DE19723430A1 - Lenksensoreinheit - Google Patents

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.