DE19755094B4

DE19755094B4 - Wickelfederverbinder

Info

Publication number: DE19755094B4
Application number: DE1997155094
Authority: DE
Inventors: Karl Simonis; Walter Hecht; Rudolf Klein
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DE19755094A1

Abstract

Wickelfederverbinder, bei dem ein erstes Ende einer Wickelfeder (10), vorzugsweise in einem Fahrzeug, gegenüber einer Drehachse (4) ortsfest gehalten ist, während das zweite Ende der Wickelfeder (10) mit einem gegenüber einer Drehachse (4) um mehrere Umdrehungen drehbaren Anschluss (21) verbunden ist, wobei mit dem zweiten Ende ein mit einem Anzeigeelement (19) versehenes Getriebe mechanisch verbunden ist, wobei das Getriebe das Anzeigeelement (19) derart antreibt, dass bei einer Drehung des zweiten Endes um die Drehachse (4) durch die Stellung des Anzeigeelementes (19) die Drehwinkellage des zweiten Endes gegenüber einer Ausgangslage angezeigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine um die Drehachse (4) des zweiten Endes drehbare Scheibe (8) aufweist, welche eine Spiralnut (16) besitzt, dass das Anzeigeelement (19) radial verschiebbar sowie tangential unverschiebbar gelagert ist und dass das Anzeigeelement (19) mit einem Abtastmittel (17) an der Spiralnut (16) derart angreift, dass das Anzeigeelement (19) bei einer Drehung der Scheibe (8) radial...

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelfederverbinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Wickelfederverbinder sind z.B. aus der US-A-5 314 344 bekannt. Derartige Verbinder haben in Fahrzeugen die Aufgabe, Signale zwischen ortsfest im Fahrzeug angeordneten Anschlüssen zu im Lenkrad angeordneten Anschlüssen zu übertragen. Diese Übertragung muss sehr sicher sein, da innerhalb des Lenkrades eine Reihe von Sicherheitseinrichtungen wie Hupe oder Airbag angebracht sein können. Es muss daher auf jeden Fall sichergestellt werden, dass die Wickelfeder bei vollem Lenkeinschlag, der mehreren Lenkradumdrehungen entspricht, Hupensignale oder Zündsignale für Airbags sicher überragt. Eine derartige Übertragung ist nicht gesichert, wenn die Wickelfeder in der Nullstellung der Lenkung schon so weit in einer Richtung aufgewickelt ist, dass sie während der mehrmaligen dann folgenden Lenkradumdrehungen reißen oder sich verklemmen kann.

Es ist daher wichtig, dass die Wickelfeder bei der Montage eine neutrale Lage einnimmt, bei der das drehbare zweite Ende der Feder mehreren Umdrehungen des Lenkrads folgen kann, ohne dass die Feder fehlerhaft zu arbeiten beginnt.

Hierzu ist es aus der US-A-53 14 344 bekannt, sowohl den ortsfesten als auch den drehbaren Gehäuseteil der Wickelfeder mit einer Markierung zu versehen, die innerhalb einer Drehung von 360 Grad die Winkeldifferenz der beiden Gehäuseteile zueinander angibt.

Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist es, dass mit der bekannten Anordnung nur Winkeldifferenzen bis 180 Grad eindeutig angegeben werden können. Eine mehrmalige Verdrehung der beiden Gehäuseteile gegeneinander wird dagegen nicht angezeigt. Weiterhin ist es vielfach schwierig, die bekannte Markierung bei Wickelfedern anzuwenden, welche in andere Gehäuse, beispielsweise Lenkwinkelsensoren oder Lenkstockschalter, integriert sind, da hier ggf. die Drehbewegung eines drehbaren Teils gegenüber einem festen Gehäuseteil nicht sichtbar ist.

Aus der DE 694 01 702 T2 ist ein Drehkontaktor bekannt, bei dem ein Umdrehungszähler vorgesehen ist. Dieser Umdrehungstähler weist die Form eines Zahnrades auf und verhindert ein Überdrehen des Drehkontaktors. Aus der JP 09 129 335 A ist ein Lenkwinkelsensor bekannt, aus dem die Neutralstellung bestimmbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch Drehwinkel der gegeneinander drehbaren Teile des Verbinders feststellen zu können, die ein Mehrfaches von 360 Grad betragen. Es sollen auch Zwischenstellungen erfassbar sein.

Die Aufgabe wird mit einem Wickelfederverbinder gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, den sich drehenden Teil des Wickelfederverbinders mit einem Getriebe zu koppeln, welches ausgangsseitig ein Anzeigeelement antreibt. Dabei muss der Antrieb derart geschehen, dass bei mehreren gleichsinnigen Umdrehungen des drehbaren Teils gegenüber den fahrzeugfesten Teil der angezeigte Wert linear und in gleicher Richtung wächst, während er bei einer Drehung in entgegengesetzte Richtung um die entsprechenden Beträge sich linear verkleinert. Danach ist das dem drehbaren zweiten Ende zugeordnete drehbare Gehäuse des Verbinders mit einer um die Drehachse des Verbinders drehbaren Spirale verbunden, die als Spiralnut oder aber auch als spiralenförmige Erhebung auf der Scheibe aufgebracht sein kann.

Ähnlich wie nun der Tonabnehmer eines Plattenspielers eine Schwenkbewegung durchführt, wobei der Schwenkwinkel dem Drehwinkel der Schallplatte entspricht, wird das Anzeigeelement in radialer Richtung durch die sich drehende Scheibe angetrieben, wobei hier allerdings der Radialweg die von der Scheibe zurückgelegten Umdrehungen beschreibt.

Dabei kann beispielsweise die Scheibe in den sich drehenden Deckel des Verbinders integriert sein und das Anzeigeelement aus der Mantelfläche des Gehäuses hervorragen.

Die Erfindung ist besonders zweckmäßig bei einer Konstruktion gemäss den Merkmalen nach Anspruch 2. Dabei kann der Verbinder mit einem Lenkwinkelsensor eine Einheit bilden und diese Einheit wiederum ggf. in einen Lenkstockschalter integriert sein. Gerade bei der Montage derart kompliziert ausgestalteter Baugruppen ist es besonders wichtig, dass hinsichtlich der Winkellage des Verbinders keine Fehler auftreten. Im übrigen sind die Gehäuseteile der den Verbinder ergänzenden Baugruppen auch für die Lagerung und Führung des Anzeigeelements geeignet.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung bei einem in einem Lenkstockschalter oder zumindest in einen Lenkwinkelsensor integrierten Verbinder erhält man durch die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Danach ist die ohnedies für den Lenkwinkelsensor benötigte drehende Codescheibe gleichzeitig derart ausgestaltet, dass sie das Anzeigeelement antreiben kann. Dabei wird gemäss einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 die Codescheibe in der Regel durch den Lenkstock direkt angetrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:
1 in geschnittener Darstellung einen Verbinder, welcher mit einem Lenkwinkelsensor zu einer Einheit vereint ist, wobei diese Einheit wiederum in einen Lenkstockschalter integriert ist und
2 in perspektivischer Darstellung die Einheit nach 1.
Die Anordnung nach 1 und 2 ist weitgehend in der DE 196 15 706 beschrieben. In 1 ist ein Lenkstock 1 eines Fahrzeugs zu erkennen, mit welchem der Deckel 2 des Wickelfederverbinders 3 verbunden ist. Die beiden zuletzt genannten Teile haben die gleiche Drehachse, so dass sich der Deckel 2 mit dem Lenkstock 1 um die Drehachse 4 dreht. Ein Gehäuseabschnitt 5 bildet sowohl die Seitenwand als auch den Boden des Verbinders 3, wobei der Gehäuseabschnitt 5 fahrzeugfest angeordnet ist. In dem Innenraum des Wickelfederverbinders 3 sitzt nur symbolisch dargestellt eine an sich bekannte Wickelfeder 10. Dabei ist das drehbare zweite Ende der Wickelfeder mit dem Deckel 2 verbunden, während das nicht drehbare erste Ende des Verbinders 3 gegenüber dem Gehäuseabschnitt 5 arretiert ist.
Der Gehäuseabschnitt 5 bildet gleichzeitig einen Deckelabschnitt 6 eines Lenkwinkelsensors 7, in dem eine Codescheibe 8 ebenfalls drehbar gelagert ist. Die Codescheibe 8 ist vorzugsweise starr, wenn auch lösbar mit dem Deckel 2 verbunden, so dass diese beiden Bauelemente sich gleichsinnig drehen. Der von der Codescheibe 8 zurückgelegte Drehwinkel entspricht damit dem gleichzeitig von dem Deckel 2 und damit dem bewegbaren zweiten Ende der Wickelfeder 10 zurückgelegten Drehwinkel. Die Codescheibe 8 ist mit ringförmigen Ansätzen 11 versehen, die senkrecht auf der Codescheibe 8 stehen und welche Codierungen beispielsweise in Form von Ausnehmungen tragen, die bei sich drehender Codescheibe 8 durch einen ortsfesten Detektor 12 ausgewertet werden können. Der Detektor 12 sitzt auf einem Sensorboden, der beispielsweise als isolierende Zwischenschicht oder aber als Leiterplatte 13 ausgestaltet sein kann. An den Sensorboden schließt sich der Innenraum 14 eines Lenkstockschalters an, in den die Einheit aus Wickelfederverbinder 3 und Lenkwinkelsensor 7 integriert ist. Die Gesamteinheit aus den drei zuletzt genannten Baugruppen ist auf das Lenkstockgehäuse 15 aufgerastet, welches fahrzeugfest angeordnet ist.
Für die Erfindung nun besonders wichtig ist, dass die Oberseite der Codescheibe 8 mit einer Spiralnut 16 versehen ist, die als erstes Antriebsmittel dient. In die Spiralnut 16 taucht ein Abtaststift 17 ein, welcher zwar radial verschiebbar in einer Gleitnut 18 geführt ist, aber in dieser Nut 18 senkrecht zur Betrachtungsebene, also in tangentialer Richtung, nicht bewegt werden kann. Somit ziehen oder schieben je nach Drehrichtung der Codescheibe 8 und damit des Deckels 2 die Seitenwände der Spiralnut 16 den Abtaststift 17 radial nach innen bzw. radial nach außen. Mit dem Abtaststift 17 ist ein Anzeigeelement 19 verbunden, welches tangential nicht beweglich, aber radial verschiebbar in der Gleitnut 18 gelagert ist. Die Lage des schieberförmigen Anzeigeelements 19 entspricht somit dem Drehwinkel der Codescheibe 8 und damit des Deckels 2, wobei der Deckel 2 wiederum die Drehlage des drehbaren zweiten Endes des Wickelfederverbinders 3 festlegt. Dabei wandert der Anzeigeschieber 19 in Grenzen solange nach außen bzw. innen, wie sich der Deckel 2 in der gleichen Richtung dreht, bis schließlich der Abtaststift 17 gegen einen nicht dargestellten Anschlag läuft. Diese Bewegung erfolgt über mehrere volle Umdrehungen des Deckels 2 und damit der Codescheibe 8 hinweg in gleicher Richtung.
2 zeigt Teile der Ausgestaltung nach 1 in perspektivischer Darstellung. Dabei trägt der Deckel 2 einen elektrischen Anschluss 21, der mit dem bewegbaren zweiten Ende der Wickelfeder 10 elektrisch verbunden ist. Sowohl das Anzeigeelement 19 als auch der Deckel 2 sind mit jeweils einer Markierung 22 versehen, die in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Deckels 2 ihre Lage ändern. Den bewegbaren Markierungen 22 ist jeweils eine ortsfeste Markierung 23 zugeordnet, wobei die vier Markierungen 22, 23 sich in der für die Montage des Systems bevorzugten Ausgangslage befinden. Aus der so definierten neutralen Lage kann der Deckel 2 in beiden Richtungen mehrere gleichsinnige Umdrehungen gefahrlos zurücklegen, ohne dass die Wickelfeder 10 beschädigt wird. Mit Hilfe der Markierungen 22, 23 lässt sich also nicht nur die Zahl der Umdrehungen, sondern auch die Winkellage innerhalb einer Umdrehung des Deckels gegenüber dem Gehäuse 6 feststellen und dementsprechend der Verbinder 3 in seine Montagelage zurückbringen.
Bei der Montage eines Lenkstockschalters muss gewährleistet sein, dass der drehbare Teil der Wickelfederkassette in immer der gleichen Stellung montiert wird. Dazu wird ein Schieber mit einer Markierung 22 verwendet. Der Schieber wird über eine spiralförmige Führungsrille verschoben. Wenn die Markierungen 22, 23 am Schieber und am Gehäuse deckungsgleich sind, ist optisch erkennbar die Wickelfelder 10 in Ordnung.
Das besondere Merkmal an der Erfindung ist, dass man kein Zusatzteil für die spiralförmige Führungsrille benötigt, sondern diese in die Codescheibe 8 des Lenkwinkelsensors integriert.

Claims

Wickelfederverbinder, bei dem ein erstes Ende einer Wickelfeder (10), vorzugsweise in einem Fahrzeug, gegenüber einer Drehachse (4) ortsfest gehalten ist, während das zweite Ende der Wickelfeder (10) mit einem gegenüber einer Drehachse (4) um mehrere Umdrehungen drehbaren Anschluss (21) verbunden ist, wobei mit dem zweiten Ende ein mit einem Anzeigeelement (19) versehenes Getriebe mechanisch verbunden ist, wobei das Getriebe das Anzeigeelement (19) derart antreibt, dass bei einer Drehung des zweiten Endes um die Drehachse (4) durch die Stellung des Anzeigeelementes (19) die Drehwinkellage des zweiten Endes gegenüber einer Ausgangslage angezeigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine um die Drehachse (4) des zweiten Endes drehbare Scheibe (8) aufweist, welche eine Spiralnut (16) besitzt, dass das Anzeigeelement (19) radial verschiebbar sowie tangential unverschiebbar gelagert ist und dass das Anzeigeelement (19) mit einem Abtastmittel (17) an der Spiralnut (16) derart angreift, dass das Anzeigeelement (19) bei einer Drehung der Scheibe (8) radial verschoben wird.
Wickelfederverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Lenkwinkelsensor (7) eines Fahrzeugs zusammengefügt ist und vorzugsweise die Einheit aus Wickelfederverbinder (3) und Lenkwinkelsensor (7) in das Gehäuse eines Lenkstockschalters integriert ist.
Wickelfederverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralnut (16) in die als Codescheibe (8) ausgebildete Scheibe des Lenkwinkelsensors (7) eingearbeitet sind.
Wickelfederverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Codescheibe (8) mit mindestens einem senkrecht auf der Codescheibe (8) stehenden ringförmigen Ansatz (11) versehen ist, der die Codierung der Codescheibe (8) trägt.
Wickelfederverbinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Codescheibe (8) mit dem drehbar gelagerten Lenkstock (1) des Fahrzeugs unmittelbar gekoppelt ist.