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Die
Erfindung betrifft eine Wickelfeder für eine elektrische Zuleitung
zu einem Lenkrad einer Lenkung eines Fahrzeugs, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Lenkung für ein Fahrzeug,
mit einer erfindungsgemäßen Wickelfeder.
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Mit
der Einführung
von in einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs angeordneten Airbag-System wird
eine elektrische Verbindung zwischen dem Lenkrad und einer Fahrzeugselektrik
bzw. -elektronik immer häufiger
durch Wickelfedern hergestellt. Für wichtige Sicherheitssysteme
bzw. -einrichtungen, wie den ebengenannten Airbag, sind Wickelfedern
unabdingbar, damit eine einwandfreie elektrische Verbindung, die
keine Unterbrechung bzw. Verzögerung
eines elektrischen Impulses zulässt,
dauerhaft gewährleistet
bleibt.
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Ferner
dienen Wickelfedern dem Austausch bzw. der Übertragung von Daten und/oder
Signalen zwischen anderer im/am Lenkrad vorgesehener Einrichtungen
und der Fahrzeugelektrik bzw. -elektronik. Dies sind Sensoren, Schalter
und/oder elektrische/elektronische Bauteile, wie z. B. Drehwinkelsensor,
Hupe, Radio, Navigationssystem, Warnblinklicht, Schweinwerfer, Lenkradheizung,
usw.
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Die
Wickelfeder befindet sich z. B. an einem Halter einer Lenksäule des
Lenkrads und besteht im Wesentlichen aus lenkradfesten, beweglichen
(Rotor) und fahrzeugfesten (Stator), im Wesentlichen zylinderförmigen,
zueinander konzentrisch angeordneten Bauteilen, die über ein
Kunststoffband mit integrierten elektrischen Leitungsbahnen (flexible
Flachbandkabel(FFC)) miteinander elektrisch verbunden sind.
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Bei
den sogenannten Kurzband-Wickelfedern ist das flexible Flachbandkabel
in einem Wickelfedergehäuse
in einer Schlaufe geführt
(daher auch Loop-Back-Wickelfeder genannt), wobei ein Ende des Flachbandkabels
mit dem Rotor und das andere Ende des Flachbandkabels mit dem Stator
verbunden ist. Bei anderen Wickelfedern ist das flexible Flachbandkabel
mit im Wesentlichen konzentrischen Wicklungen spiralförmig im
Wickelfedergehäuse
um einen Aufwickelkern der Wickelfeder herumgeführt. Hierbei ist wiederum ein
Längsende
des flexiblen Flachbandkabels am Stator und das diesem gegenüberliegende
Längsende
am Rotor befestigt und jeweils elektrisch angeschlossen.
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Bei
einer Drehung des Rotors (Lenkrad) in eine erste Drehrichtung wird
das innen an den Stator gewickelte Flachbandkabel vom Stator abgewickelt und
außen
auf den durchmesserkleineren Aufwickelkern des Rotors aufgewickelt.
Andererseits wird bei einer Drehung des Rotors in die andere Drehrichtung,
das auf den Rotor aufgewickelte Flachbandkabel abgewickelt und innen
an den durchmesser-größeren Stator
gewickelt. Bei den Kurzbandwickelfedern findet dies über die
Schlaufe im Flachbandkabel statt, während bei anderen Wickelfedern
ein jeweiliger Radius der konzentrischen Windungen des flexiblen
Flachbandkabels größer bzw.
kleiner wird.
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Für den Einsatz
beispielsweise in modernen Kraftfahrzeugen müssen Wickelfedern z. B. fünf vollständige Umdrehungen
des Lenkrads mitmachen, d. h., aus einer Geradeausfahr-Position
des Lenkrads heraus, ca. zweieinhalb Umdrehungen nach rechts und
zweieinhalb Umdrehungen nach links.
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Um
für einen
zuverlässigen
Einsatz in der Lenkung des Kraftfahrzeugs gerüstet zu sein und darüber hinaus
eine einfache Herstellung zu ermöglichen,
sollte eine Wickelfeder robust und konstruktiv einfach aus möglichst
wenigen Teilen aufgebaut sein. Dies betrifft insbesondere das Gehäuse der
Wickelfeder, wobei der Rotor gegenüber dem Stator drehbar vorgesehen
sein muss.
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Ferner
sollte die Wickelfeder für
die beengten Verhältnisse
im Kraftfahrzeug möglichst
klein ausgebildet sein, was insbesondere einen Auf- und Abwickeldurchmesser
für das
elektrische Flachbandkabel innerhalb der Wickelfeder betrifft. Hierdurch lässt sich
eine Länge
des elektrischen Flachbandkabels signifikant beeinflussen, wodurch
sich bei entsprechend geringen Durchmessern ein kurzes elektrisches
Flachbandkabel und somit eine einfach herzustellende Wickelfeder
ergibt.
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Die
DE 42 35 055 A1 offenbart
ein Gehäuse zur
Aufnahme einer elektrischen Kontaktspirale aufweisend einen Rotor
und einen zweiteiligen Stator, wobei zwischen Stator und Rotor ein
Ringraum ausgebildet ist, in welchem die Kontaktspirale aufnehmbar
ist. Der rotationssymmetrische, mit einer u-förmigen Erzeugenden aufgebaute
Stator wird auf ein feststehendes Mantelrohr einer Lenkung montiert,
wobei sich eine im Mantelrohr drehbar vorgesehene Lenkspindel radial über ein
Kugellager und axial über
einen Sicherungsring und einer an der Lenkspindel vorgesehenen Hülse am Mantelrohr
abstützt.
Je nach einer Drehbewegung der Lenkspindel wird die Kontaktspirale
auf eine mit einem Abstand von der Lenkspindel angeordnete Innenseite
(Aufwickelkern) des Stators auf bzw. von dieser Innenseite wieder
abgewickelt.
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Die
DE 296 07 713 U1 offenbart
eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung
von elektrischer Energie und elektrischen Signalen in Kraftfahrzeugen. Die
Vorrichtung weist einen an einer Lenksäulenverkleidung befestigbaren
Stator und einen an einem Lenkrad befestigbaren Rotor auf. An einander
gegenüberliegenden
Wänden
des Stators und des Rotors ist jeweils eine aus einer flexiblen
Folie bestehende Spule vorgesehen, zwischen welchen elektrische
Energie und elektrische Signale induktiv übertragbar sind.
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Die
DE 199 10 131 C2 offenbart
eine Wickefeder für
eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem einem Lenkrad
der Lenkeinrichtung zuordenbaren Rotor und einem einer stationären Baugruppe
des Fahrzeugs zuordenbaren Stator, wobei Rotor und Stator im Wesentlichen
konzentrisch zueinander angeordnet sind. Der Rotor besitzt eine L-förmige Erzeugende,
wobei ein Schenkel der L-förmigen
Erzeugenden einen Wickelkern für
die Wickelfeder bildet, auf welchem ein flexibles Flachbandkabel
der Wickelfeder aufwickelbar ist. Das zwischen Rotor und Stator
geführte
flexible Flachbandkabel, kann im Bereich seiner aus dem Rotor und/oder
dem Stator herausgeführten
Enden elektrische und/oder elektronische Baugruppen aufweisen.
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Problematisch
bei einem solchen Aufbau einer Wickelfeder ist, dass der minimale
Aufwickeldurchmesser des Stators, also der minimale Durchmessers
des Aufwickelkerns, vergleichsweise groß ist und daher ein für die Wickelfeder
einzusetzendes elektrisches, flexibles Flachbandkabel vergleichsweise
lang ist. Ferner problematisch bei einem solchen Aufbau ist, dass
durch den vergleichsweise großen Aufwickelkern
der Wickelfeder ein vergleichsweise großer Aufwickeldurchmesser am
Stator notwendig ist. Darüber
hinaus ist ein solcher Aufbau aufgrund des wenigstens zweiteiligen
Stators kompliziert, und die daraus resultierende Wickelfeder aufgrund
des vergleichsweise langen Flachbandkabels und ihres vergleichsweise
komplizierten Aufbaus kostenintensiv.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Wickelfeder für eine Lenkung
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie eine verbesserte
Lenkung für
ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zur Verfügung zu
stellen.
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Die
erfindungsgemäße Wickelfeder
soll dabei möglichst
klein, robust und mit wenigen Bauteilen herstellbar sein. Insbesondere
soll ein Aufwickelkern für
die Wickelfeder einen möglichst
geringen Durchmesser besitzen. Analoges soll bei einem Einsatz in der
Lenkung des Fahrzeugs gelten, wobei ein flexibles elektrisches Flachbandkabel
der Wickelfeder der Lenkung bei einer gegebener Anzahl von Umdrehungen
einer Lenkwelle der Lenkung möglichst
kurz ausgebildet sein soll, um Material einsparen zu können und
dabei trotzdem noch eine einwandfreie Funktion der Wickelfeder zu
gewährleisten.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Wickelfeder für eine Lenkung
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch
1 (erste Variante) und nach Anspruch 3 (zweite Variante), und durch
eine Lenkung für
ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 12 gelöst.
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Eine
erste Variante einer erfindungsgemäße Wickelfeder für eine Lenkung
eines Fahrzeugs weist einen Stator und einen gegenüber dem
Stator bezüglich
einer Rotationsachse der Wickelfeder drehbaren und im Wesentlichen
konzentrisch angeordneten Rotor auf, wobei die eigentliche Wickelfeder
keinen Aufwickelkern besitzt, sondern ein Aufwickelkern für ein elektrisches
flexibles Flachbandkabel der Wickelfeder von einem Axialabschnitt
einer Lenkwelle der Lenkung gebildet ist, wenn die Wickelfeder innerhalb der
Lenkung verbaut ist. D. h. erfindungsgemäß besitzt weder der Stator
noch der Rotor der Wickelfeder einen inneren Aufwickelkern mit kleinem
Durchmesser; d. h. die Funktion des Aufwickelkerns wird von einem
Bauteil übernommen,
an/in welchem die Wickelfeder verbaut bzw. montiert ist. Analoges
soll für
ein neben der Lenkung liegendes Gestänge gelten.
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Erfindungsgemäß wird eine
Zwischenwand der Wickelfeder bzw. des Stators oder des Rotors, zwischen
dem Flachbandkabel und der Lenkwelle bzw. Lenkspindel weggelassen,
sodass sich ein Durchmesser eines Aufwickelkerns der Wickelfeder auf
den Durchmesser der Lenkwelle reduzieren lässt. Analog lässt sich
dadurch ein Ab- bzw. Anwickeldurchmesser des Flachbandkabels an
einer Außenwand
der Wickelfeder bzw. des Stators oder des Rotors reduzieren.
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Gemäß der Erfindung
wird das Flachbandkabel direkt auf die Lenkwelle aufgewickelt und
kann im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik erheblich verkürzt werden.
Es kann dabei notwendig sein, eine geringfügige Anpassung eines induktiven
Gebersystems für
einen Sensor an der Lenkung des Kraftfahrzeugs vorzunehmen.
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Erfindungsgemäß ist es
bevorzugt, eine Montagebuchse der Wickelfeder, zum Montieren der Wickelfeder
an der Lenkwelle nicht wie bisher durch die Wickelfeder hindurch
zu führen,
sondern von ihr wegweisend, außen
an der Wickelfeder vorzusehen. Bevorzugt ist dabei der Rotor der
Wickelfeder an der Montagebuchse befestigt, welche ihrerseits fest
mit der Lenkwelle der Lenkung verbunden ist.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist der Rotor der Wickelfeder – abgesehen von Montage-, Halte-
und/oder Anschlussvorrichtungen für das flexible Flachbandkabel – als eine
flache Scheibe ausgebildet, die in ihrem Zentrum eine Durchgangsausnehmung
für die
Lenkwelle aufweist. Ein Durch messer der Durchgangsausnehmung ist dabei
bevorzugt geringfügig
größer als
ein Durchmesser der Lenkwelle. Es ist jedoch auch möglich, den
Rotor mit einer Passung oder einem Presssitz auf der Lenkwelle vorzusehen.
Insbesondere bei letzterer Ausführungsform
kann dann auf die Montagebuchse verzichtet werden.
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Eine
feste mechanische Verbindung des Rotors mit der Montagebuchse kann
durch sämtliche geeignete
Verfahren bzw. zueinander korrespondierende Ein- bzw. Vorrichtungen
erfolgen. So ist z. B. eine Verrastung anwendbar, die z. B. als
eine Verclipsung oder ein Bajonett-Verschluss ausgebildet sein kann.
Ferner eignen sich gesicherte Durchdringungsverbindungen, wobei
die bevorzugt aus Metall ausgebildete Montagebuchse durch einen
inneren Randbereich des Rotors hindurchgesteckt wird. Darüber hinaus
ist z. B. auch eine Verschraubung Rotor und Montagebuchse anwendbar.
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Eine
bevorzugte mechanische Verbindung von Rotor- und Montagebuchse erfolgt über einen warm
verstemmten Durchdringungsverband, wobei die Montagebuchse mittels
geeigneter, an ihr ausgebildeter Vorsprünge durch den bevorzugt aus
einem Kunststoff aufgebauten Rotor in dessen inneren Randbereich
hindurch gesteckt wird. Nach einem Abkühlen des Rotors und der Montagebuchse
sind diese beiden fest miteinander verbunden.
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Erfindungsgemäß können ein
oder eine Mehrzahl von Flachbandkabeln innerhalb der Wickelfeder
spiralförmig
oder über
eine Schlaufe geführt sein.
Im ersteren Fall ist es bevorzugt, dass die Wickelfeder nur ein
einziges Flachbandkabel aufweist, wobei bei letzterem Ausführungsbeispiel
die Wickelfeder eine Mehrzahl von Flachbandkabel aufweisen kann.
Bevorzugt sind hierbei vier Flachbandkabel, wobei eine Schlaufe
des Flachbandkabels bevorzugt über
eine Umlenkrolle innerhalb der Wickelfeder geführt ist.
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Erfindungsgemäß sitzt
ein schmales, langes Querende des Flachbandkabels auf dem bevorzugt scheibenförmig ausgebildeten
Rotor an und bewegt sich je nach Drehung des Rotors bzw. der Lenkwelle von
einem Innenbereich des Rotors in einen Außenbereich bzw. von einem Außenbereich
des Rotors in dessen Innenbereich.
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Damit
das Flachbandkabel an einer Außenseite
des Rotors nicht aus der Wickelfeder heraustreten kann, weist bevorzugt
der Stator eine Außenwandung
auf, die bevorzugt in einem äußeren Randbereich
des Stators vollständig
umläuft
und im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders besitzt. Es ist
in anderen Ausführungsformen
der Erfindung jedoch möglich,
diese Außenwandung
auch am Rotor vorzusehen, der dabei ein topfförmiges Aussehen mit einer zentralen
Durchgangsausnehmung für
die Lenkwelle besitzt. Ferner kann die Außenwandung durch andere Bauteile
bzw. -elemente gebildet sein. Darüber hinaus ist auch eine Ausführungsform
ohne Außenwandung
möglich.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung kann der Rotor für
das Flachbandkabel eine nach innen in die Wickelfeder hineinstehende
Montagelasche und/oder Führungslasche
aufweisen. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Montage- und/oder
die Führungslasche
in der Nähe
der Durchgangsausnehmung des Rotors vorgesehen sind.
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Die
Montagelasche dient dazu, dass das Flachbandkabel bei der Montage
der Wickelfeder nicht in die Durchgangsausnehmung des Rotors hineinrutscht
bzw. in einen Spalt zwischen Rotor und Lenkwelle gerät. Diese
Montagelasche kann nach der Montage der Wickelfeder an der Lenkung
entfernt werden.
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Die
sich bevorzugt in eine Wickelrichtung des Flachbandkabels erstreckende
Führungslasche dient
einem Führen
des Flachbandkabels um die Lenkwelle herum und ist bevorzugt in
eine Radialrichtung der Wickelfeder federnd ausgelegt, sodass die Füh rungslasche
radiale Bewegungen des Flachbandkabels mitmachen kann.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung wird die Montagebuchse mit der Lenkwelle form- und/oder
stoffschlüssig
verbunden. Hierbei kann die formschlüssige Verbindung eine Press- oder
Quetschverbindung sein. Kommt eine stoffschlüssige Verbindung zur Anwendung,
so ist diese bevorzugt eine Schweißverbindung. Es ist natürlich möglich, sowohl
ein form- als auch
eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen der Montagebuchse und der Lenkwelle zu realisieren.
Ferner können
Montagebuchse und Lenkwelle miteinander verklebt sein.
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Erfindungsgemäß liegt
in einer Drehposition des Rotors, insbesondere bei einem ganz nach rechts
bzw. ganz nach links gedrehtem Rotor ein Längsabschnitt bzw. ein Längsendabschnitt
des Flachbandkabels direkt an der Lenkwelle der Lenkung an. Eine
weiter außerhalb
liegende Lage eines Mittenabschnitts des Flachbandkabels liegt dann
direkt an dem an der Lenkwelle anliegenden Längsendabschnitt des Flachbandkabels
an. Hierbei kann innerhalb einer ersten und einer zweiten inneren
Windung des Flachbandkabels um die Lenkwelle herum, abschnittsweise
die Führungslasche
vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß ergeben
sich eine Reihe von Vorteilen, wobei durch das Verwenden der Lenkwelle
als Aufwickelkern der Wickelfeder ein kleinerer Aufwickeldurchmesser
realisierbar ist, wodurch sich ein im Vergleich mit dem Stand der
Technik kürzeres Flachbandkabel
verwenden lässt.
Ferner ist es durch die Reduzierung des Aufwickeldurchmessers möglich, einen
Außendurchmesser
der Wickelfeder zu verkleinern und so die Wickelfeder insgesamt
kleiner auszubilden.
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Ferner
ergibt sich erfindungsgemäß ein erhöhter Drehbereich
in Bezug auf den bisherigen Stand der Technik. D. h. es ist mit
einem gleichlangen oder mit einem sogar kürzeren Flachbandkabel möglich, einen
größeren Drehwinkel
des Lenkrads zu erzielen. So sind z. B. sechs oder mehr Umdrehungen des
Lenkrads erfindungsgemäß mit einer
kleinen Wickelfeder erzielbar.
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Darüber hinaus
ergibt sich durch die Verwendung eines kürzeren Flachbandkabels ein
geringerer elektrischer Widerstand der Leiterbahnen des Flachbandkabels,
wodurch sich eine Verlustleistung des Flachbandkabels verringert
und somit höhere
elektrische Ströme
möglich
sind. Des Weiteren ergibt sich erfindungsgemäß eine Gewichtsreduzierung.
Ferner ist bei Ausführungsformen
der Erfindung eine Verkleinerung der Montagebuchse möglich.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist der Rotor und/oder der Stator der Wickelfeder
wenigstens teilweise als eine Platine bzw. Leiterplatte für elektrische
Bauelemente ausgebildet. Dies betrifft insbesondere jeweils eine
bevorzugt als eine im Wesentlichen kreisrunde Gehäusescheibe ausgebildete
Stirnseite der Wickelfeder. Siehe hierzu auch die folgenden Ausführungen,
die auch auf die erste Variante der Erfindung angewendet werden können.
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Eine
zweite Variante der erfindungsgemäßen Wickelfeder für eine Lenkung
eines Fahrzeugs weist einen Stator und einen gegenüber dem
Stator bezüglich
einer Rotationsachse der Wickelfeder drehbaren und im Wesentlichen
konzentrisch angeordneten Rotor auf, wobei eine Platine bzw. Leiterplatte
für elektrische
Bauelemente einen Gehäuseabschnitt
der Wickelfeder bildet. D. h. erfindungsgemäß weist der Stator und/oder
der Rotor der Wickelfeder eine elektrische bzw. elektronische Platine
auf, die wenigstens einen Bereich Stator und/oder der Rotor. Die
zweite Variante der Erfindung kann Merkmale der ersten Variante
aufweisen.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist der scheibenförmige
Rotor als eine Platine ausgebildet, wobei das Flachbandkabel auf
einer nicht bestückten
Seite der Platine innerhalb der Wickelfeder vorgesehen ist. D. h.
auch, dass eine Außenseite
der Wickelfeder eine bestückte
Platinenseite ist, wobei es hierbei möglich ist, die Bausteine der Platine
auf der Außenseite
mit einer Schutzschicht zu versehen bzw. die Bausteine zu vergießen. Analoges gilt
für den
Stator.
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Ferner
ist es erfindungsgemäß möglich, dass
eine Verbindungswand (Außenwandung)
zwischen Rotor und Stator die Platine aufweisen kann. Diese Verbindungswand
ist bevorzugt ein Hohlzylinder, der entsprechend an einem äußeren Randbereich
des Stators und/oder des Rotors vorgesehen ist. Ferner kann die
Verbindungswand auch durch andere Bauteile bzw. -elemente gebildet
sein.
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Erfindungsgemäß ist z.
B. ein Teil des Stators bzw. des Rotors beispielsweise eine Steuerplatine
oder eine Platine eines Sensors, beispielsweise eines Drehwinkelsensors.
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Bisher
wurde eine entsprechende Platine an bzw. auf einem im Wesentlichen
geschlossenen Gehäuse
der Wickelfeder montiert. Erfindungsgemäß ist nun die Platine ein Teil,
ein Abschnitt bzw. ein Bereich des Gehäuses der Wickelfeder selbst.
Hierdurch ist eine Gewichtsreduzierung, sowie eine Bauraumverkleinerung
der Wickelfeder möglich.
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Erfindungsgemäß können beide
Varianten oder auch nur eine Variante der Erfindung bei einer entsprechenden
erfindungsgemäßen Wickelfeder realisiert
sein.
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So
ist es z. B. möglich,
eine herkömmliche Wickelfeder
mit der erfindungsgemäßen Gehäuseplatine
auszubilden, wobei diese, einen als Wandung an der Wickelfeder ausgebildeten
Aufwickelkern besitzt. Darüber
hinaus ist es möglich,
die Wickelfeder mit einem herkömmlichen
Gehäuse
zu versehen und die Wickelfeder selbst nach der ersten Variante
wickelkernfrei auszubilden. Darüber
hinaus sind beide Aspekte bei der Erfindung anwendbar, wobei dann
einerseits die Wickelfeder selbst wi ckelkernfrei ist und andererseits
ein Gehäuseabschnitt
der Wickelfeder als eine Platine ausgebildet ist.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Explosionsansicht einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Wickelfeder;
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2 eine
dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen Wickelfeder aus 1 in
einem auf einer Lenkwelle einer Lenkung montierten Zustand;
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3 eine
offene, dreidimensionale Darstellung einer zweiten Variante der
erfindungsgemäßen Wickelfeder;
und
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4 eine
dreidimensionale Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Wickelfeder
aus 3.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand zweier Varianten einer Wickelfeder
erläutert,
wobei ein elektrisches, flexibles Flachbandkabel der erfindungsgemäßen Wickelfeder
spiralförmig
zwischen einem Stator und einem Rotor der Wickelfeder geführt ist.
Die Erfindung soll jedoch nicht auf solche Ausführungsformen von Wickelfedern
beschränkt sein,
sondern auch Wickelfedern betreffen, bei welcher ein oder eine Mehrzahl
von Flachbandkabeln über
eine Schlaufe ggf. mit einer oder auch mehreren Umlenkrollen, zwischen
dem Stator und dem Rotor der Wickelfeder geführt sind (sogenannte Loop-Back-
oder Kurzband-Wickelfedern). Ferner ist die Erfindung auf Wickelfedern
anwendbar, die eine Mehrzahl von spiralförmig geführten Flachbandkabeln aufweisen.
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Ferner
sind die beiden Varianten der Erfindung einzeln oder in einer Kombination
zusammen auf eine Wickelfeder anwendbar. So ist es z. B. in Abweichung
zur in den 3 und 4 darge stellten Variante
möglich,
einen Aufwickelkern der Wickelfeder nicht durch eine Lenkwelle zu
realisieren, sondern den Aufwickelkern durch einen hohlzylindrischen
Abschnitt am Stator oder Rotor der Wickelfeder auszubilden, was
schematisch und langgestrichelt in 3 mit einem
optionalen Aufwickelkern 29 dargestellt ist.
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Die 1 und 2 zeigen
die erste Variante der erfindungsgemäßen Wickelfeder 1,
wobei die Wickelfeder 1 einen Stator 10, einen
Rotor 20, eine Montagebuchse 30 und ein elektrisches
flexibles Flachbandkabel 40 aufweist. Die Wickelfeder 1 ist
mit ihrer Montagebuchse 30 auf einer Lenkwelle 2 einer Lenkung
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs montierbar.
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Der
Stator 10 der Wickelfeder 1 ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen durch ein rotationssymmetrisches L-Profil aufgebaut,
wobei der Stator 10 in seinem Innenbereich scheibenförmig mit
einer Durchgangsausnehmung für
die Lenkwelle 2 ausgebildet ist. In einem äußeren Randbereich
des Stators 10 weist dieser eine Außenwandung 13 auf, welche
auch eine Außenwandung 13 der
Wickelfeder 1 bildet. Diese Außenwandung 13 kann
in anderen Ausführungsformen
der Erfindung auch als Außenwandung 23 des
Rotors 20 ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Außenwandung 13, 23 auch
weggelassen oder mittels eines anderen Bauteils realisiert werden.
Ferner weist der Stator 10 eine Aufnahme 14 für einen
statorseitigen elektrischen Anschluss des Flachbandkabels 40 auf.
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Der
Rotor 20 der Wickelfeder 1 ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen scheibenförmig
mit einer zentralen Durchgangsausnehmung für die Lenkwelle 2 aufgebaut.
Auf einer Oberseite des scheibenförmigen Rotors 20 kommt
ein schmales langes Querende des Flachbandkabels 40 im
Wesentlichen mit seiner gesamten Länge spiralförmig zu liegen.
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Der
Rotor 20 wird drehfest mit der Lenkwelle 2 über die
Montagebuchse 30 verbunden. Hierfür wird die Montagebuchse 30 an
der Lenkwelle 2 festgelegt. Was reib-, form- und/oder stoffschlüssig erfolgen
kann. Bevorzugt wird die Montagebuchse 30 über einen
Presssitz oder eine Crimpung und/oder eine Schweiß- oder
Lötverbindung
mit der Lenkwelle 2 fest verbunden.
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Bevor
die Montagebuchse 30 fest mit der Lenkwelle 2 verbunden
wird, wird der Rotor 20 an der Montagebuchse 30 festgelegt.
Dies kann über
eine Vielzahl von mechanischen Verbindungen erfolgen. Hier sind
wiederum reib-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindungen anwendbar.
Bevorzugt erfolgt eine mechanische Verbindung des Rotors 20 mit
der Montagebuchse 30 über
eine warm verstemmte Durchdringungsverbindung. Hierfür weist
die Montagebuchse 30 beispielsweise einen Zapfen 31 auf,
der den Rotor 20 in einem inneren Randbereich durchdringt
(siehe 1), wobei der Rotor 20 nach einem Erkalten
fest mit der Montagebuchse 30 verbunden ist.
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In
einem zusammengebauten und an der Lenkwelle 2 montierten
Zustand (siehe 2) ist zwischen dem Stator 10 und
dem Rotor 20 das Flachbandkabel 40 aufgenommen.
Dabei ist das Flachbandkabel 40 spiralförmig innerhalb der Wickelfeder 1 aufgenommen,
wobei ein statorseitiger elektrischer Anschluss 41 des
Flachbandkabels 40 in der Aufnahme 14 des Stators 10 aufgenommen
ist und mit einem Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist.
Ein rotorseitiger elektrischer Anschluss 42 des Flachbandkabels 40 ragt
am Rotor 20 hervor und ist bevorzugt an einem am Rotor 20 ausgebildeten
Anschlag 26 festgelegt. Der rotorseitige elektrischer Anschluss 42 dient
einem elektrischen Kontaktieren der Einrichtungen der Lenkung.
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Das
Flachbandkabel 40 ist zwischen dem Stator 10 und
dem Rotor 20 mit derart viel Spiel geführt, dass sich der Rotor 20 gegenüber dem
Stator 10 bevorzugt um ein Mehrfaches um seine Rotationsachse
R drehen kann. Bevorzugt sind fünf
oder mehr vollständige
Umdrehungen des Rotors 20 bezüglich der Rotationsachse R.
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Um
einen Aufwickeldurchmesser der Wickelfeder 10 so gering
wie möglich
zu halten, weist die Wickelfeder 1 bzw. deren Rotor 20 oder
deren Stator 10 keinen eigentlichen Aufwickelkern 22 mehr
auf. Erfindungsgemäß wird dieser
Aufwickelkern 22 von einem Abschnitt der Lenkwelle 2 gebildet.
D. h., dass ein Längsendabschnitt
des Flachbandkabels 40 wenigstens teilweise direkt an die
Lenkwelle 2 gewickelt ist. D. h. erfindungsgemäß wird der
Aufwickelkern 22 der Wickelfeder 1 nicht vom Rotor 20 oder
Stator 10, sondern von der Lenkwelle 2 gebildet,
was in der 1 gut zu erkennen ist. Die Lenkwelle 2 kann
im Bereich des Aufwickelkerns 22 der Wickelfeder 1 auch
eine dünnwandigen
Trennung, z. B. ein Klebeband oder eine Hülse, zum Flachbandkabel 40 aufweisen.
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Um
eine Führung
des Flachbandkabels 40 zu erleichtern, kann der Rotor 20 eine
Führungslasche 24 aufweisen,
die bevorzugt in eine Radialrichtung des Rotors 20 federnd
ausgelegt ist.
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Hierbei
umgreift die Führungslasche 24 die Lenkwelle 2 abschnittsweise
an ihrem Umfang. Ferner kann der Rotor 20 an einem inneren
Rand eine oder eine Mehrzahl von Montagelaschen 25 aufweisen,
welche bei einer Montage der Wickelfeder 1 an der Lenkwelle 2,
das Flachbandkabel 40 daran hindern, in den offenen Zentralbereich
des Rotors 20 zu gelangen. Diese Montagelaschen 25 können nach der
Montage von der Wickelfeder 1 entfernt werden. Es ist jedoch
in Ausführungsformen
der Erfindung möglich,
die Montagelaschen 25 am Rotor 20 zu belassen.
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Die 3 und 4 zeigen
nun die zweite Variante der Erfindung, wobei es erfindungsgemäß möglich ist,
die zweite Variante mit der ersten – wie in den 3 und 4 dargestellt – zu kombinieren. Ferner
ist es möglich,
die zweite Variante der Erfindung auf eine herkömmliche Wickelfeder 1 anzuwenden.
D. h. gemäß der zweiten
Variante der Erfindung ist es mög lich,
das Flachbandkabel 40 nicht direkt auf die Lenkwelle 2 aufzuwickeln,
sondern das Flachbandkabel 40 auf einen am Stator 10 oder
am Rotor 20 ausgebildeten Aufwickelkern 29 aufzuwickeln. Dieser
optionale Aufwickelkern 29 ist schematisch langgestrichelt
in der 3 dargestellt. Ferner zeigt 3 die
Lenkwelle ebenfalls nur schematisch.
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Gemäß der zweiten
Variante der Erfindung weist die Wickelfeder 1, insbesondere
deren Gehäuse
eine Platine 11, 21 auf. Hierbei ist es bevorzugt, dass
der Stator 11 bzw. der Rotor 21 wenigstens teilweise
als eine Platine 11, 21 ausgebildet sind. Es ist insbesondere
möglich,
den jeweils scheibenförmigen Teil
des Stators 10 und/oder des Rotors 20 teilweise, insbesondere
vollständig
als Platine 11, 21 auszubilden.
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Hierbei
ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass
die mit Bausteinen bestückte
Platine 11, 21 derart innerhalb der Wickelfeder 1 vorgesehen
ist, dass die elektrischen und/oder elektronischen Bausteine von
der Wickelfeder 1 wegweisen. D. h. innerhalb der Wickelfeder 1 ist
die Platine 11, 21 entsprechend glatt ausgebildet.
D. h. auch, dass die Platine 11, 21 bevorzugt
auf ihrer Lötseite
glatt ausgebildet ist, was z. B. durch ein Vergießen dieser
Seite mit einem entsprechenden Material erfolgen kann. Ferner ist
es möglich,
die jeweilige Platine 11, 21 an einer Außenseite
der Wickelfeder 1 mit einem entsprechenden Material zu
versehen, insbesondere zu vergießen, um die elektrischen und/oder
elektronischen Bausteine zu schützen.
Erfindungsgemäß kann die
Platine 11, 21 eine Steuerplatine, eine Platine
eines Sensors oder ähnliches
sein. Bevorzugt ist die Platine 11, 21 eine Platine
eines Drehwinkelsensors.
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Wie
auch schon bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass
der Stator 11 und/oder der Rotor 21 die Außenwandung 13, 23 der
Wickelfeder 1 aufweisen, was in 4 mit der freigeschnittenen
Außenwandung 13, 23 dargestellt sein
soll.
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- 1
- Wickelfeder
- 2
- Lenkwelle,
Lenkspindel, Lenkstange; Axialabschnitt des Rotors 20 der
Wickelfeder 1
- 10
- Stator
der Wickelfeder 1, feststehendes Bauteil
- 11
- Platine
des Stators, Stator
- 13
- Außenwandung/Verbindungswandung
der Wickelfeder 1, am Stator 10/11 vorgesehen
- 14
- Aufnahme
für statorseitigen
elektrischen Anschluss des Flachbandkabels 40
- 20
- Rotor
der Wickelfeder 1, drehbares Bauteil
- 21
- Platine
des Rotors, Rotor
- 22
- Aufwickelkern,
Axialabschnitt des Rotors 20, Längsabschnitt an der Lenkwelle 2
- 23
- Außenwandung/Verbindungswandung
der Wickelfeder 1, am Rotor 20/21 vorgesehen
- 24
- Führungslasche
für Flachbandkabel 40
- 25
- Montagelasche
für Flachbandkabel 40
- 26
- Anschlag
für elektrischen
Anschluss 42 des Flachbandka-bels 40
- 29
- optionaler
Aufwickelkern für
Ausführungsform mit
Platine(n) 11, (21); (11), 21; 11, 21 (lang gestrichelt)
- 30
- Montagebuchse
- 31
- Zapfen
für mechanische
Verbindung mit Rotor 20
- 40
- elektrisches
flexibles Flachbandkabel, bevorzugt spiralförmig innerhalb der Wickelfeder aufgenommen
- 41
- statorseitiger
elektrischer Anschluss des Flachbandka-bels 40
- 42
- rotorseitiger
elektrischer Anschluss des Flachbandkabels 40
- R
- Rotationsachse