DE102005060614B4

DE102005060614B4 - Lenkwinkelsensoranordnung

Info

Publication number: DE102005060614B4
Application number: DE102005060614.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Deitmerg; Dietmar Kritzler; Holger Koch; Maik Frenzel; Volker Heite
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: DE102005060614A1

Abstract

Lenkwinkelsensoranordnung, aufweisend ein Lenkrad (9) und einen elektrischen Lenkwinkelsensor (17) mit einem direkt an das Lenkrad (9) angekoppelten Rotor (1),wobei der Rotor (1) federnde Verbindungselemente (2) aufweist, die mit der Lenkradnabe (3) verbunden sind,dadurch gekennzeichnet,daß an die Lenkradnabe (3) wenigstens eine Rippe (4) angeformt ist, die zwischen die federnden Verbindungselemente (2) einfügbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkwinkelsensoranordnung, aufweisend ein Lenkrad und einen elektrischen Lenkwinkelsensor mit einem direkt an das Lenkrad angekoppelten Rotor, wobei der Rotor federnde Verbindungselemente aufweist, die mit der Lenkradnabe verbunden sind.
Eine derartige Lenkwinkelsensoranordnung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 23 430 A1 bekannt.
Das Dokument DE 197 48 292 A1 beschreibt eine Winkelsensoranordnung, bei der ein Rotor über ein federndes Verbindungselement mit einer Nabe verbunden ist.
Aus der DE 196 02 060 A1 ist eine Lenkwinkelsensoranordnung bekannt, bei dem der Rotor über zwei mit einem Gehäusedeckel verbundene Antriebsstifte direkt durch das Lenkrad angetrieben wird. Diese Art der Ankopplung, schafft keine besonders präzise mechanische Verbindung zwischen dem Lenkwinkelsensor und dem Lenkrad, was sich insbesondere auch negativ auf die erreichbare Genauigkeit der Lenkwinkelmessung auswirkt.
Es stellte sich die Aufgabe, eine Lenkwinkelsensoranordnung, mit einer besonders spielarmen Verbindung zwischen dem Rotor des Lenkwinkelsensors und dem Lenkrad zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Lenkradnabe wenigstens eine Rippe angeformt ist, die zwischen die federnden Verbindungselemente einfügbar ist.
Durch die wenigstens eine an der Lenkradnabe angeformte Rippe, die mit den federnden Verbindungselementen am Rotor zusammenwirkt, wird auf einfache und kostengünstige Weise eine besonders spielarme Anbindung eines Lenkrads an den Rotor eines Lenkwinkelsensors erreicht. Durch die kraft- oder formschlüssig oder auch kombiniert kraft- und formschlüssig ausführbare Verbindung werden darüber hinaus Bauteiletoleranzen des Lenkrads und des Rotors ausgeglichen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Es zeigen

1 den Rotor eines Lenkwinkelsensors als Einzelteil,
2 die Anordnung von Lenkrad, Rotor und Lenksäule,
3 eine Explosionsdarstellung eines Lenkwinkelsensors,
4 eine Anordnung eines Lenkwinkelsensors und einer Wickelfederkassette,
5 die Anordnung einer Baugruppe mit Lenkwinkelsensor, Wickelfederkassette und einer Lenkstockschaltereinheit,
6 die Anordnung einer Baugruppe mit Lenkwinkelsensor, Wickelfederkassette, Lenkstockschaltereinheit und Lenkrad an einer Lenksäule.

In der 1 ist der Rotor eines Lenkwinkelsensors als Einzelteil dargestellt. Der Rotor (1) stellt das bewegliche Element eines mit einem Lenkrad verbundenen Drehsensors dar, welcher die Position des Lenkrads erfaßt und somit einen Lenkwinkelsensor ausbildet.
Der Rotor (1) ist im wesentlichen als eine flache Scheibe (8) ausgebildet, die auf ihrer Oberfläche eine geeignete, hier nicht dargestellte Oberflächenstrukturierung als Codierung aufweist, anhand derer ein, vorzugsweise berührungslos funktionierender, elektronischer Sensor die rotatorische Position des Rotors (1) ermitteln kann.
An der Rotorscheibe (8) ist ein im wesentlichen zylinderförmiger Kragen (5) angeordnet, dessen gedachte Zylinderachse durch den Mittelpunkt der Rotorscheibe (8) verläuft. Der Kragen (5) bildet einstückig angeformte Verbindungselemente (2) aus, die mit Teilen des Lenkrads, vorzugsweise der Lenkradnabe, verbindbar sind. Diese Verbindungselemente (2) sind als federnde Stege ausgeführt, die durch Durchbrechungen in der Mantelfläche des Kragens (5) gebildet sind.
Die Verbindung zwischen dem Kragen (5) des Rotors (1) und dem Lenkrad (9) ist in der 2 verdeutlicht. Wie die Explosionsdarstellung zeigt, weist die Lenkradnabe (3) eine angeformte Rippe (4) auf, die beim montierten Lenkrad (9) zwischen die federnden Stege (2) des Kragens (5) eingefügt ist. Die Rippe (4) verjüngt sich konisch in ihrer Längsrichtung, so daß beim Verbinden der Lenkradnabe (3) mit dem Rotorkragen (5) die Rippe (4) die federnden Stege (2) des Kragens (5) aufweitet und sich die federnden Stege (2) unter einer Vorspannung eng an die Seitenflächen der Rippe (4) anlegen.
Wie aus der 1 hervorgeht, weist der Kragen (5) zwei Paare von federnden Stege (2) auf, die sich am Umfang des Kragens (5) um 180° gegenüberstehen. Entsprechend ist vorteilhafterweise an der Lenkradnabe (3) eine zweite konische Rippe angeformt, die zwischen das zweite Paar der federnden Stege einfügbar ist. Diese zweite Rippe ist in der Darstellung der 2 nicht erkennbar.
Der Rotorkragen (5) weist an seiner freien Stirnkante Einschnitte (10) auf, die ein elastisches Aufweiten des Kragens (5) ermöglichen. Diesbezüglich vorteilhafterweise besitzt die Lenkradnabe (3) eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Außenkontur, deren größter Durchmesser ein leichtes Übermaß gegenüber dem Durchmesser des Rotorkragens (5) aufweist.
Beim Einfügen der Lenkradnabe (3) in die Öffnung des Rotorkragens (5) entsteht so ein leichter Preßsitz, so daß erstens eine kraftschlüssige und durch die zwischen die federnden Stege (2) eingefügten Rippen (4) zweitens zusätzlich auch formschlüssige Verbindung zwischen der Lenkradnabe (3) und dem Rotorkragen (5) entsteht. Damit ergibt sich eine extrem spielarme und trotzdem elastische Anbindung zwischen dem Rotor (1) und dem Lenkrad (9).
Die Lenksäule (7) ist durch eine zentrale Öffnung (6) in der Rotorscheibe (8) hindurchgeführt. Zur Anbindung der Lenksäule (7) an das Lenkrad (9) ist ein Endabschnitt (11) der Lenksäule (7) über eine Kerbverzahnung mit der Lenkradnabe (3) verbunden.
Die zentrale Öffnung (6) in der Rotorscheibe (8) ist überdies vorteilhaft, da sie die Anbringung des Rotorkragens (5) durch eine Umspritzung des die zentralen Öffnung (6) umgebenen Randbereichs der Rotorscheibe (8) ermöglicht.
Vorteilhafterweise ist die Rotorscheibe (8) nicht als einzelnes Bauteil um die Lenksäule (7) herum angeordnet, sondern vorzugsweise als Bestandteil eines kompletten Lenkwinkelsensors. Die 3 zeigt, ebenfalls in einer Explosionsdarstellung, den grundsätzlichen Aufbau eines Lenkwinkelsensors. Dieser besteht aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil (12, 13), zwischen denen der Rotor (1) und eine Leiterplatte (14) mit einer Elektronik angeordnet sind. Die Elektronik dient zur Erkennung und Auswertung der auf der Rotorscheibe (8) angebrachten Codierung. Nach dem Zusammenfügen der genannten Bauteile des Lenkwinkelsensors durchragt der an der Rotorscheibe (8) angeformte Kragen (5) eine erste Ausnehmung (16) des oberen Gehäuseteils (12), wobei die Verbindungselemente (2) zur Verbindung des Rotors (1) mit der Lenkradnabe (3) freiliegen.
Ein Lagerring (15), der eine zweite Ausnehmung (23) im unteren Gehäuseteil (13) durchgreift, verrastet mit dem Rotor (1) und stabilisiert so die Lage der Rotorscheibe (8) relativ zu den Gehäuseteilen (12, 13).
Der fertig montierte Lenkwinkelsensor (17) ist, wie die 4 zeigt, über Rastelemente (19) mit einer Wickelfederkassette (18) verbindbar und bildet mit dieser zusammen eine Baugruppe (20), die in der 5 dargestellt ist.
Die derart gebildete Baugruppe (20) wiederum ist mit einer Schaltereinheit (21), die insbesondere mehrere Lenkstockschalter beinhalten kann, zusammenfügbar.
Wie die 6 zeigt, kann diese gesamte, komplett vormontierbare Lenkwinkelsensoranordnung am Mantelrohr (22) der Lenksäule (7) angebracht werden. Beim Verbinden des Lenkrads (9) mit der Lenksäule (7) koppelt die Lenkradnabe (3) mittels der anhand der 2 beschriebenen Verbindungselemente (2) ohne weitere Montageerfordernisse am Rotor des Lenkwinkelsensors an.
Damit wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lenkwinkelsensoranordnung eine besonders einfache, schnelle und kostengünstige Montage einer kompletten Lenkradbaugruppe möglich.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: Verbindungselemente
3: Lenkradnabe
4: Rippen
5: (Rotor-)Kragen
6: zentrale Öffnung
7: Lenksäule
8: Rotorscheibe
9: Lenkrad
10: Einschnitte
11: Endabschnitt
12: oberes Gehäuseteil
13: unteres Gehäuseteil
14: Leiterplatte
15: Lagerring
16: erste Ausnehmung
17: Lenkwinkelsensor
18: Wickelfederkassette
19: Rastelemente
20: Baugruppe
21: Schaltereinheit
22: Mantelrohr
23: zweite Ausnehmung

Claims

Lenkwinkelsensoranordnung, aufweisend ein Lenkrad (9) und einen elektrischen Lenkwinkelsensor (17) mit einem direkt an das Lenkrad (9) angekoppelten Rotor (1), wobei der Rotor (1) federnde Verbindungselemente (2) aufweist, die mit der Lenkradnabe (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die Lenkradnabe (3) wenigstens eine Rippe (4) angeformt ist, die zwischen die federnden Verbindungselemente (2) einfügbar ist.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) einen angeformten Kragen (5) aufweist, der abschnittsweise die federnden Verbindungselemente (2) ausbildet.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) den angeformten Kragen (5) entlang des Umfangs einer zentralen Öffnung (6) aufweist.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (5) im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Verbindungselemente (2) jeweils durch zwei federnde Stege ausgebildet sind.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenräume zwischen den federnden Stegen (2) durch Ausnehmungen des Rotorkragens (5) gebildet sind.
Lenkwinkelsensoranordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (5) und/oder die Lenkradnabe (3) konisch ausgebildet sind.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Rippe (4) konisch ausgebildet sind und sich in axialer Richtung in Richtung auf die Verbindungselemente (2) verjüngt.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkradnabe (3) sowohl kraft- als auch formschlüssig mit dem Rotor (1) verbunden ist.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) zwischen zwei Gehäuseteilen (12, 13) drehbar gelagert ist.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkwinkelsensor (1) mit einer Wickelfederkassette (18) verbunden ist.
Lenkwinkelsensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Lenkrad (3) verbundene Lenksäule (7) durch die zentrale Öffnung (6) des Rotors (1) hindurchgeführt ist.