ sind ein oder
mehrere getrennte elektrische Wege auf einem mittels
des Lenkrads drehbaren Rotor ausgebildet, und eine
Bürste, die an einem als Stator dienenden Gehäuse
vorgesehen ist, ist in Gleitberührung mit den
elektrischen Bahnen gehalten. Die elektrische
Verbindung zwischen den elektrischen Systemen auf
beiden Seiten läßt sich durch die elektrischen
Kontakte zwischen den elektrischen Bahnen und der
Bürste aufrechterhalten.
Zur Reduzierung der Größe und zur Vereinfachung der
Konstruktion ist eine herkömmliche Lenksensoreinheit
derart ausgebildet, daß eine Codeplatte als eine
Komponente eines Lenksensors zwischen einem Rotor des
Lenksensors und einem Rotor eines Drehverbinders
gehalten ist, wobei die beiden Rotoren bzw.
Drehglieder sowie die Codeplatte in Form einer
einstückigen Einheit zusammengeschraubt sind. Bisher
sind Lenksensoreinheiten auf der Basis von
Drehverbindern entwickelt worden, wobei die
Drehverbinder in erster Linie zum Aktivieren von
Airbag-Vorrichtungen verwendet werden und diese bisher
in der Nähe des Lenkrads angeordnet sind. Aus diesem
Grund war es bei der Anbringung der herkömmlichen
Lenksensoreinheit auf einer Lenkwelle bisher üblich,
daß der Drehverbinder an einer Stelle in der Nähe des
Lenkrads angeordnet wird und das Lenkrad und der Rotor
des Drehverbinders durch einen an dem Rotor
ausgebildeten Verbindungsbereich miteinander gekoppelt
werden, wobei der Lenksensor unter dem Drehverbinder
angeordnet ist Ferner sind bei der herkömmlichen
Lenksensoreinheit die Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse
von Treiberschaltungen für eine lichtemittierende
Vorrichtung und eine lichtempfangende Vorrichtung an
einer Außenumfangsfläche eines die Codeplatte
abdeckenden Gehäuses angeordnet.
Lenksensoreinheiten zur Verwendung bei Lenkrädern von
Kraftfahrzeugen zum Erfassen eines Lenkwinkels z. B.
müssen insbesondere eine hohe Genauigkeit bei der
Detektion des Lenkwinkels zur Realisierung
verschiedener Steuervorgänge mit hoher Genauigkeit
aufweisen. Diese Lenksensoreinheiten müssen ferner
klein ausgebildet sein, um die Ausbildung und
Auslegung von Komponenten um den Fahrersitz herum zu
vereinfachen. Ferner müssen solche Lenksensoreinheiten
gut betätigbar sein, so daß die problemlose Betätigung
des Lenkrads nicht beeinträchtigt wird.
Die herkömmliche Lenksensoreinheit weist jedoch
folgende Probleme auf. Die Lenksensoreinheit ist auf
der Lenkwelle derart angebracht, daß der Drehverbinder
an einer Stelle in der Nähe des Lenkrads angeordnet
ist und der Lenksensor unter dem Drehverbinder
angeordnet ist. Wenn z. B. das Lenkrad abrupt gedreht
wird, besteht somit die Tendenz eines Auftretens von
Torsion aufgrund von elastischer Verformung der Teile
in einem System, das von dem Verbindungsbereich mit
dem Rotor des Lenksensors durch den Rotor des
Drehverbinders verläuft. Dies führt dazu, daß eine
Rotationsverzögerung des Rotors des Lenksensors in
bezug auf die Rotation des Lenkrads zunimmt, und somit
kann der Lenksensor kein exaktes Impulssignal abgeben,
das der Drehung des Lenkrads entspricht. Ferner tritt
bei Veränderung der Betätigungsrichtung bzw.
Drehrichtung des Lenkrads eine sogenannte Hysterese
auf, bei der ein Ausgangssignal des Lenksensors selbst
dann unterschiedliche Werte aufweist, wenn die selbe
rotationsmäßige Position bei Drehung des Lenkrads im
Uhrzeigersinn und bei Drehung des Lenkrads im
Gegenuhrzeigersinn vorhanden ist. Dies erschwert
ferner die Detektion des Drehwinkels des Lenkrads mit
hoher Genauigkeit.
Ferner führt die Verwendung eines Drehverbinders als
Vorrichtung zum elektrischen Verbinden eines
elektrischen Systems an dem Lenkrad mit einem
elektrischen System an der Fahrzeugkarosserie zu einem
weiteren Problem. Genauer gesagt muß bei jedem Typ von
Drehverbinder, bei dem die elektrische Verbindung
durch Aufwickeln und Abwickeln eines lose gewickelten
Kabels oder durch Halten einer Bürste, die an einem
als Stator dienenden Gehäuse angeordnet ist, in
Gleitberührung mit elektrischen Wegen an einem Rotor
aufrechterhalten wird, ein Freiraum zwischen dem Rotor
und dem als Stator dienenden Gehäuse erhalten bleiben,
um eine problemlose Drehung des Rotors zu
gewährleisten. Es besteht daher eine Tendenz zum
Auftreten einer Exzentrizität zwischen dem Rotor und
dem Gehäuse, wenn der Rotor des Drehverbinders durch
den an dem Rotor des Drehverbinders vorgesehenen
Verbindungsbereich mit dem Lenkrad gekoppelt ist und
das Gehäuse des Drehverbinders an einem vorbestimmten
Befestigungsbereich an der Fahrzeugkarosserie
angebracht ist. Da der Rotor des Lenksensors und der
Rotor des Drehverbinders zusammengefügt sind und ein
integrales Gehäuse zum Abdecken sowohl des Lenksensors
als auch des Drehverbinders verwendet wird, würde eine
zwischen dem Rotor des Drehverbinders und dem Gehäuse
auftretende Exzentrizität auch zu einer Exzentrizität
zwischen dem Rotor des Lenksensors und dem Gehäuse
führen. Bei Anordnung des Lenksensors unter dem
Drehverbinder würde in dieser Hinsicht das Ausmaß der
Exzentrizität zwischen dem Rotor des Lenksensors und
dem Gehäuse größer sein als das Ausmaß der
Exzentrizität zwischen dem Rotor des Drehverbinders
und dem Gehäuse. Die Genauigkeit bei der Feststellung
des Drehwinkels des Lenkrads verschlechtert sich in
entsprechender Weise.
Selbst wenn der Rotor des Lenksensors mit dem Lenkrad
gekoppelt ist und der Drehverbinder unter dem
Lenksensor angeordnet ist, würde auch eine zwischen
dem Rotor des Drehverbinders und dem Gehäuse
auftretende Exzentrizität den Rotor des Lenksensors zu
einer Abweichung bringen und somit die Genauigkeit bei
der Feststellung des Drehwinkels des Lenkrads in
ähnlicher Weise wie oben erwähnt verschlechtern.
Aufgrund der Tatsache, daß bei der herkömmlichen
Lenksensoreinheit ein externer Ausgangsverbinder des
Lenksensors auf der Außenumfangsfläche des die
Codeplatte überdeckenden Gehäuses angeordnet ist,
besitzt der Lenksensor ferner eine große Abmessung in
Radialrichtung. Dies führt zu den Nachteilen einer
Beschränkung des Ausmaßes an Freiheit bei der
Ausbildung und Auslegung von Komponenten um den
Fahrersitz herum sowie einer Reduzierung bei der
Verdrahtungseffizienz und anderen zugehörigen
Arbeiten.
Im Hinblick der Überwindung der vorstehend genannten
Probleme des Standes der Technik besteht ein Ziel der
vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer
Lenksensoreinheit, die mit hoher Genauigkeit den
Drehwinkel eines Lenkrads detektieren kann und eine
Dämpfungskraft-Steuerung von Aufhängungen, eine
Schaltpositions-Steuerung eines automatischen
Getriebes, eine Lenksteuerung der Hinterräder von
Fahrzeugen mit Allradlenkung usw. mit hoher
Genauigkeit ermöglicht. Ein weiteres Ziel der
vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Lenksensoreinheit, die den Drehwinkel eines Lenkrads
mit hoher Genauigkeit feststellen kann, kleine
Abmessungen aufweist und eine zufriedenstellende
Effizienz bei der Verdrahtung und anderen zugehörigen
Arbeiten gewährleistet. Noch ein weiteres Ziel der
vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Lenksensoreinheit, die den Drehwinkel eines Lenkrads
mit hoher Genauigkeit erfassen kann, sich in einfacher
Weise auf einer Lenkwelle montieren läßt und nach der
Montage auf der Lenkwelle eine zufriedenstellenden
Betrieb gewährleistet.
Zum Erreichen dieser Ziele sieht ein erster
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine
Lenksensoreinheit vor, die einen Lenksensor zum
Erfassen von Information hinsichtlicher einer Drehung
eines Lenkrads sowie einen Drehverbinder zur
elektrischen Verbindung eines an dem Lenkrad
vorgesehenen elektrischen Systems mit einem an der
Fahrzeugkarosserie vorgesehenen elektrischen System
aufweist, wobei ein Rotor des Lenksensors mit einem
Verbindungsbereich zum Übertragen der Drehung des
Lenkrads auf den Rotor des Lenksensors versehen ist,
die Lenksensoreinheit auf einer Lenkwelle derart
angebracht ist, daß der Lenksensor an einer Stelle
nahe bei dem Lenkrad angeordnet ist und der
Drehverbinder unter dem Lenksensor angeordnet ist, und
wobei der Rotor des Lenksensors mit einem Rotor des
Drehverbinders gekoppelt ist.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung ist eine Lenksensoreinheit geschaffen, die
einen Lenksensor zum Erfassen von Information
hinsichtlich einer Drehung eines Lenkrads und einen
Drehverbinder zur elektrischen Verbindung eines an dem
Lenkrad vorgesehenen elektrischen Systems mit einem an
der Fahrzeugkarosserie vorgesehenen elektrischen
System aufweist, wobei ein Rotor des Lenksensors und
ein Rotor dem Drehverbinders mit Verbindungsbereichen
zum Übertragen der Drehung des Lenkrads auf den Rotor
des Lenksensors bzw. den Rotor des Drehverbinders
versehen sind, und wobei die Lenksensoreinheit auf
einer Lenkwelle derart angebracht ist, daß der
Lenksensor an einer Stelle nahe bei dem Lenkrad
angeordnet ist und der Drehverbinder unter dem
Lenksensor angeordnet ist.
Aufgrund der Anordnung des Lenksensors an einer Stelle
in der Nähe des Lenkrads und der Anordnung des
Drehverbinders unter dem Lenksensor reduziert sich die
Distanz von dem Lenkrad zu dem Lenksensor. Wenn nun
eine Torsion in einem System auftritt, das den
Verbindungsbereich, den Rotor des Lenksensors und den
Rotor des Drehverbinders beinhaltet, wird das Ausmaß
der Torsion in der Einbauposition einer Codeplatte
gering gehalten, und eine Verzögerung bei der Rotation
des Lenksensors in bezug auf die Rotation des Lenkrads
wird ebenfalls gering gehalten. Als Ergebnis hiervon
werden das Ansprechen sowie die Hysterese eines von
dem Lenksensor abgegebenen Impulssignals verbessert,
und die Genauigkeit bei der Feststellung des
Drehwinkels des Lenkrads läßt sich verbessern.
Ferner braucht ein zwischen dem Rotor und einem den
Lenksensor bildenden Gehäuse aufrechtzuerhaltender
Freiraum nicht so groß zu sein wie ein zwischen dem
Rotor und einem den Drehverbinder bildenden Gehäuse
aufrechtzuerhaltender Freiraum. Wenn der Rotor des
Lenksensors mit dem Lenkrad gekoppelt ist, ist das
Gehäuse des Lenksensors somit automatisch im
wesentlichen koaxial mit dem Lenkrad angeordnet.
Aufgrund der Anordnung des Lenksensors an einer Stelle
in der Nähe des Lenkrads und der Kopplung des Rotors
des Lenksensors mit dem Lenkrad läßt sich somit eine
zwischen dem Rotor und dem als Stator dienenden
Gehäuse auftretende Exzentrizität verringern, und die
Detektionsgenauigkeit des Drehwinkels des Lenkrads
läßt sich steigern.
Bei einer Lenksensoreinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung können der Rotor des Lenksensors und der
Rotor des Drehverbinders in Form einer einstückigen
Konstruktion zusammengefügt sein oder sie können durch
eine beliebige geeignete, Exzentrizität aufnehmende
Einrichtung miteinander gekoppelt sein. Bei der
Exzentrizität aufnehmenden Einrichtung kann es sich z. B.
um eine balgartige Kopplung oder ein
Universalgelenk handeln.
Aufgrund der Anordnung, daß die beiden Rotoren durch
eine geeignete Exzentrizität aufnehmende Einrichtung
miteinander gekoppelt sind, kann selbst bei
exzentrischer Anbringung des Gehäuses relativ zu dem
Rotor des Drehverbinders die Exzentrizität durch die
Exzentrizität aufnehmende Einrichtung aufgenommen
werden, und ein problemloser Betrieb des
Drehverbinders läßt sich zu allen Zeiten
sicherstellen. Der Betrieb des Lenkrads läßt sich
somit in zufriedenstellender Weise aufrechterhalten.
Ferner ist bei der Lenksensoreinheit der vorliegenden
Erfindung ein externer Ausgangsanschluß oder Verbinder
des Lenksensors vorzugsweise auf einer Bodenfläche des
Gehäuses für den Drehverbinder angeordnet.
Aufgrund der Anordnung des externen
Ausgangsanschlusses des Lenksensors auf der
Bodenfläche des Gehäuses für den Drehverbinder läßt
sich die radiale Größe der Lenksensoreinheit kleiner
ausbilden als dies bei Anordnung des externen
Ausgangsanschlusses auf einer Umfangsfläche des
Lenksensors, d. h. einer Außenumfangsfläche des die
Codeplatte abdeckenden Gehäuses der Fall wäre. Dies
führt zu einem gesteigerten Maß an Freiheit bei der
Ausbildung und Auslegung von Komponenten um den
Fahrersitz herum. Da ferner mehr Platz um die
Lenksensoreinheit herum verbleibt, läßt sich die
Effizienz bei der Verdrahtung sowie anderen
zugehörigen Arbeiten verbessern.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden
im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen
mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer
Lenksensoreinheit gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Lenksensoreinheit gemäß
dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer
Lenksensoreinheit gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer
Lenksensoreinheit gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer
Lenksensoreinheit gemäß eine:n vierten
Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer
Lenksensoreinheit gemäß einem fünften
Ausführungsbeispiel.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Lenksensoreinheit
gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Fig. 1
zeigt dabei eine Querschnittsansicht der
Lenksensoreinheit dieses Ausführungsbeispiels in einem
montierten Zustand, während Fig. 2 eine Seitenansicht
der Lenksensoreinheit gesehen von der Seite des
Drehverbinders her darstellt.
In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 1 einen
Lenksensor, 2 einen Drehverbinder, 3 einen Rotor des
Lenksensors 1, 4 eine Codeplatte des Lenksensors 1, 5
einen Signalerfassungsbereich des Lenksensors 1, 6
einen an dem Rotor 3 vorgesehenen Verbindungsbereich
zur Verbindung mit einem Lenkrad, 7 einen Rotor bzw.
ein Drehglied eines Drehverbinders 2, 8 ein Kabel für
den Drehverbinder 2, 9 ein Gehäuse des Lenksensors 1
und des Drehverbinders 2, 10 einen externen
Ausgangsverbinder des Lenksensors 1, 11 ein externes
Ausgangskabel, das sich von dem Drehverbinder 2
wegerstreckt, 13 eine Lenkwelle, 14 ein Lenkrad, 15
eine Nabe in der Mitte des Lenkrads 14, 16 eine
Speiche des Lenkrads 14 und 17 eine Schraube zum
Befestigen des Rotors 3 des Lenksensors 1, der
Codeplatte 4 und des Rotors 7 des Drehverbinders 2
aneinander.
Der Rotor 3 des Lenksensors 1 ist in Form eines Rings
ausgebildet, der einen ausreichenden Innendurchmesser
aufweist, damit die Lenkwelle 13 durch diesen
hindurchführbar ist. Ein Paßstück 3b, das an seinem
distalen bzw. freien Ende mit einer Paßklaue 3a
versehen ist, ragt von einer Außenumfangsfläche des
Rotors 3 an dem einen Ende desselben nach außen weg.
Das Paßstück 3b kann aus einer kreisförmigen Platte
oder aus einem Satz radial verlaufender Platten
gebildet sein. Ferner besitzt der Rotor 3 eine
Mehrzahl von Verbindungsbereichen 6, die von der einen
Endfläche desselben vertikal wegragen und elastische
Eingriffserhebungen 6a an den freien Enden der
Verbindungsbereiche 6 aufweisen.
Der Rotor 7 des Drehverbinders 2 ist in Form eines
Zylinders ausgebildet, der einen Innendurchmesser
aufweist, welcher zum Hindurchführen der Lenkwelle 13
durch diesen hindurch ausreicht. An den
gegenüberliegenden Enden, d. h. den von den
Verbindungsbereichen 6 abgelegenen Enden des Rotors 7
sind ein Verbindungsbereich 7a und ein
Gehäusehaltebereich 7b in Form eines Flansches
vorgesehen, die sich senkrecht zu der Lenkwelle 13
erstrecken. Der Verbindungsbereich 7a, der mit dem
Rotor 3 des Lenksensors 1 durch die Codeplatte 4
verbunden ist, besitzt eine Breite oder radiale Höhe,
die im wesentlichen der des Rotors 3 des Lenksensors 1
entspricht. Im Gegensatz dazu weist der
Gehäusehaltebereich 7b eine Breite oder radiale Höhe
auf, die derart gewählt ist, daß er mit einem Ende des
Gehäuses 9 in lösbaren Eingriff bringbar ist.
Die Codeplatte 4 ist z. B. aus einer opaken
Kunststoff- oder Metallplatte gebildet, die eine
zentrale Öffnung 4a aufweist, durch die die Lenkwelle
13 hindurchführbar ist. Ferner sind in der Codeplatte
4 auch Durchgangslöcher ausgebildet, die umfangsmäßig
in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, um ein
Indexsignal und ein Zuwachssignal optisch zu erfassen.
Die Formgebung und die Anordnung der Durchgangslöcher
sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da dies in
der Technik bekannt ist und nicht zum Wesen der
vorliegenden Erfindung gehört.
Der Rotor 3 des Lenksensors 1, die Codeplatte 4 und
der Rotor 7 des Drehverbinders 2 sind in der in Fig. 1
gezeigten Weise koaxial zueinander montiert und in
Form einer einstückigen Konstruktion miteinander
verbunden, indem eine Mehrzahl von Schrauben 17 durch
in den Rotor 3 des Lenksensors 1 eingebrachte
Schraubendurchführlöcher sowie durch in die Codeplatte
4 eingebrachte Schraubendurchführlöcher eingeführt
sind und die Schrauben 17 dann in in dem Rotor 7 des
Drehverbinders 2 ausgebildete Gewindeöffnungen
eingeschraubt sind.
Das Gehäuse 9 besitzt einen Lenksensorbereich 9a zum
Überdecken der Codeplatte 4 in diese umgebender Weise
sowie einen Drehverbinderbereich 9b zum Aufnehmen des
Kabels 8 in diesem. Paßklauen 9c sind an dem Gehäuse 9
an den Paßklauen 3a entsprechenden Stellen ausgebildet
und ermöglichen eine lösbare Anbringung des Gehäuses 9
in Position zum Umschließen der beiden Drehglieder 3,
7 und der Codeplatte 4, die in Form einer einstückigen
Konstruktion zusammengefügt sind. An einer Innenfläche
des Lenksensorbereichs 9a ist der
Signalerfassungsbereich 5 zum optischen Erfassen eines
Indexsignals und eines Zuwachssignals, d. h. von auf
der Basis des Drehwinkels erfaßten Signalen, in
Zusammenarbeit mit der Codeplatte 4 befestigt.
Andererseits ist das Kabel 8 in dem
Drehverbinderbereich 9b in einem lose aufgewickelten
Zustand untergebracht, wobei das eine Ende des Kabels
8 an dem Rotor 7 befestigt ist und das andere Ende
desselben an dem Drehverbinderbereich 9b befestigt
ist. Das Kabel 8 ist auf einer Endfläche 9c des
Drehverbinderbereichs 9b nach außen herausgeführt, und
das externe Ausgangskabel 11 ist mit einem freien Ende
des nach außen führenden Kabels verbunden. Ferner ist
der externe Ausgangsverbinder 10 des Lenksensors 1 in
Form eines integralen Verbinders an der Endfläche 9c
des Drehverbinderbereichs 9b angebracht. Der externe
Ausgangsverbinder 10 ist derart angeordnet, daß
zumindest sein äußerstes peripheres Ende nicht nach
außen über eine Außenumfangsfläche 9d des
Drehverbinderbereichs 9b hinausragt.
Die Lenksensoreinheit dieses Ausführungsbeispiels ist
somit in der in Fig. 1 gezeigten Weise an der
Lenkwelle 13 derart angebracht, daß der Lenksensor 1
nahe bei dem Lenkrad 14 angeordnet ist und der
Drehverbinder 2 unter dem Lenksensor 1 angeordnet ist.
Der Lenksensor 1 und das Lenkrad 14 sind dadurch
miteinander gekoppelt, daß die freien Enden der von
dem Rotor 3 wegragenden Verbindungsbereiche 6 in
Eingriffsöffnungen 15a eingeführt sind, die in die
zentrale Nabe 15 des Lenkrads 14 eingebracht sind.
Dies heißt mit anderen Worten, daß aufgrund der an den
freien Enden der Verbindungsbereiche 6 ausgebildeten
elastischen Eingriffserhebungen 6a der Lenksensor 1
sich fest mit der zentralen Nabe 15 des Lenkrads 14
ohne Lockerheit zwischen diesen verbinden läßt, indem
die elastischen Eingriffserhebungen 6a im Preßsitz in
die Eingriffsöffnungen 15a eingepaßt werden.
Da bei der Lenksensoreinheit des vorliegenden
Ausführungsbeispiels der Lenksensor 1 in einer
Position nahe bei dem Lenkrad 14 angeordnet ist und
der Drehverbinder 2 unter dem Lenksensor 1 angeordnet
ist, läßt sich die Distanz von dem Lenkrad 14 zu der
Montageposition der Codeplatte 4 kürzer gestalten als
in dem Fall, in dem sich der Drehverbinder 2 auf der
Seite in der Nähe des Lenkrads 14 befindet. Selbst
wenn eine Torsion in einem System auftritt, das die
Verbindungsbereiche 6, den Rotor 3 des Lenksensors 1
und den Rotor des Drehverbinders 2 aufweist, wird z. B.
bei einem abruptem Drehen des Lenkrads 14 das
Ausmaß der Torsion an der Montageposition der
Codeplatte 4 gering gehalten, und eine
Rotationsverzögerung des Lenksensors 1 in bezug auf
die Drehung des Lenkrads 14 wird ebenfalls gering
gehalten. Als Ergebnis hiervon werden das Ansprechen
und die Hysterese eines von dem Lenksensor 1
abgegebenen Impulssignals verbessert, und die
Detektionsgenauigkeit bei der Erfassung des
Drehwinkels des Lenkrads 14 läßt sich steigern.
Da bei der Lenksensoreinheit gemäß diesem
Ausführungsbeispiel der Lenksensor 1 an einer Stelle
in der Nähe des Lenkrads 14 angeordnet ist und die an
dem Rotor 3 des Lenksensors 1 vorgesehenen
Verbindungsbereiche 6 mit dem Lenkrad 14 gekoppelt
sind, läßt sich ferner die dem Rotor 3 des Lenksensors
1, der Codeplatte 4 und dem Rotor 7 des Drehverbinders
2 gemeinsame Achse automatisch mit der Achse der
Lenkwelle 13 ausrichten, indem die elastischen
Eingriffserhebungen 6a der Verbindungsbereiche 6 im
Preßsitz in die in der zentralen Nabe 15 des Lenkrads
14 eingebrachten Eingriffsöffnungen 15a eingepaßt
werden. Da andererseits das Gehäuse 9 mit dem Rotor 3
des Lenksensors 1 durch die Paßklauen 3a, 9c verbunden
ist, wird das Gehäuse automatisch in konzentrischer
Relation zu beiden Rotoren 3, 7 und der Codeplatte 4
montiert, wenn die beiden Rotoren 3, 7 und die
Codeplatte 4 in der vorstehend beschriebenen Weise um
die Lenkwelle 13 herum angebracht werden. Somit ist es
möglich, die Montagearbeiten der Lenksensoreinheit an
der Lenkwelle 13 zu vereinfachen und eine Reduzierung
der Detektionsgenauigkeit des Drehwinkels des Lenkrads
aufgrund einer Exzentrizität des Rotors 3 und der
Codeplatte 4 in bezug auf das Gehäuse 9, eine
Verminderung der problemlosen Betreibbarkeit aufgrund
einer Exzentrizität zwischen dem Rotor 7 und dem
Gehäuse 9 usw. verhindern.
Die Verhinderung eines Eindringens von Wasser in die
Lenksensoreinheit trägt ebenfalls dazu bei, eine
Reduzierung der Detektionsgenauigkeit des Drehwinkels
des Lenkrads zu verhindern.
Ferner ist bei der Lenksensoreinheit dieses
Ausführungsbeispiels der externe Ausgangsverbinder 10
des Lenksensors 1 als integraler Verbinder an der
Endfläche 9c des Gehäuses 9 angebracht und das Kabel 8
für den Drehverbinder 2 ist in ähnlicher Weise aus der
Endfläche 9c des Gehäuses 9 herausgeführt wie das
externe Ausgangskabel 11, so daß sich hierdurch die
radiale Größe der Lenksensoreinheit kleiner ausbilden
läßt als dies der Fall wäre, wenn der externe
Ausgangsverbinder 10 und das externe Ausgangskabel 11
auf der Außenumfangsfläche 9c des Gehäuses 9
angeordnet sind. Dies führt zu einem gesteigerten
Ausmaß an Freiheit bei der Ausbildung und Auslegung
der Komponenten um den Fahrersitz herum. Da ferner
mehr Platz um die Lenksensoreinheit herum gelassen
wird, läßt sich die Effizienz der Verdrahtung sowie
anderer zugehöriger Arbeiten verbessern.
Die Paßklauen 3a, 9e zum Verbinden der Rotoren 3, 7
und des Gehäuses 9 miteinander können kontinuierlich
in Umfangsrichtung ausgebildet sein, um dadurch eine
komplexe Paßkonstruktion, d. h. eine sogenannte
Labyrinthstruktur zu bilden. Durch dieses Anbringen
der Rotoren 3, 7 und des Gehäuses 9 aneinander mittels
der Labyrinthstruktur läßt sich das Dichtungsausmaß
des Inneren des Gehäuses 9 derart steigern, daß ein
Eindringen von Schmutz, Staub und Wasser von außen her
in das Gehäuse 9 sicher verhindert ist. Eine
Reduzierung der Detektionsgenauigkeit des Drehwinkels
des Lenkrads aufgrund eines Eindringens solcher
Fremdstoffe läßt sich somit verhindern.
Wenn die Verbindungsbereiche 6 zum Koppeln des Rotors
3 des Lenksensors 1 und des Lenkrads 14 miteinander in
Axialrichtung der Lenkwelle 13 zu lang oder zu
elastisch sind, würde dies die Genauigkeit des
Lenksensors 1 beim Detektieren des Drehwinkels des
Lenkrads beeinträchtigen. Aus diesem Grund sind die
Länge und die Steifigkeit der Verbindungsbereiche 6
derart gewählt, daß die resultierende Wirkung in einem
Ausmaß bleibt, das vom praktischen Standpunkt her
keine Probleme aufwirft.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Lenksensoreinheit
gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Fig. 3 zeigt eine
Querschnittsansicht der Lenksensoreinheit des zweiten
Ausführungsbeispiels. In Fig. 3 bezeichnen die
Bezugszeichen 21 eine Stellschraube zur Anbringung des
Lenksensors 1, 22 ein in den Rotor 3 des Lenksensors 1
eingebrachtes Durchgangsloch zum Hindurchführen eines
Betätigungsglieds durch dieses hindurch, 23 eine in
die zentrale Nabe 15 des Lenkrads 14 eingebrachte
Gewindeöffnung und 24 einen Verbindungsbereich, der an
dem Rotor 7 des Drehverbinders 2 vorgesehen ist, um
eine Verbindung zwischen dem Rotor 7 und dem Lenkrad
14 herzustellen. Andere Teile, die den in Fig. 1 und 2
gezeigten entsprechen, sind mit den selben
Bezugszeichen bezeichnet.
Die Lenksensoreinheit dieses Ausführungsbeispiels hat
in der in Fig. 3 gezeigten Weise zum Merkmal, daß der
Rotor 3 des Lenksensors 1, einschließlich der in
integraler Weise an dem Rotor 3 angebrachten
Codeplatte 4, direkt an eine Bodenfläche der zentralen
Nabe 15 des Lenkrads 14 geschraubt ist und die an dem
Rotor 7 des Drehverbinders 2 vorgesehenen
Verbindungsbereiche 24 in die in der zentralen Nabe 15
ausgebildeten Eingriffsöffnungen 15a eingepaßt sind,
wodurch der Rotor 7 des Drehverbinders 2 direkt durch
das Lenkrad 14 rotationsmäßig bewegt wird.
Genauer gesagt ist der Lenksensor 1 direkt an der
Bodenfläche der zentralen Nabe 15 angebracht, indem
die Stellschrauben 21 durch die in dem Rotor 3
ausgebildeten Schraubendurchführlöcher 3c eingeführt
sind und dann die freien Enden der Stellschrauben 21
in die in der zentralen Nabe 15 ausgebildeten
Gewindeöffnungen 23 eingeschraubt werden. Andererseits
ist der Drehverbinder 2 unter dem Lenksensor 1
angeordnet, wobei er jedoch auch direkt mit dem
Lenkrad 14 gekoppelt ist, indem die senkrecht von
einer Endfläche des Rotors 7 wegragenden
Verbindungsbereiche 24 durch die in dem Rotor 3 des
Lenksensors 1 ausgebildeten Durchgangslöcher 22
hindurchgeführt werden und dann die freien Enden der
Verbindungsbereiche 24, die aus den Durchgangslöchern
22 herausragen, in die in der zentralen Nabe 15
vorgesehenen Eingriffsöffnungen 15a eingepaßt werden.
Die übrige Konstruktion ist die selbe wie die der
Lenksensoreinheit gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel, so daß auf eine weitere
Beschreibung derselben verzichtet wird.
Zusätzlich zu den ähnlichen Vorteilen, wie sie mit der
Lenksensoreinheit des ersten Ausführungsbeispiels
erzielbar sind, kann die Lenksensoreinheit dieses
zweiten Ausführungsbeispiels einen Vorteil dadurch
schaffen, daß aufgrund der direkten Verschraubung des
Rotors 3 des Lenksensors 1 mit der Bodenfläche der
zentralen Nabe 15 des Lenkrads 14 eine Reduzierung der
Genauigkeit bei der Detektion des Drehwinkels des
Lenkrads aufgrund einer Torsion des Rotors 3
verhindert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß die Verbindungsbereiche 24 von dem Rotor 7
des Drehverbinders 2 wegragen und in die in der
zentralen Nabe 15 des Lenkrads 14 vorgesehenen
Eingriffsöffnungen 15a eingepaßt sind, so daß somit
der Rotor 7 des Drehverbinders 2 und das Lenkrad 14
direkt miteinander gekoppelt sind, so daß sich auf
diese Weise ein Freiraum, der zwischen dem Rotor 7 und
dem Gehäuse 9 vorhanden sein sollte, in einfacher
Weise einstellen läßt und sich der problemlose Betrieb
des Drehverbinders 2 weiter verbessern läßt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Lenksensoreinheit
gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Fig. 4 zeigt eine
Querschnittsansicht der Lenksensoreinheit des dritten
Ausführungsbeispiels. Dabei bezeichnen in Fig. 4 die
Bezugszeichen 31 einen Balgverbindungsbereich, der an
dem Rotor 3 des Lenksensors 1 ausgebildet ist, 32
einen Balgverbindungsbereich, der an dem Rotor 7 des
Drehverbinders 2 ausgebildet ist, und 33 eine
Balgeinrichtung zum Koppeln des Rotors 3 des
Lenksensors 1 und des Rotors 7 des Drehverbinders 2
miteinander. Weitere Teile, die den in Fig. 1 und 2
gezeigten entsprechen, sind mit den selben
Bezugszeichen bezeichnet.
Die Lenksensoreinheit dieses Ausführungsbeispiels ist
derart ausgebildet, daß in der in Fig. 4 gezeigten
Weise der Rotor 3 des Lenksensors 1 und der Rotor 7
des Drehverbinders 2 durch die Balgeinrichtung 33
miteinander verbunden sind, die sich in Axialrichtung
ausdehnen und zusammenbewegen kann und dazu dient,
eine Exzentrizität zwischen den beiden Rotoren 3 und 7
aufzunehmen.
Die Balgeinrichtung 33 wird dadurch in ihrer Position
angebracht, daß man einen an ihrem einen Ende
ausgebildeten zylindrischen Bereich 33a über den
Außenumfang des an dem Rotor 3 ausgebildeten
Balgverbindungsbereichs 31 paßt, daß man eine an
seinem gegenüberliegenden Ende ausgebildeten
zylindrischen Bereich 33b über den Außenumfang des an
dem Rotor 7 ausgebildeten Balgverbindungsbereichs 32
paßt und daß man die Paßbereiche durch Fixiermittel,
wie z. B. Schrauben, an beiden Enden der
Balgeinrichtung 33 fest anbringt.
Bei der Lenksensoreinheit dieses Ausführungsbeispiels,
bei dem der Rotor 3 des Lenksensors 1 und der Rotor 7
des Drehverbinders 2 durch die Balgeinrichtung 33 zum
Aufnehmen einer Exzentrizität zwischen den beiden
Rotoren 3 und 7 miteinander verbunden sind, erfolgt
selbst bei Auftreten einer Exzentrizität zwischen dem
Rotor 3 des Lenksensors 1 und dem Rotor 7 des
Drehverbinders 2 keine störende Beeinträchtigung
zwischen dem Gehäuse 9 und dem Rotor 7 des
Drehverbinders 2, und ein problemloser Betrieb des
Drehverbinders 2 und somit des Lenkrads 14 ist
sichergestellt.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind zwar in
Verbindung mit der Lenksensoreinheit beschrieben
worden, bei der der Lenksensor 1 mit dem Drehverbinder
2 unter Aufrechterhaltung einer elektrischen
Verbindung durch Aufwickeln und Abwickeln des lose
gewickelten Kabels kombiniert ist, wobei jedoch das
Wesen der vorliegenden Erfindung nicht auf diese
Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Die vorliegende
Erfindung findet gleichermaßen bei einer
Lenksensoreinheit Anwendung, bei der der Lenksensor 1
mit dem Drehverbinder 2 unter Aufrechterhaltung einer
elektrischen Verbindung durch Gleitkontakt einer
Bürste mit in Form eines Rings ausgebildeten
elektrischen Bahnen kombiniert ist.
Das vorstehend beschriebene dritte Ausführungsbeispiel
verwendet die Balgeinrichtung 33 als Einrichtung zum
Aufnehmen einer zwischen dem Rotor 3 des Lenksensors 1
und dem Rotor 7 des Drehverbinders 2 auftretenden
Exzentrizität, wobei jedoch auch andere Mittel zum
Aufnehmen der Exzentrizität verwendet werden können,
wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Bei einem
in Fig. 5 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel ist
ein Betätigungsglied 41 an dem Rotor 3 des Lenksensors
1 ausgebildet, und eine mit dem Betätigungsglied 41 in
Eingriff bringbare nutartige Vertiefung 42 ist in dem
Rotor 7 des Drehverbinders 2 ausgebildet. Das
Betätigungsglied 41 und die nutartige Vertiefung 42
befinden sich in Eingriff miteinander, so daß die
Drehung des Rotors 3 auf den Rotor 7 übertragen werden
kann, während sich die beiden Rotoren 3, 7 in
Radialrichtung relativ zueinander bewegen können.
Selbstverständlich kann im Gegensatz zu der vorstehend
genannten Anordnung das Betätigungsglied 41 von dem
Rotor 7 des Drehverbinders 2 wegragen und die
nutartige Vertiefung 42 in dem Rotor 3 des Lenksensors
1 ausgebildet sein. Bei einem in Fig. 6 gezeigten
fünften Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von
Betätigungsgliedern 44, die mittels Federn 43 radial
nach innen vorgespannt sind, an dem Rotor 3 des
Lenksensors 1 vorgesehen, und eine Mehrzahl nutartiger
Vertiefungen 45, die für den Eingriff mit den
Betätigungsgliedern 44 ausgelegt sind, ist in dem
Rotor 7 des Drehverbinders 2 ausgebildet. Die
Betätigungsglieder 44 und die nutartigen Vertiefungen
45 befinden sich in derartigem Eingriff miteinander,
daß die Drehung des Rotors 3 auf den Rotor 7
übertragen werden kann, während sich beide Rotoren 3,
7 relativ zueinander in Radialrichtung bewegen können.
Selbstverständlich kann auch in diesem Fall die
Anordnung im Gegensatz zu der vorstehen beschriebenen
derart modifiziert werden, daß die Betätigungsglieder
44 an dem Rotor 7 des Drehverbinders 2 vorgesehen sind
und die nutartigen Vertiefungen 45 in dem Rotor 3 des
Lenksensors 1 ausgebildet sind.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie
vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, der
Lenksensor 1 an einer Stelle in der Nähe des Lenkrads
angeordnet ist und der Drehverbinder unter dem
Lenksensor angeordnet ist, ist es möglich, eine
Reduzierung der Detektionsgenauigkeit des Lenksensors
aufgrund einer Torsion des Rotors des Lenksensors zu
verhindern oder wenigstens stark zu reduzieren sowie
die Genauigkeit beim Detektieren des Drehwinkels des
Lenkrads verbessern. Außerdem kann die vorliegende
Erfindung die Montagegenauigkeit des Lenksensors
steigern, und dieser Punkt trägt auch zur Verbesserung
der Detektionsgenauigkeit des Drehwinkels des Lenkrads
bei.
Claims (7)
1. Lenksensoreinheit mit einem Lenksensor (1) zum
Erfassen von Information hinsichtlich einer
Drehung eines Lenkrads (14) , und mit einem
Drehverbinder (2) zum elektrischen Verbinden eines
an dem Lenkrad (14) vorgesehenen elektrischen
Systems mit einem an der Fahrzeugkarosserie
vorgesehenen elektrischen System,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (3) des
Lenksensors (1) mit einem Verbindungsbereich zum
Übertragen der Drehung des Lenkrads (14) auf den
Rotor (3) des Lenksensors (1) versehen ist, und
daß die Lenksensoreinheit derart auf einer
Lenkwelle (13) angebracht ist, daß der Lenksensor
(1) an einer Stelle nahe bei dem Lenkrad (14)
angeordnet ist und der Drehverbinder (2) unter dem
Lenksensor (1) angeordnet ist, wobei der Rotor (3)
des Lenksensors (1) mit einem Rotor (7) des
Drehverbinders (2) gekoppelt ist.
2. Lenksensoreinheit mit einem Lenksensor (1) zum
Erfassen von Information hinsichtlich einer
Drehung eines Lenkrads (14) und mit einem
Drehverbinder (2) zum elektrischen Verbinden eines
an dem Lenkrad (14) vorgesehenen elektrischen
Systems mit einem an der Fahrzeugkarosserie
vorgesehenen elektrischen System,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (3) des
Lenksensors (1) und ein Rotor (7) des
Drehverbinders (2) mit Verbindungsbereichen zum
Übertragen einer Drehung des Lenkrads (14) auf den
Rotor (3) des Lenksensors (1) bzw. den Rotor (7)
des Drehverbinders (2) versehen sind, und daß die
Lenksensoreinheit derart auf einer Lenkwelle (13)
angebracht ist, daß der Lenksensor (1) an einer
Stelle nahe bei dem Lenkrad (14) angeordnet ist
und der Drehverbinder (2) unter dem Lenksensor
angeordnet ist.
3. Lenksensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) des
Lenksensors (1) und der Rotor (7) des
Drehverbinders (2) in Form einer einstückigen
Konstruktion miteinander verbunden sind.
4. Lenksensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) des
Lenksensors (1) und der Rotor (7) des
Drehverbinders (2) durch eine Exzentrizität
aufnehmende Einrichtung (33) miteinander gekoppelt
sind.
5. Lenksensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein externer
Ausgangsanschluß (10) des Lenksensors (1) auf
einer Bodenfläche eines Gehäuses (9) für den
Drehverbinder (2) angeordnet ist.
6. Lenksensoreinheit nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität
aufnehmende Einrichtung eine
Betätigungsgliedeinrichtung (41; 44), die an dem
Rotor (3) des Lenksensors (1) vorgesehen ist,
sowie eine nutartige Vertiefungseinrichtung (42;
45) aufweist, die in dem Rotor (7) des
Drehverbinders (2) ausgebildet ist und mit der
sich die Betätigungsgliedeinrichtung in Eingriff
befindet.
7. Lenksensoreinheit nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität
aufweisende Einrichtung eine nutartige
Vertiefungseinrichtung (42; 45), die in dem Rotor
(3) des Lenksensors (1) ausgebildet ist, sowie
eine Betätigungsgliedeinrichtung (41; 44)
aufweist, die an dem Rotor (7) des Drehverbinders
(2) vorgesehen ist und sich mit der nutartigen
Vertiefungseinrichtung in Eingriff befindet.
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