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Die
vorliegende Erfindung betrifft Aufwickeleinrichtungen, insbesondere
für Kraftfahrzeuge,
umfassend zwei koaxiale Teile, die im Verhältnis zueinander drehbar entgegen
einerseits biegsamen elektrischen Verbindungsmitteln und andererseits
einer Umdrehungszählervorrichtung
mit einem treibenden Rad und einem getriebenen Rad mit abgestuftem Durchmesser
gelagert sind, wobei das treibende Rad eine erste Stufe mit mindestens
einem Vorsprung und eine zweite Stufe mit mindestens einem Absatz umfasst,
während
das getriebene Rad zwei gezahnte Stufen umfasst, die mit der ersten
bzw. der zweiten Stufe des treibenden Rads zusammenwirken, das fest
mit einem, beweglichen, der koaxialen Teile verbunden ist, der als
beweglicher Teil bezeichnet wird und der drehbar an dem anderen,
ortsfesten, der besagten koaxialen Teile gelagert ist, der als ortsfester Teil
bezeichnet wird und an dem das getriebene Rad drehbar angebracht
ist, wobei die beiden koaxialen Teil eine mittlere Position einnehmen
können,
um die Auf- und Abwicklung der biegsamen elektrischen Verbindungsmittel
in der einen und der anderen Richtung entsprechend der gewünschten
Umdrehungszahl zu ermöglichen.
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Derartige
Aufwickeleinrichtungen, nachfolgend auch als Drehschalter bezeichnet,
werden in der
WO 95/02263
A1 beschrieben.
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Ein
solcher Drehschalter führt
zu zufriedenstellenden Ergebnissen, insoweit es möglich ist,
mit Hilfe einer visuellen Markierungsvorrichtung die mittlere (zentrale)
Position des besagten Drehschalters zu markieren, um die Auf- und
Abwicklung der biegsamen elektrischen Verbindungsmittel in der einen und
der anderen Richtung entsprechend der gewünschten Umdrehungszahl zu ermöglichen.
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Aus
der
DE 42 31 624 A1 ist
ein analoger Positionssensor für
Aufwickeleinrichtungen bekannt, der insbesondere als Drehwinkelsensor
und Grobsensor für
die Lenkwinkelbestimmung bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann,
wobei zwischen dem Drehteil des Positionssensors und einem äußeren Antriebselement
ein Untersetzungsgetriebe geschaltet ist. Zur automatischen Selbstjustierung
ist das Untersetzungsgetriebe in mindestens einer durch einen Anschlag
bestimmten Endstellung des Sensordrehteils durchdrehbar ausgebildet,
bis das äußere Antriebselement
ebenfalls eine vorgegebene Endlage erreicht und anschließend bei
Rückdrehen des äußeren Antriebselements
das Untersetzungsgetriebe den Sensordrehteil unmittelbar mitnimmt. Der
Positionsgeber weist dabei einen Schleifkontakt auf, der mit einer
ortsfesten Widerstandbahn zusammenwirkt.
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Aus
der
DE 195 15 423
A1 ist ein digitaler Positionssensor für eine Aufwickeleinrichtung
bekannt, der die Position eines antreibenden Rads erfasst. Die Aufwickeleinrichtung
umfasst ein flexibles Kabel, das in einem Gehäuse aufgenommen ist, wobei
ein Ende des flexiblen Kabels an einem sich drehenden Teil und das
andere Ende an einem ortsfesten Teil befestigt ist und das Kabel
um das sich drehende Teil herum zur Bildung einer losen Wicklung mit
einer Vielzahl von dort vorgesehenen Windungen gewickelt ist. Die
Aufwickeleinrichtung umfasst weiterhin ein Scheibenteil, das koaxial
zu dem sich drehenden Teil angeordnet ist und sich zusammen mit dem
sich drehenden Teil dreht, einen Lichtunterbrecher zum Feststellen
eines Signals, das den Drehwinkel des Scheibenteils angibt, und
eine Leiterplatte, die mit einem Stromversorgungskreis zur Zuführung von
elektrischer Energie zu dem Lichtunterbrecher ausgestattet ist und
sich seitlich des Scheibenteils und des flexiblen Kabels erstreckt
und an einer Seite des Gehäuses
(
6) angeordnet ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufwickeleinrichtung
nach dem Stand der Technik auf einfache und wirtschaftliche Weise
zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist eine
Aufwickeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet,
dass das getriebene Rad ein erstes Element trägt, das zu einer als zweite
Markierungsvorrichtung bezeichneten Markierungsvorrichtung zur Markierung
der mittleren Position der Aufwickeleinrichtung gehört, dass
die besagte zweite Vorrichtung ein ortsfestes zweites Element umfasst,
das im Verhältnis
zum ersten Element axial versetzt und so angeordnet ist, dass es
in eine Lage gegenüber
dem ersten Element gelangt, dass das besagte zweite Element ein
Signal ausgeben kann, wenn das erste Element durch Drehung des getriebenen
Rads in eine Lage gegenüber
dem zweiten drehbaren Element bei einer mittleren Position der besagten
Aufwickeleinrichtung gelangt, und dass das treibende Rad zwei Vorsprünge und
zwei Absätze
umfasst, die einander diametral gegenüberliegen.
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Dank
der Erfindung kann nach dem Einbau des Drehschalters am Fahrzeug
automatisch die mittlere Position des besagten Drehschalters bestimmt
werden.
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Der
Zulieferer liefert den Drehschalter in seiner mittleren Position
an den Kraftfahrzeughersteller. Nach dem Einbau am Fahrzeug kann
erfasst werden, ob sich der Drehschalter in seiner mittleren Position mit
Geradeausstellung der Räder
befindet, was durch die zweite Markierungsvorrichtung ermöglicht wird,
die dann ein Signal, beispielsweise ein elektrisches Signal, ausgibt.
Diese zweite Markierungsvorrichtung bildet einen Winkelgeber und
sendet eine Information, wenn sich der Drehschalter in der mittleren Position
befindet.
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Diese
zweite Vorrichtung ist daher binär
ausgeführt.
Normalerweise wird kein Signal gesendet; ein solches Signal steht
nur in der mittleren Position an.
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Diese
Information wird beispielsweise an einen Rechner übertragen,
der zu einer aktiven Aufhängungsvorrichtung
mit gesteuerten Stoßdämpfern gehört. Als
Variante wird das Signal an Hinweisvorrichtungen zum Beispiel mit
Lampen oder Anzeigemitteln übertragen.
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Die
zweite Markierungsvorrichtung kann als elektrischer Typ ausgeführt sein
und ein erstes Element in Form eines Gleitkontakts und ein ortsfestes zweites
Element in Form von elektrischen Leiterbahnen umfassen.
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Als
Variante kann das erste Element der zweiten Markierungsvorrichtung
aus einem Permanentmagneten und das zweite Element aus einem Hallgeber
bestehen. Bei der mittleren Position befindet sich der Magnet gegenüber dem
Hallgeber, so daß sich
dessen Spannung ändert,
wobei die Elektronen durch den Magneten abgelenkt werden.
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Aufgrund
dieser geänderten
Spannung wird ein Signal erzeugt, das an den Rechner übertragen wird.
Als Variante trägt
das Gehäuse
eine Leuchtdiode, beispielsweise eine Sendediode, während eine ortsfeste
Platte dann gegenüber
der Sendediode eine Leuchtdiode als Empfangsdiode trägt. Zwischen den
zwei gegenüberliegend
beiderseits des getriebenen Rads angeordneten Dioden wird ein Lichtstrahl erzeugt.
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Die
Platte ist dementsprechend angeordnet.
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Das
zweite Element der zweiten Markierungsvorrichtung wird dabei durch
den Satz der besagten Dioden gebildet. Das erste Element besteht dabei
aus einem Loch, das am getriebenen Rad vorgesehen ist.
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Der
von der Sendediode ausgehende Lichtstrahl wird daher noramlerweise
durch das getriebene Rad abgedeckt.
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Die
Empfangsdiode empfängt
daher normalerweise keine Information. Wenn hingegen das Loch vor
die Empfangsdiode gelangt, empfängt
diese den Lichtstrahl und sendet eine Information, zum Beispiel an
den Rechner.
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Bei
diesen beiden Varianten wird lediglich der Gleitkontakt durch einen
Magneten bzw. durch ein Loch ersetzt.
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Die
Anzahl der elektrischen Leiterbahnen, Löcher und Hallgeber bzw. die
Anzahl der Sende- und Empfangsdiodensätze kann natürlich vergrößert werden.
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So
können
mehrere Positionen des Drehschalters und die Drehrichtung des Lenkrads
markiert werden. Es können
beispielsweise die entsprechenden Positionen mit Geradeausstellung
der Räder
des Fahrzeugs markiert werden, die sich von der mittleren Position
mit Geradeausstellung der Räder unterscheiden.
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Alle
diese Zusatzinformationen werden an den Rechner übertragen, wodurch beispielsweise eine
bessere Steuerung der Aufhängung
des Fahrzeugs ermöglicht
wird.
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Die
Anzahl von Positionen kann natürlich vergrößert werden.
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Es
können
natürlich
auch mehrere Lösungen miteinander
kombiniert werden. So kann das getriebene Rad bei spielsweise einen
Gleitkontakt und einen Magneten und/oder ein Loch tragen, während eine
ortsfeste Platte dann elektrische Leiterbahnen und einen Hallgeber
und/oder Leuchtdioden in der Ausführung als Sende- oder Empfangsdioden
trägt.
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Außerdem kann
natürlich
auch die Anzahl der getriebenen Räder vergrößert werden, wobei diese jeweils
mit einem ersten Element der zweiten Markierungsvorrichtung in beliebiger
Ausführung
versehen werden können.
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Die
Informationen der zweiten Markierungsvorrichtung werden grundsätzlich an
ein elektronisches Modul übertragen,
das mit einem System verbunden ist, für das die Position des Lenkrads
und daher des Drehschalters bekannt sein muß. Dabei kann es sich beispielsweise
um das aktive Aufhängungssystem
des Fahrzeugs oder um seine Lenkunterstützung handeln.
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In
einer Ausführungsart
ist ein Drehschalter der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet,
daß er
eine elektrische Markierungsvorrichtung umfaßt, die einen drehbar gelagerten
Gleitkontakt enthält,
der mit einem Schleifschuh versehen ist, um einen Stromkreis herzustellen
oder zu unterbrechen, der ortsfeste elektrische Leiterbahnen umfaßt, die
so geformt sind, daß sie
durch den Schleifschuh elektrisch verbunden werden, und daß der Gleitkontakt
am getriebenen Rad angebracht ist.
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Der
Gleitkontakt weist vorteilhafterweise zwei Arme auf, die jeweils
an ihrem freien Ende einen Schleifschuh tragen, wobei sich die besagten
Schleifschuhe diametral gegenüberliegen.
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Dank
dieser Anordnung ergibt sich ein guter Ausgleich der Kontaktbeanspruchungen
zwischen den Schleifschuhen und den elektrischen Leiterbahnen, die
wirtschaftlicherweise an einer ortsfesten gedruckten Schaltung angebracht
sind. Dadurch werden auch Verkeilungsrisiken ausgeschlossen.
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Der
Gleitkontakt ist vorteilhafterweise axial elastisch ausgeführt, um
einen guten Kontakt zwischen den Schleifschuhen und den elektrischen
Leiterbahnen herzustellen.
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Um
die Anzahl der Teile zu verringern, wird das treibende Rad auf einfache
Weise durch den Bund einer Nabe gebildet, die zu dem beweglichen Teil
gehört.
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Dadurch
werden die vorhandenen Teile genutzt. Außerdem kann das treibende Rad
einen großen
Durchmesser aufweisen, und es wird einfach als Formteil zusammen
mit der Nabe hergestellt.
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Aufgrund
dieses großen
Durchmessers können
zwei Vorsprünge
und zwei Absätze
vorgesehen werden, die sich am Bund der Nabe diametral gegenüberliegen.
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Dadurch
verbessert sich die Präzision
des Umdrehungszählers,
wobei eine Drehung des getriebenen Rads alle 180° einer Drehung des Bunds stattfindet.
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Vorteilhafterweise
besteht jeder Vorsprung aus einem Zähnepaar, das durch eine verlängerte Nut
getrennt ist, um den Absatz auf der anderen Stufe zu bilden.
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Dadurch
wird die Herstellung der Absätze, die
den Bund auf seiner ganzen Höhe
erfassen, sowie die Herstellung der Zähne vereinfacht.
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Außerdem läßt sich
mit zwei Zähnen
eine zuverlässigere
und sicherere drehende Mitnahme des getriebenen Rads herbeiführen.
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Das
getriebene Rad ist beispielsweise ein Ritzel, das an dem mit der
Nabe verbundenen ortsfesten Gehäuse
angebracht ist.
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Dadurch
können
einfach Sichtmarkierungen am Gehäuse
und am Ritzel angeordnet werden, dessen Stufen aus kreisförmigen Zahnsegmenten
bestehen, die sich auf weniger als 360° erstrecken.
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Dank
dieser Markierungen wid eine erste Markierungsvorrichtung für die mittlere
Position des Drehschalters gebildet, mit deren Hilfe der Hersteller diesen
in der richtigen Position einbauen kann. Das Vorhandensein dieser
ersten Vorrichtung ist nicht unbedingt erforderlich.
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Dadurch
wird auf einfache und wirtschaftliche Weise ein Winkelgeber gebildet.
Bei dem Gleitkontakt, der beispielsweise mittels Auffalzen am getriebenen
Rad angebracht ist, und der gedruckten Schaltung handelt es sich
um kostengünstige
Teile. Darüber
hinaus kann eine visuelle Markierungsvorrichtung wie nach dem Stand
der Technik vorgesehen werden, um den Drehschalter nach der Lieferung in
seiner mittleren Position einzubauen.
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Die
nachstehende Beschreibung veranschaulicht die Erfindung unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen. Darin zeigen im einzelnen:
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1 eine
als Axialschnitt entlang der Linie 1-1 von 5 ausgeführte schematische
Ansicht eines erfindungsgemäßen Drehschalters;
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2 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Position des
Gleitkontakts und der Schleifschuhe im Verhältnis zu den elektrischen Leiterbahnen
und zum Bund des Drehschalters, wenn alle Räder in Geradeausstellung stehen und
sich der besag te Drehschalter in seiner mittleren Position befindet;
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3 eine ähnliche
Ansicht wie 2 bei einer Drehung des Bunds
um einen Winkel Y von der Position von 2 aus;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
der Einrahmung von 3;
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5 eine
Draufsicht auf den Drehschalter;
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6 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Drehschalters.
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In
den Figuren ist ein Drehschalter für Kraftfahrzeuge dargestellt,
der zwei koaxiale Teile 1, 2 umfasst, die im Verhältnis zueinander
drehbar entgegen biegsamen elektrischen Verbindungsmitteln 3 gelagert
sind, die hier ein zwischen den besagten Teilen spiralförmig gewickeltes
biegsames Band umfassen.
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Das
Band 3 kann mehrere Bahnen, beispielsweise aus Kupfer,
enthalten, die auf einem Polyesterfilm aufgebracht und mit einem
Isolierstoff beschichtet sind, der als "Coverlay" bezeichnet wird.
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Als
Variante kann das biegsame Band einen oder mehrere parallele biegsame
Leitungsdrähte
umfassen, die gegeneinander isoliert sind.
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Das
Band kann aus einem spiralförmig
gewickelten, elektrisch leitenden biegsamen Streifen bestehen. Dieses
Band kann in zwei Teilstücke
unter Einfügung
eines Verbindungsteils unterteilt sein, wie dies in der
FR-A-2 703 522 beschrieben
wird.
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Einer
der koaxialen Teile wird bekanntlich als ortsfester Teil bezeichnet,
da er für
die drehfeste Ver bindung mit der Lenksäule des Fahrzeugs bestimmt ist,
wobei er üblicherweise
auf einem ortsfesten Schalterträger
angebracht wird, der fest mit der Lenksäule verbunden ist. Dieser ortsfeste
Teil umfaßt
ein hohlförmiges
Gehäuse 1.
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Der
andere koaxiale Teil wird als beweglicher Teil bezeichnet, da er
für die
drehbewegliche Verbindung mit dem Lenkrad des Kraftfahrzeugs bestimmt ist.
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Dieser
bewegliche Teil besteht hier aus einer rohrförmigen Nabe 2, die
zum größten Teil
in das Gehäuse 1 eingesetzt
ist. Das Gehäuse 1 und
die Nabe 2 bestehen aus einem formbaren Werkstoff, hier
aus formbarem Kunststoff, um die Herstellung zu vereinfachen, die
Geräuschentwicklung
zu verringern und die Kosten zu senken.
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Das
Gehäuse 1 und
die Nabe 2 sind ringförmig
ausgebildet. Das Gehäuse 1 weist Ösen für seine
Befestigung am Schalterträger
auf. Das Gehäuse und
die Nabe 2 weisen jeweils eine Anschlußvorrichtung mit einem Schacht
auf. Die Enden des biegsamen Bands 3 sind jeweils mit einer
der Anschlußvorrichtungen
verbunden. Die Nabe 2 trägt einen Deckel, der dazu bestimmt
ist, mit Drehspiel das offene Ende des Gehäuses 1 abzudecken.
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Das
Gehäuse 1 und
die Nabe 2 begrenzen einen ringförmigen Hohlraum 4,
in dessen Innern das Band 3 aufgenommen und aufgewickelt
ist. Die Nabe 2 geht hier durch die mittige Öffnung hindurch,
die im Boden 10 ausgebildet ist, den das Gehäuse 1 aufweist.
Der Boden 10 ist quer ausgerichtet und wird an seinem äußeren Umfang
durch eine axial ausgerichtete ringförmige Einfassung 11 verlängert, deren
freies Ende durch den Deckel der Nabe 2 zu verschließen ist.
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Der
Einfachheit halber sind hier die Ösen, die Anschlussvorrichtungen
und der Deckel nicht dargestellt worden, während das Band symbolisch angedeutet
ist.
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Die
mit dem Lenkrad des Fahrzeugs verbundene Lenkspindel wird durch
die Nabe 2 hindurchgeführt,
wobei die besagte Nabe 2 einen Vorsprung für ihre drehende
Mitnahme durch das Lenkrad umfasst.
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Die
Nabe 2 ist hier drehbar am Gehäuse 1 angebracht und
umfasst einen Bund 20 an einem ihrer axialen Enden. Dieser
quer ausgerichtete Bund 20 ist gegenüber der entgegengesetzt zum
Band 3 gerichteten Außenseite
des Bodens 10 angeordnet. Der Bund 20 erstreckt
sich daher außerhalb
des Gehäuses 1,
wobei er an dessen Boden 10 anliegt.
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Der
erfindungsgemäße Drehschalter
ist mit einer zweiten elektrischen Vorrichtung 5 zur Markierung
der mittleren oder zentralen Position (absoluter Nullpunkt) des
Drehschalters ausgerüstet
und umfasst einen Gleitkontakt 6 mit Schleifschuhen 60, elektrische
Leiterbahnen 70, 71, die hier auf einer gedruckten
Schaltung 7 angeordnet sind, ein Ritzel 8 mit
versetzten Zahnungen 80, 81, visuelle Markierungen 90, 91 und
den entsprechend geformten Bund 20, wie dies weiter unten
beschrieben wird. Der Gleitkontakt 6 ist mittig auf dem
Ritzel 8 angebracht, so dass er einen drehbar gelagerten
Gleitkontakt bildet. Die zweite Vorrichtung 5 ist erfindungsgemäß binär ausgeführt.
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Wenn
sich daher der Drehschalter nach einer Drehung des Lenkrads in der
mittleren oder zentralen Position befindet, entsteht ein elektrischer Kontakt
zwischen den Leiterbahnen 70, 71 anhand der Schleifschuhe 60,
die jeweils an einem freien Ende eines Arms 61 ange bracht
sind, den der drehbare Gleitkontakt 6 umfaßt. Dieser
Gleitkontakt 6 ist in axialer Richtung elastisch, wobei
seine Arme 61 diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
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Dieser
Kontakt kann nur bei einer einzigen Position der Nabe 2 und
des Ritzels 8 hergestellt werden, die die mittlere Position
mit sogenannter Geradeausstellung der Räder bestimmt. Bei dieser Position
sind die visuellen Markierungen 90, 91 aufeinander
ausgerichtet. Die zweite Vorrichtung gibt dabei ein binäres Signal
aus.
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In
dieser Position wird ein Stromkreis hergestellt, so daß eine Lampe
eingeschaltet und/oder eine optische oder akustische Meldung ausgegeben
werden kann.
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Die
Herstellung des Stromkreises bildet vorzugsweise ein Signal, das
an einen Rechner übertragen
wird, der zu einem elektronischen Modul gehört, das beispielsweise die
aktive Aufhängung
des Fahrzeugs steuert, wobei es auf deren Stoßdämpfer einwirkt. Als Variante
kann der Rechner nach bestimmten Programmen die Lenkunterstützung des
Fahrzeugs steuern.
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Wenn
das Lenkrad, ausgehend von dieser Position mit Geradeausstellung
der Räder,
eine Drehung um die axiale Symmetrieachse A-A des Drehschalters
ausführt,
kommt es zu einem elektrischen Kontaktverlust über das Ritzel 8,
das den Gleitkontakt 6 und die Schleifschuhe 60 mitnimmt,
wobei der Bund 20 dann eine Drehung um einen Winkel Y und das
Ritzel 8 eine Drehung um einen Winkel X.E vollzogen hat.
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Die
Strukturen können
natürlich
auch umgekehrt werden, so daß es
bei der mittleren Position mit Geradeausstellung der Räder anhand
der Schleifschuhe 60 zu einem elektrischen Kontaktverlust
zwischen den Leiterbahnen 70, 71 und den Schleifschuhen 60 kommt.
Bei diesem Kontaktverlust wird dann beispielsweise eine Meldung
angezeigt.
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Wenn
das Lenkrad, ausgehend von dieser Position mit Geradeausstellung
der Räder,
eine Drehung um die Achse A-A ausführt, kommt es zur Herstellung
eines elektrischen Kontakts.
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Dank
dieser Anordnungen kann die mittlere Position des Bands 3 markiert
werden, und anhand der visuellen Markierungen 90–91 kann
ein Ausbau des Drehschalters, beispielsweise bei Arbeiten in einer
Werkstatt, erfolgen, bei denen das Lenkrad ausgebaut werden muss,
um eine Reparatur durchzuführen,
woraufhin der Drehschalter dann wieder in der richtigen Position
eingebaut werden kann.
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Dabei
kann später
das biegsame Band 3 auf- und abgewickelt werden, indem
die erforderliche Anzahl von Lenkradumdrehungen ausgeführt wird, ohne
das Band zu beschädigen,
wobei die Anzahl der erforderlichen Lenkradumdrehungen von den jeweiligen
Anwendungen abhängig
ist und in einer Größenordnung
von 1,75 bis 3,5 Umdrehungen liegt.
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Wenn
hingegen der Drehschalter nicht wieder in seiner mittleren Position
eingebaut wird, kann anschließend
nicht die erforderliche Anzahl von Lenkradumdrehungen ausgeführt werden,
wobei das Band 3 schnell beschädigt wird, wodurch der Drehschalter
rasch außer
Betrieb gesetzt würde,
ohne dass der Fahrer dies wahrnimmt.
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Wenn
es sich beispielsweise um einen Drehschalter handelt, der mit einem
als "Airbag" bezeichneten aufblasbaren
Luftsack verbunden ist, würde sich
daraus eine gefährliche
Situation ergeben.
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Grundsätzlich kann
das Band 3 wieder in der richtigen Position eingebaut werden,
wobei davon auszugehen ist, daß der
durch einen Zulieferer hergestellte Drehschalter an den Automobilhersteller
ursprünglich
in seiner mittleren oder zentralen Position geliefert wird.
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Im
Anschluß an
die Lieferung kann die mittlere Position anhand der Markierungen 90–91 visuell bestimmt
werden.
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Die
Vorrichtung 5 umfaßt
erfindungsgemäß eine Umdrehungszähler- und
Sperrvorrichtung, mit deren Hilfe im Anschluß an die Durchführung der
Arbeiten schnell, automatisch und einfach die mittlere Position
des Drehschalters völlig
sicher wiedergefunden werden kann. Diese Position ist hier nach
zwei Verfahren anhand der Markierungen 90–91 und
anhand des Gleitkontakts 6 mit Schleifschuhen 60,
die zu den Leiterbahnen 70–71 gehören, markiert,
so daß vor
und nach dem Einbau des Drehschalters die besagte mittlere Position
bestimmt werden kann, die einer Position mit Geradeausstellung der
Räder des Fahrzeugs
entspricht.
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Diese
elektrische Umdrehungszähler-
und Markierungsvorrichtung 5 umfaßt ein treibendes Rad, das
mittels des Bunds 20 gebildet ist, und ein getriebenes
Rad, das durch das Ritzel 8 gebildet wird.
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Diese
Räder 20, 8,
die am beweglichen Teil, d. h. an der Nabe 2, bzw. außen am ortsfesten
Teil, d. h. am Gehäuse 1,
angebracht sind, sind im Durchmesser und daher axial abgestuft.
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Der äußere Umfang
des abgestuften Bunds 20 umfaßt daher einerseits eine untere
Stufe 21 mit größerem Durchmesser,
die mit Vorsprüngen 22 für die drehende
Mitnahme der mit kleinerem Durchmesser ausgeführten unteren Stufe 81 des
Ritzels 8 versehen ist, und an dererseits eine obere Stufe 23,
die am nächsten
am Boden 10 des Gehäuses 1 liegt,
für die
ausrückbare
Drehsperre der mit größerem Durchmesser
ausgeführten
oberen Stufe 80 des Ritzels 8.
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Dieses
Ritzel 8 ist drehbar am Boden 10 des Gehäuses 1 gelagert,
das dazu beispielsweise eine Achse 12 für das Einsetzen der mittigen
Bohrung des Ritzels 8 aufweist.
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Die
Achse ist hier hohl, und der Boden 10 trägt einen
zylindrischen Schacht 12, der einstückig am Boden 10 ausgeführt ist,
um das Einsetzen der mittigen Bohrung des Ritzels 8 zu
ermöglichen.
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Als
Variante kann das Ritzel 8 drehbar an der gedruckten Schaltung 7 angebracht
sein, und zwar an deren Trägerplatte,
die radial unterhalb des Bunds 20 und des Ritzels 8 angeordnet
ist. Diese Platte 7 ist mit einem Loch für den Durchgang
der Lenkspindel des Lenkrads versehen und ortsfest gelagert.
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Die
Stufen 80, 81 des Ritzels 8 sind mit
Zahnungen versehen, die sich umfangsmäßig auf einem Winkel von weniger
als 360° erstrecken
und dadurch kreisförmige
Zahnsegmente bilden.
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Die
obere Stufe 23 des Bunds 20 ist glatt und weist
zwei Absätze 24 in
Form von Eintiefungen auf, die an ihrem äußeren Umfang eingearbeitet
sind.
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Die
untere Stufe 21 des Bunds 20 ist ebenfalls glatt
und wird durch die Vorsprünge 22 unterbrochen.
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Der
rohrförmige
Bund 20 weist hier zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 22 und
zwei diametral gegenüberliegende
Absätze 24 auf.
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Die
Vorsprünge 22 und
die Absätze 24 sind einander
gegenüberliegend
angeordnet. Die Vorsprünge 22 bestehen
im einzelnen aus zwei Zähnen, die
eine zwischen ihnen liegende Nut begrenzen, die den zur oberen Stufe 23 gehörenden Absatz 24 axial verlängert.
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Die
Absätze 24 sind
daher axial ausgerichtet und bestehen aus einer abgestuften Nut,
die zwei Zähne 22 trennt,
die mit den Zähnen
der unteren Stufe 81 des Ritzels 8 in Eingriff
kommen können,
während
die Zähne
der oberen Stufe 80 des Ritzels 8 dazu bestimmt
sind, in die Nuten 24 einzugreifen. Die Zähne 22 des
Bunds 20 und des Ritzels 8 haben eine unaggressive
gewölbte
Form.
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Die
Stufen des Bunds 20 bilden kreisförmige Bahnen für die Stufen
des Ritzels 8, die im Verhältnis zueinander radial versetzt
sind.
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Die
Zähne der
oberen Stufe 80 des Ritzels 8 stehen mit dem äußeren Umfang
der oberen Stufe 23 des Bunds 20 in Kontakt, während ein
leichtes Spiel zwischen den Zähnen
der unteren Stufe 81 des Ritzels 8 und dem glatten äußeren Umfang
der unteren Stufe 21 des Bunds 20 besteht.
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Die
Zähne der
oberen Stufe 80 des Ritzels 8 sind daher Sperrzähne für die Drehsicherung
des Ritzels 8, während
die Zähne
der unteren Stufe 81 Zähne
für die
drehende Mitnahme des Ritzels 8 durch die Vorsprünge 22 bilden.
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Der
treibende Bund 20 kann sich in Konkakt mit zwei Sperrzähnen drehen,
so daß eine
Drehung des Ritzels 8 nicht möglich ist.
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Die
obere Stufe 8Q gleitet daher an den Sperrzähnen entlang.
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Wenn
ein Sperrzahn in eine Nut 24 eingreift, dann ist es möglich, das
Ritzel 8 zu drehen, da zu diesem Zeitpunkt die Mitnahmezähne der
unteren Stufe 81 des Ritzels 8 mit den Zähnen 22 der
unteren Stufe 21 des Bunds 20 in Eingriff kommen.
Dies geschieht alle 180° unter
Berücksichtigung
der Anordnung der Nuten 24 und der Zähne 22, die einander
paarweise zugeordnet sind, wobei die besagten im Durchmesser abgestuften
Nuten 24 auf die beiden Stufen des Bunds 20 übergreifen.
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Die
Markierungen 90 und 91 sind am Gehäuse 1 bzw.
am Ritzel 8 ausgebildet. Die Markierungen bestehen hier
aus Vorsprüngen
in Form von umgekehrten Pfeilen; sie können jedoch jede beliebige
andere Form aufweisen, wie etwa die Form eines Pfeils oder eines
Strichs, die auf den beiden Elementen Ritzel 8 und Gehäuse 1 eingezeichnet
sind.
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Die
Markierung mit Erhebungen, wie etwa mit den Vorsprüngen 90, 91,
ist jedoch präziser.
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Da
die Zähne
des Ritzels 8, wie vorstehend erwähnt, in Form von Zahnsegmenten
angeordnet sind, ist außerdem
festzustellen, daß die
Markierung 91 vorteilhafterweise auf dem nicht gezahnten
Teil der oberen Stufe 80 des Ritzels ausgeführt ist.
Dadurch werden die Markierungen durch eine bestimmte Anzahl von
Halbumdrehungen in Übereinstimmung
gebracht. Diese Übereinstimmung
wird bei der mittleren Position des Bunds 20 herbeigeführt. Bei dieser
Position kann das Band 3 die erforderliche Anzahl von Lenkradumdrehungen
in der einen oder anderen Richtung ausführen, ohne zu reißen. Als
Variante können
die Markierungen 90–91 durch
Ausklinkungen ersetzt werden.
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Die
Zähne der
Stufen des Ritzels 8 sind umfangsmäßig im Verhältnis von einer zur anderen
Stufe versetzt, um die Verkeilungsrisiken zu verringern, wenn ein Zahn
in eine Nut 24 eingreift. Als Variante können sie
natürlich
auch aufeinander ausgerichtet sein.
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Das
Ritzel 8 trägt
auf seiner entgegengesetzt zum Boden 10 gerichteten Seite
den Gleitkontakt 6 mit Schleifschuhen 60, der
elastisch mit elektrischen Kontaktbahnen 70, 71 zusammenwirken
kann, die, wie vorstehend erwähnt,
auf der gedruckten Schaltung mit Trägerplatte 7 angebracht
sind.
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Die
Platte 7 kann fest mit dem Boden des Gehäuses 1 verbunden
sein, indem sie beispielsweise auf Säulen verschraubt ist, die aus
dem ortsfesten Boden des Gehäuses 1 herausgearbeitet
sind. Als Variante kann die Platte 7 auf dem ortsfesten
Schalterträger
angebracht sein.
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Wie
dies in den Figuren zu erkennen ist, wird bei der mittleren Position
des Drehschalters (Markierungen 90 und 91 aufeinander
ausgerichtet) ein elektrischer Kontakt durch die Schleifschuhe 60 hergestellt,
die an den freien Enden der Arme des Gleitkontakts 6 angebracht
sind. Diese Enden und diese Schleifschuhe 60 liegen einander
diametral gegenüber.
Der Gleitkontakt 6 ist elektrisch leitend, ebenso wie die
Schleifschuhe 60 und die Bahnen 70, 71,
deren Enden mit elektrischen Verbindungsdrähten 73, 74 für die Verbindung
mit Hinweismitteln verbunden sind.
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Bei
der vorerwähnten
mittleren Position erfolgt die Herstellung eines Stromkreises, wobei
ein elektrischer Kontakt zwischen jedem Schleifschuh 60 und
der betreffenden elektrischen Leiterbahn 70, 71 hergestellt
wird (2).
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Der
Gleitkontkat 6 verbindet dann die Leiterbahnen 70, 71 miteinander.
Sobald sich der Bund 20 von seiner mittleren Position aus
dreht, kommt es nach einem bestimmten Winkel zu einem elektrischen
Kontaktverlust (siehe 3).
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Dabei
ist festzustellen, daß dies
durch das Zähnepaar 22 begünstigt wird,
da die Mitnahme des getriebenen Rads 8 durch das treibende
Rad 20 zuverlässiger
als mit einem einzigen Vorsprung in Nasenform erfolgt.
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Darüber hinaus
sind die Nuten 24 einfach auszuführen, da sie auf den Bund 20 über seine
gesamte Höhe übergreifen
und die Ausbildung der Zähne 22 erleichtern.
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Dank
der Schleifschuhe 6 und der Leiterbahnen 70, 71 entsteht
ein elektrischer Schalter, der einen Winkelgeber bildet und ein
binäres
Signal sendet.
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Dieser
Schalter wird geschlossen, wenn sich der Drehschalter in der mittleren
Position befindet, und geöffnet,
sobald er seine mittlere Position verläßt. Dieser Schalter ermöglicht,
wenn er geschlossen ist, die Stromversorgung und die Aktivierung
der Hinweismittel, wie etwa einer Lampe, einer optischen Meldung
oder als Variante einer akustischen Meldevorrichtung.
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Der
Schalter ist vorzugsweise, wie erwähnt, mit einem Rechner verbunden,
der zu einem elektronischen Modul gehört, um nach bestimmten Programmen
aktive Systeme des Fahrzeugs, wie etwa seine aktive Aufhängung, zu
steuern.
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Als
Variante können,
wie bereits erwähnt,
die Strukturen umgekehrt werden, so daß der Schalter, der einen Winkelgeber
bildet, in der mittleren Position geöffnet und, sobald diese Position
verlassen wird, geschlossen werden kann, wobei Hinweismittel oder der
Rechner aktiviert werden.
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Außerdem ist
zu beachten, daß die
freien Enden der beiden Arme der drehbaren Gleitkontakts 6 örtlich verformt
sind, um einen Überlappungsbereich
und örtlichen
Kontakt mit einer der betreffenden Leiterbahnen 70, 71 zu
bilden. Diese Bereiche bilden die Schleifschuhe 60 in einstückiger Ausführung mit den
Armen der Gleitkontakts 6. Diese Schleifschuhe liegen einander
diametral gegenüber.
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Desweiteren
ist festzustellen, daß die
Arme 61 des Gleitkontakts 6 gekrümmt sind
und daß der Gleitkontakt 6 dadurch
vorgespannt zwischen der gedruckten Schaltung 7 und dem
Ritzel 8 eingebaut ist, so daß die Schleifschuhe 60 ständig an
der gedruckten Schaltung 7 anliegen.
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Der
hier aus Metall ausgeführte
Gleitkontakt 6 ist durch Auffalzen am Ritzel 8 angebracht.
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Als
Variante können
Kontaktstücke
an den Armen des Gleitkontakts angefügt sein, um die Schleifschuhe
zu bilden.
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Wie
mit hinreichender Deutlichkeit aus der Beschreibung und aus den
Zeichnungen hervorgeht, umfaßt
das getriebene Rad 8 zwei gezahnte Stufen 80, 81,
die nach einer Drehung des getriebenen Rads, die durch die Anzahl
seiner Vorsprünge
bestimmt ist, mit mindestens einem Vorsprung 22 bzw. Absatz 24 des
treibenden Rads 20 in Eingriff kommen, das fest mit dem
drehbar am ortsfesten Teil 1, 7 gelagerten beweglichen
Teil 2 verbunden ist.
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Als
Variante kann das treibende Rad 20, das hier fest mit dem
beweglichen Teil 2 verbunden ist, nur einen Vorsprung 22,
beispielsweise in Form einer Nase, und einen Absatz 24 in
Form einer Nut umfassen, die mit den Stufen des getriebenen Rads
in Eingriff kommen, das drehbar am ortsfesten Teil 1 des Drehschalters
angebracht ist, wobei das besagte getriebene Rad drehbar am Gehäuse 1 oder
an der ortsfesten gedruck ten Schaltung 7 gelagert ist und daher
zum ortsfesten Teil 1 gehört.
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Dabei
ist festzustellen, daß als
Variante der drehbare Gleitkontakt 6, der am getriebenen
Rad 8 angebracht ist, nur einen Arm und einen einzigen Schleifschuh 6 umfassen
kann, der mit den elektrischen Leiterbahnen 70, 71 zusammenwirkt,
die so geformt sind, daß sie
durch den besagten Schleifschuh elektrisch verbunden werden.
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In
allen Fällen
wirken die gezahnten Stufen des getriebenen Rads mit der ersten
bzw. der zweiten Stufe des treibenden Rads zusammen.
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Außerdem ist
zu beachten, daß der
nicht gezahnte Teil der oberen Stufe 80 des Ritzels 8 durch seine
Umfangsenden eine Drehsicherung des getriebenen Rads durch das Zusammenwirken
mit den Vorsprüngen 22 ermöglicht.
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Wie
durch die Beschreibung und die Zeichnungen verständlich geworden sein dürfte, umfaßt der Drehschalter
eine erste und eine zweite Markierungsvorrichtung zur Markierung
der mittleren Position des Drehschalters, wobei diese mittlere Position einer
Position mit Geradeausstellung der Räder des Fahrzeugs entspricht.
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Die
erste Vorrichtung ermöglicht
die Markierung der mittleren Position vor dem Einbau oder dem Wiedereinbau
des Drehschalters an Fahrzeugen.
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Die
Vorrichtung umfaßt
hier die visuellen Markierungen 90–91 in Form von Erhebungen.
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Das
Vorhandensein der ersten Vorrichtung ist natürlich nicht unbedingt erforderlich.
So kann der Drehschalter in seiner mittleren Position mit Hilfe
eines Etiketts geliefert werden, das zwischen dem Gehäuse und
der Nabe 2 angebracht ist. Dieses Etikett wird anschließend durchgeschnitten.
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Als
Variante kann bei der Lieferung die Nabe im Verhältnis zum Gehäuse mechanisch
gesperrt werden.
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Die
als binärer
Typ ausgeführte
zweite Vorrichtung ermöglicht
die Markierung der mittleren Position nach dem Einbau des Drehschalters
am Fahrzeug und umfaßt
ein erstes Element – den
Gleitkontakt 6 mit Schleifschuhen 60 –, das am
getriebenen Rad 8, d. h. am Ritzel 8, angebracht
ist, und ein ortsfestes zweites Element – die elektrischen Leiterbahnen 70–71 –, die im
Verhältnis
zum ersten Element axial versetzt und so angeordnet sind, daß sie in
eine Lage gegenüber
dem ersten Element gelangen. Dieses zweite Element kann ein Signal
ausgeben, wenn das erste Element durch Drehung des getriebenen Rads
in eine Lage gegenüber
dem drehbaren zweiten Element bei der mittleren Position des besagten Drehschalters
gelangt.
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Die
Elemente der zweiten Vorrichtung sind, bezogen auf die axiale Symmetrieachse
A-A des Drehschalters, axial gestaffelt.
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Als
Variante kann das erste Element natürlich aus einem Loch und das
zweite Element aus Leuchtdioden bestehen, die gegenüberliegend
am Boden des Gehäuses 1 bzw.
an der Platte 7 angebracht sind. Zwischen den beiden Dioden
verläuft
ein Lichtstrahl, wobei es sich bei den Dioden um eine Sendediode
und eine Empfangsdiode handelt.
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Das
Loch ist so angeordnet, daß es
den Lichtstrahl auffängt,
der normalerweise abgedeckt ist.
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In
der mittleren Position geht der Lichtstrahl durch das Loch hindurch,
so daß die
Empfangsdiode ein Signal ausgibt.
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Als
Variante kann das Ritzel 8 einen Permanentmagneten und
die Platte 7 einen Hallgeber tragen.
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Außerdem ist
festzustellen, daß die
Anschlüsse
leicht auszuführen
sind, da der ortsfeste Teil Bauelemente trägt, die ein Signal ausgeben,
während
das Ritzel ein Loch, einen Permanentmagneten oder einen Gleitkontakt
trägt.
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Die
verschiedenen Lösungen
können
natürlich
auch miteinander kombiniert werden.
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Grundsätzlich ist
es möglich,
mehrere Positionen und eine Drehrichtung des Lenkrads zu markieren,
wobei davon auszugehen ist, daß dieses
mehr als eine Umdrehung in der einen und in der anderen Richtung
ausführt.
All dies wird durch das Vorhandensein von zwei Vorsprüngen 22 und
von zwei Absätzen
vereinfacht.
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So
können
die Positionen mit Geradeausstellung der Räder des Fahrzeugs in der einen
und in der anderen Richtung markiert werden, wobei diese Informationen,
wie vorstehend erwähnt,
an den Rechner übertragen
werden können.
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Dazu
kann die Anzahl der Elemente eines Typs vervielfacht werden. So
kann man beispielsweise die Anzahl der Leiterbahnen vervielfachen
und sechs Leiterbahnen vorsehen, deren Enden für das Zusammenwirken mit den
Schleifschuhen des Gleitkontakts in Umfangsrichtung gleichmäßig paarweise verteilt
sind, so daß sie
sich diametral gegenüberliegen,
um die drei Positionen mit Geradeausstellung der Räder des
Fahrzeugs zu markieren.
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Ebenso
kann die Anzahl der Hallgeber oder der Diodenpaare vervielfacht
werden.
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Als
Variante kann die Anzahl der Ritzel mit zwei gezahnten Stufen vervielfacht
werden, die mit der esten und der zweiten Stufe des treibenden Rads im
Eingriff stehen, um die Anzahl der zu markierenden Positionen zu
vervielfachen. Jedes Ritzel oder getriebene Rad trägt dann
ein erstes Element und die Platte 7 zweite Elemente.
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Der
Drehschalter erfüllt
eine zusätzliche Funktion,
um den Komfort und die Sicherheit des Drehschalters sowie der Fahrzeuginsassen
zu verbessern.