DE19941168C2 - Drehwinkelgeber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dreh­ winkelgeber gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Rotationssensor des Standes der Technik, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, ist ein Gehäuse 1 mit einer in etwa zylindrischen Formgebung ausgebildet, die den Außenumfang umschließt. In diesem Gehäuse 1 ist eine Trennwand 1a ausgebildet.

Auf der in der Zeichnung rechten Seitenfläche der Trenn­ wand 1a ist eine Widerstandsplatte 2 unter Verwendung eines ringförmigen Abstandshalters 3 positioniert sowie fest an der Trennwand 1a angebracht.

An dem einen Ende der Widerstandsplatte 2 ist ein Anschluß 4 angebracht. Der Anschluß 4 ist in der Zeichnung von der linken Seite der Trennwand 1a weg­ ragend ausgebildet. Ein Dichtungsmittel 1b ist in einen Spaltbereich der Trennwand 1a an der Stelle, an der der Anschluß 4 angebracht ist, eingefüllt, um dadurch die Trennwand 1a gegenüber den in der Zeichnung rechts und links davon befindlichen Elementen abzutrennen.

In der Nähe des vorderen Endes des Anschlusses 4 ist das Ende einer Leitung 5 verlötet. Die Leitung ist in der Zeichnung in Richtung nach oben nach außen geführt.

Auf der Oberfläche der Widerstandsplatte 2 ist ein nicht dargestelltes Widerstandsmuster durch Aufdrucken ausge­ bildet. Ein Gleitstück 6, das in elastischer Berührung mit dem Widerstandsmuster eine Gleitbewegung ausführt, ist an einem Gleitstückhalter 7 angebracht, der der Widerstandsplatte 2 gegenüberliegend drehbar angeordnet ist. Zwischen dem Außenumfang des Gleitstückhalters 7 und dem ringförmigen Abstandshalter 3 ist eine Druck­ scheibe 8 zum Reduzieren des Reibungswiderstands ange­ bracht.

Der Gleitstückhalter 7 ist drehbar angebracht, wobei der hohle Bereich seines an dem Dreh- oder Rotationszentrum ausgebildeten Erhebungsbereichs 7a über einen stationä­ ren Schaft 9a einer Halterführung 9 aufgeschoben ist. An der in der Zeichnung oberen rechten Seitenfläche des Gleitstückhalters 7 ist eine Verriegelungsnase 7b ausge­ bildet, die in Richtung auf die Seite der Halterführung 9 ragt.

Auf der Außenumfangsseite des Erhebungsbereichs 7a ist eine Torsionsschraubenfeder 10 angebracht. Die Torsions­ schraubenfeder 10 ist an ihrem einen Ende auf der Seite des Gleitstückhalters 7 angebracht und an ihrem anderen Ende auf der Seite der Halterführung 9 angebracht, so daß der Gleitstückhalter 7 stets zur Ausführung einer Rotationsbewegung in einer Richtung mit Druck beauf­ schlagt ist.

Die Halterführung 9 ist an ihrer außenumfangsseitigen Fläche fest an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 angebracht, und ein von vorne zu sehendes, kreisförmiges Langloch 9b ist in der Zeichnung über dem stationären Schaft 9a ausgebildet, wodurch der Drehwinkelgeber des Standes der Technik schematisch ausgebildet ist.

Wenn der bekannte Drehwinkelgeber beispielsweise als Gaspedal-Positionssensors eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, ist der Rotationssensor an einem vorbestimmten, nicht dargestellten Befestigungselement angebracht. Auf der in der Zeichnung rechten Seite des Drehwinkelgebers ist eine drehbare Antriebswelle 11 angeordnet und mit dem nicht dargestellten Gaspedal des Kraftfahrzeugs ge­ koppelt. An dem vorderen Ende der Antriebswelle 11 ist ein Armelement 12 mit einem in etwa L-förmigen Festhal­ tebereich 12a fest angebracht.

Das vordere Ende des Festhaltebereichs 12a ist innerhalb des Langlochs 9b der Halterführung 9 angeordnet und be­ findet sich stets in elastischer Berührung mit der Ver­ riegelungsnase 7b des Gleitstückhalters 7, der durch die Federkraft der Torsionsschraubenfeder 10 zur Ausführung einer Drehbewegung in einer Richtung mit Druck beauf­ schlagt ist.

Wenn z. B. das Gaspedal niedergedrückt wird, um dadurch die Antriebswelle 11 über einen bestimmten Winkel in der anderen Richtung zu verdrehen, wird der Gleitstückhalter 7 entgegen der Federkraft der Torsionsschraubenfeder 10 ebenfalls über einen bestimmten Winkel in der anderen Richtung verdreht.

Bei Drehung des Gleitstückhalters 7 ändert sich der Wi­ derstandswert eines nicht dargestellten Widerstands auf der Widerstandsplatte 2. Diese Änderung des Widerstands­ werts wird von einer nicht dargestellten Steuerschaltung detektiert, die mit dem Leitungsdraht 5 verbunden ist, wodurch sich der Rotationswinkel der Antriebswelle 11 detektieren läßt.

Wenn das Gaspedal wieder freigegeben wird, wird die An­ triebswelle 11 in den ursprünglichen Zustand zurück­ geführt, und bei der Rotation des Armelements 12 wird auch der Gleitstückhalter 7 durch die Federkraft der Torsionsschraubenfeder 10 in die ursprüngliche Position zurückgeführt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Rotationssensor wird jedoch nur eine einzige Torsionsschraubenfeder 10 ver­ wendet, um den Gleitstückhalter 7 elastisch in Drehrich­ tung vorzuspannen. Die Torsionsschraubenfeder 10 unter­ liegt somit zunehmender Metallermüdung auf der Seite des Gleitstückhalters 7 oder in dem Festhaltebereich auf der Seite der Halterführung 9, wobei dies nach längerem Ge­ brauch zu einem Versagen der Feder während der Rotation des Gleitstückhalters 7 führt. Im Fall eines Versagens der Torsionsschraubenfeder 7 kann der Gleitstückhalter 7 nicht in die ursprüngliche Position zurückgeführt wer­ den, und als Ergebnis hiervon ist ein Betrieb des Kraft­ fahrzeugs nicht möglich.

Ferner ist es notwendig, eine Rückstellkraft mit einem bestimmten Wert oder mehr in jeder beliebigen Rotations­ stellung vorzusehen. Bei Verwendung der Torsionsschrau­ benfeder 10 alleine wird es notwendig, eine Federkon­ stante zu erhöhen, wobei dies jedoch zu einem wahr­ scheinlichen Brechen der Torsionsschraubenfeder 10 führt. Auch entsteht ein Problem dahingehend, daß die Torsionsschraubenfeder 10 des Drehwinkelgebers erhöhte Festigkeit in ihrem Befestigungsbereich benötigt.

Als eine Maßnahme zum Lösen dieser Probleme muß die Anzahl der Windungen der Torsionsschraubenfeder 10 erhöht werden, um dadurch die Steigerungsrate der Federkraft hinsichtlich des Rotationsbetrages zu reduzieren. Auch in diesem Fall entsteht jedoch ein Problem dahingehend, daß die Höhe des Bauteils zunimmt. In Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 zeigt die DE 43 31 909 A1 einen Drehwinkelgeber, bei dem zwischen dem Drehglied und dem Gehäuse mindestens eine erste und eine zweite Torsi­ onsschraubenfeder angeordnet sind, die das Drehglied konstant in einer Richtung zu dem Gehäuse hin drehen. Bei diesem bekannten Drehwinkelgeber ist aller­ dings nicht angegeben oder dargestellt, in welcher Weise die beiden Torsions­ schraubenfedern mit den durch sie gekoppelten Teilen, also Gehäuse und Drehglied, verbunden sind.

Aus der DE 43 31 902 A1 ist ein ähnlicher Drehwinkelgeber bekannt, bei dem aller­ dings ebenfalls die Befestigung der beiden Enden jeder der beiden Torsions­ schraubenfedern nicht dargestellt ist.

Die DE 44 31 453 A1 zeigt einen Drehwinkelgeber, bei dem nur eine einzige als Torsionsschraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder vorhanden ist. Im vorliegen­ den Fall geht es aber speziell um eine Drehwinkelgeber mit zwei Torsionsschrau­ benfedern und das Problem, wie die Torsionsschraubenfedern an den durch sie gekoppelten Teilen angekoppelt sind. Bei dem Drehwinkelgeber nach der letztge­ nannten Druckschrift sind an den Enden der Rückstellfeder Haken angebracht, die an dem Gehäuse bzw. an einem Anlenkteil angreifen, welches auf der Achse ei­ nes Drehglieds sitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehwinkelgeber zu schaffen, bei dem im Fall des Versagens einer Torsionsschraubenfeder ein Weiterbetrieb des Drehwinkelgebers möglich ist, und bei dem die Dicke bzw. die Höhe des Drehwin­ kelgebers im Vergleich zum Stand der Technik reduziert sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängi­ gen Ansprüchen angegeben.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, wobei für den Begriff "Drehwinkelgeber" der Begriff "Rotationssensor" synonym verwendet wird.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläu­ tert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht unter Darstellung eines Hauptbereichs eines Ro­ tationssensors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Rotationsglieds der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Frontansicht des Rotationsglieds der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Rotationsglied und einer Torsionsschraubenfeder gemäß der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 5 eine Frontansicht des Rotationssensors der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen der Torsionsschrauben­ feder und dem Gehäuse der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Torsionsschraubenfeder der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 eine Schnittansicht eines Hauptbereichs eines Rotationssensors des Standes der Technik.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Rotations­ sensors der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.

Der Rotationssensor der vorliegenden Erfindung, wie er in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, besitzt ein Gehäuse 20 aus einem Harzmaterial, das in etwa zylindrisch aus­ gebildet ist, wobei das Innere des Gehäuses 20 durch eine Trennwand 20a in eine in Bezug auf die Zeichnung linke Seite und rechte Seite unterteilt ist. Auf der einen Seite ist ein später noch zu beschreibendes Winkelerfassungselement 21 angebracht, während auf der anderen Seite ein Paar aus einer ersten und einer zwei­ ten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 angebracht ist, die ebenfalls nachfolgend noch beschrieben werden.

In dem Zentrum der Trennwand 20a ist ein Durchgangsloch 20b ausgebildet. In der in Bezug auf die Zeichnung rechten Seitenfläche der Trennwand 20a sind eine erste und eine zweite Führungsnut 20c und 20d mit bestimmter Breite und Tiefe zum Führen der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 ausgebildet; dabei ist die erste Führungsnut 20c tiefer als die zweite Führungsnut 20d ausgebildet.

Zwischen der ersten und der zweiten Führungsnut 20c und 20d ist eine erste Trennwand 20e ausgebildet, und außenseitig von der zweiten Führungsnut 20d ist eine zweite Trennwand 20f ausgebildet. Ferner ist an der Außenseite der zweiten Trennwand 20f eine dritte Führungsnut 20g mit derselben Tiefe wie die zweite Führ­ ungsnut 20d ausgebildet.

An der Außenseite der dritten Führungsnut 20g ist eine zylindrische Schutzwand 20h ausgebildet. An einem Teil der Innenseite dieser Schutzwand 20h ist ein quadrati­ sches Anschlagelement 20j, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, in nach innen ragender Weise ausgebildet.

Das Winkelerfassungselement 21, das auf der einen Seite in dem Gehäuse 20 angebracht ist, ist z. B. aus einem variablen Widerstand gebildet, wobei ein Gleitstückhal­ ter 22 auf der in Fig. 1 linken Seite der Trennwand 20a an einem später noch zu beschreibenden Rotationsglied 28 drehbar angebracht ist. An der linken Seitenfläche des dargestellten Gleitstückhalters 22 ist ein Gleitstück 22a mit einer Mehrzahl von Bürstenelementen angebracht.

An dem Rotationszentrum des Gleitstückhalters 22 auf der in der Zeichnung rechten Seite ist ein Vorsprung 22b ausgebildet, der in Bezug auf die Zeichnung nach rechts wegragt.

Auf der Befestigungsseite des Gleitstücks 22a ist eine Widerstandsplatte 23 dem Gleitstückhalter 22 gegenüber­ liegend angeordnet, und zwar mit einem bestimmten Ausmaß an Freiraum zwischen ihnen, wobei sich die Widerstands­ platte 23 in elastischer Berührung mit dem Gleitstück 22a befindet. Der äußere Umfangsrand der Widerstands­ platte 23 ist an der Innenumfangswand des Gehäuses 20 positioniert und mittels eines Klebstoffs fest an dieser angebracht.

Auf der Widerstandsplatte 23, mit der sich das Gleit­ stück 22a in elastischer Berührung befindet, ist ein nicht dargestelltes Widerstandsmuster durch Aufdrucken ausgebildet; der Widerstandswert ändert sich in Abhän­ gigkeit von der Rotation des Gleitstückhalters 22.

Auf der in der Zeichnung gemäß Fig. 1 linken Seite, d. h. auf der Rückseite, der Widerstandsplatte 23 ist ein Ab­ schirmelement 24 mittels Klebstoff angebracht, um das Innere des Gehäuses 20 abzuschirmen. An dem einen Ende der Widerstandsplatte 23 ist ein Anschluß 25 angebracht. Der Endbereich des Anschlusses 25 ist derart ausgebil­ det, daß er in Bezug auf die Zeichnung von der linken Seite des Abschirmelements 24 nach außen ragt.

An dem in der dargestellten Weise von der linken Seite der Widerstandsplatte 23 wegragenden Endbereich des An­ schlusses 25 ist der Endbereich eines Leitungsdrahts 26 verlötet. Der Leitungsdraht 26 ist in Bezug auf die Zeichnung in Richtung nach unten nach außen geführt.

In dem Durchgangsloch 20b in dem zentralen Teil der Trennwand 20a ist ein zylindrisches Lager 27 durch Ein­ pressen angebracht sowie gegen eine Verlagerung ver­ riegelt.

Auf der in Bezug auf die Zeichnung rechten Seite der Trennwand 20a ist ein in etwa scheibenförmiges Rota­ tionsglied 28 angeordnet, wie dies in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist; in dem Rotationszentrum dieses Rotations­ glieds 28 ist ein Rotationsschaft 28b, der eine Ein­ preßöffnung 28a mit einer bestimmten Tiefe aufweist, in auskragender Weise ausgebildet.

Der Rotationsschaft 28b ist über das in die Trennwand 20a eingepreßte Lager 27 aufgeschoben. In der Einpreß­ öffnung 28a in dem vorderen Ende des Rotationsschafts 28b ist der Vorsprung 22b des Gleitstückhalters 22 zum Beispiel durch Festpressen verriegelt. Das Rotations­ glied 28 und der Gleitstückhalter 22 sind in Form eines einzigen Körpers zusammengebaut und an der Trennwand 20a drehbar angebracht.

Der Vorsprung 22b ist derart ausgebildet, daß er mit einem in dem vorderen Ende des Rotationsschafts 28b aus­ gebildeten Schlitz 28c in Eingriff tritt, so daß der Gleitstückhalter 22 verriegelt ist und an einer Drehbe­ wegung in Bezug auf das Rotationsglied 28 gehindert ist.

In dem Rotationsglied 28 ist eine Führungsnut 28d auf der der ersten Führungsnut 20c der Trennwand 20a gegen­ überliegenden Seite ausgebildet. Ferner ist in einem Teil des äußeren Umfangsendes des Rotationsglieds 28 eine Schutzwand 28e mit bestimmter Breite und Höhe um­ fangsmäßig ausgebildet.

Außerdem ist eine Aussparung 28f mit bestimmter Breite über einen Winkelbereich A in einem Teil des Außen­ umfangs des Rotationsglieds 28 ausgebildet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Ein quadratischer Vorsprungbereich 28g mit bestimmter Breite und Tiefe ist ferner in vor­ springender Weise in Berührung mit dem Boden der Aus­ sparung 28f ausgebildet.

Auf der in der Zeichnung linken Seite des Vorsprungbe­ reichs 28g ist ein etwa quadratisches, durchgehendes Fenster 28h ausgebildet. In dem Durchgangsfenster 28h ist ein in unterbrochener Linie dargestelltes Armelement 31 positioniert, das später noch beschrieben wird. In dem in Fig. 3 linken oberen Teil des Rotationsglieds 28 ist ein Federfesthaltefenster 28j ausgebildet. In der einen Endfläche des Federfesthaltefensters 28j sind ein erster Festhalteschlitz 28k und ein zweiter Festhalte­ schlitz 28m mit in etwa halbkreisförmiger Gestalt einge­ bracht, so daß Festhaltebereiche 29b und 30b an dem anderen bzw. gegenüberliegenden Ende der später noch zu beschreibenden ersten und zweiten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 festgehalten werden.

Das Rotationsglied 28, das in integraler Weise mit dem Gleitstückhalter 22 ausgebildet ist, ist innerhalb eines Drehwinkelbereichs B (von etwa 30°) drehbar, wobei die Endfläche der Aussparung 28f mit dem Anschlagelement 20j des Gehäuses 20 in Berührung tritt, wie dies in Fig. 5 zu sehen ist.

Die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30 sind in der ersten und der zweiten Führungsnut 20c bzw. 20d des Gehäuses 20 untergebracht. Die Enden der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 sind nach außen gebogen, so daß hakenförmige Festhalte­ bereiche 29a und 30a gebildet sind, die orthogonal zu der Windungsrichtung der Torsionsschraubenfedern ausge­ bildet sind, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.

Die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30 sind an ihrem anderen Ende in Relation zu der Fläche des Zeichnungsblatts in einer zu den Festhaltebereichen 29a und 30a an dem in Fig. 7 gezeigten einen Ende auf­ recht umgebogen, um dadurch hakenförmige Festhaltebe­ reiche 29b und 30b zu bilden, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind.

Die Festhaltebereiche 29a und 30a an dem genannten einen Ende sind in der in Fig. 5 gezeigten Weise an dem Ende der ersten und der zweiten Trennwand 20e und 20f des Gehäuses 20 festgehalten. Die Festhaltebereiche 29b und 30b an dem genannten anderen Ende sind in der in Fig. 4 gezeigten Weise in dem ersten und dem zweiten Festhalte­ schlitz 28k und 28m des Federfesthaltefensters 28j des Rotationsglieds 20 festgehalten.

Der an dem Rotationszentrum des Rotationsglieds 28 ausgebildete Rotationsschaft 28b ist somit in einem Lager 27 drehbar gehaltert, das in das Gehäuse 20 eingepreßt und mit diesem verriegelt ist; wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die erste Torsionsschraubenfeder 29 den Rotationsschaft 28b umgebend angebracht. Außenseitig von der ersten Torsionsschraubenfeder 29 ist die zweite Torsionsschraubenfeder 30 in die erste Torsionsschraubenfeder 29 umschließender Weise angebracht. Die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30 sind dabei zwischen dem Rotationsglied 28 und dem Gehäuse 20 angeordnet.

Die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30 sind an den Endbereichen der ersten und der zweiten Trennwand 20e und 20f festgehalten, die jeweils Teil des Gehäuses sind, und auch die an dem anderen Ende ausge­ bildeten Festhaltebereiche 29b und 30b sind in dem ersten und dem zweiten Festhalteschlitz 28k und 28m festgehalten, die jeweils Teil des Rotationsglieds 28 sind. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Festhaltebereich 30a an dem einen Ende der zweiten Torsionsschraubenfeder 30 dem Festhaltebereich 29a an dem einen Ende der ersten Torsionsschraubenfeder 29 überlagert, wodurch verhindert ist, daß der Festhaltebereich 29a an dem einen Ende der ersten Torsionsschraubenfeder 29 sich von dem Ende der ersten Trennwand 20e löst.

Die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30 sind in der ersten und der zweiten Führungsnut unter­ gebracht, die in dem Gehäuse 20 ausgebildet sind. Die erste Führungsnut 20c ist tiefer ausgebildet als die zweite Führungsnut 20d, und zwar um denselben Betrag wie der Drahtdurchmesser der ersten Torsionsschraubenfeder 29. Außerdem ist die zweite Führungsnut 20d dort, wo die Festhaltebereiche 29a und 30a an dem einen Ende der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 einander überlappen, ebenso tief wie die erste Führungsnut 20c ausgebildet.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Bodenfläche der ersten Führungsnut 20c in schwarz dargestellt, während die Bodenfläche der zweiten Führungsnut 20d mit einem Gittermuster dargestellt ist. Die zweite Führungsnut 20d, in der die an dem einen Ende der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 ausgebildeten Festhaltebereiche 29a und 30a einander in der Nähe der ersten und der zweiten Trennwand 20e und 20f überlappen, ist in schwarz dargestellt sowie auf dieselbe Tiefe aus­ gebildet wie die erste Führungsnut 20c. Außerdem ist die dritte Führungsnut 20g auf dieselbe Tiefe wie die zweite Führungsnut 20d ausgebildet.

Bei dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung drehen die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30 das Rotationsglied 28 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeils C, um die Aussparung 28f an dem An­ schlagelement 20j des Gehäuses 20 zu positionieren, wo­ bei die Festhaltebereiche 29a und 30a an dem einen Ende an der ersten und der zweiten Trennwand 20e und 20f festgehalten sind und wobei die Festhaltebereiche 29b und 30b an dem anderen Ende in dem ersten und dem zwei­ ten Festhalteschlitz 28k und 28m des Rotationsglieds 28 festgehalten sind; somit wird die Federkraft in konstan­ ter Weise auf das Rotationsglied 28 in einer einzigen Richtung aufgebracht, so daß dieses in Bezug auf das Gehäuse 20 im Uhrzeigersinn drehbar ist.

Im folgenden wird der Rotationssensor der vorliegenden Erfindung bei Verwendung desselben als Beschleunigungs- Positionssensor eines Kraftfahrzeugs erläutert. Zuerst werden die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 20 und 30 in einem zusammengedrückten Zustand in dem Rotationsglied 28 montiert. Das Rotationsglied 28 ist somit konstant mit einer Federkraft zur Ausführung einer Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn beaufschlagt. Wenn der Rotationssensor alleine, von dem Kraftfahrzeug ge­ trennt angeordnet ist, befindet sich die Endfläche der Aussparung 28f in Berührung mit dem Anschlagelement 20j.

Danach wird der Rotationssensor in diesem Zustand oder mit dem Armelement 31 in Berührung mit der Seitenfläche des Vorsprungs 28g gehalten in dem Fahrzeug montiert, wobei das Rotationsglied 28 etwas im Gegenuhrzeigersinn gedreht worden ist.

Das Armelement 31 wird an dem anderen, in etwa L- förmigen Ende an einer Antriebswelle angebracht, die in Fig. 1 in unterbrochenen Linien dargestellt ist. Bei der Rotation der Antriebswelle 32 im Gegenuhrzeigersinn dreht sich das Rotationsglied 28 ebenfalls im Gegenuhr­ zeigersinn in Richtung des Pfeils C. Wenn die Antriebs­ welle 32 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird das Rota­ tionsglied 28 durch die erste und die zweite Torsions­ schraubenfeder 29 und 30 ebenfalls mitgedreht. Das Rota­ tionsglied 28 ist somit dafür ausgebildet, eine Rota­ tionsbewegung zusammen mit der Antriebswelle 32 in dem in Fig. 5 dargestellten Bereich des Rotationswinkels B auszuführen, wobei sich der Widerstandswert in Ab­ hängigkeit von der Rotationsstellung ändert. Die Änderung des Widerstandswerts wird detektiert, um daraus den Rotationswinkel der Antriebswelle 32 zu ermitteln.

Bei der Rotation des Rotationsglieds 28 im Gegenuhrzei­ gersinn werden die erste und die zweite Torsionsschrau­ benfeder 29 und 30 gebogen, wobei sie am meisten in der Nähe ihrer beiden Enden im Windungsdurchmesser abnehmen. Die im Inneren befindlichen Festhaltelemente, die die Torsionsschraubenfeder 29 und 30 festhalten, sind mit Vorsprungbereichen, wie z. B. dem Vorsprung 20k, der zweiten Trennwand 20e sowie Vorsprüngen 28n und 28l ver­ sehen; die Torsionsschraubenfeder 29 und 30, die durch diese Vorsprungbereiche blockiert bzw. festgelegt sind, können das Rotationsglied ohne unnötige Reibung gleich­ mäßig rotationsmäßig bewegen.

Diese Torsionsschraubenfedern 29 und 30, die in den Führungsnuten 20c und 20d sowie Nuten in dem Rotations­ glied 28 angeordnet sind, unterliegen nur einem geringen Risiko wie einer unbeabsichtigten Verlagerung der Federn und sind ferner frei von einer großen Verformung, wenn ein Stoß von außen auf sie wirkt.

Da ferner der Festhaltebereich 30a an dem einen Ende der zweiten Torsionsschraubenfeder 30 dem Festhaltebereich 29a an dem einen Ende der ersten Torsionsschraubenfeder 29 überlagert ist, wie dies vorstehend erwähnt wurde, kommt es niemals zu einem Lösen der Federn von dem Federfesthaltefenster 28j.

Zum festen Halten des an dem einen Ende der zweiten Tor­ sionsschraubenfeder 30 ausgebildeten Festhaltebereichs 30a ist die zweite Trennwand 20f im Vergleich zu der Gesamthöhe der zweiten Torsionsschraubenfeder 30 ausrei­ chend hoch ausgebildet, und außerdem ist an der Außen­ seite eine Schutzwand 28e vorgesehen. Es kommt somit niemals zu einem Lösen der Feder, wenn ein vertikaler Stoß in der Richtung aufgebracht wird, in der die Feder arbeitet.

Ferner sind die anderen Enden der Torsionsschraubenfeder 29 und 30 in der vorstehend beschriebenen Weise um 90 Grad gebogen und in dem ersten und dem zweiten Festhal­ teschlitz 28k und 28m festgehalten; die Torsionsschrau­ benfedern 29 und 30 werden sich somit niemals aus dem ersten und dem zweiten Festhalteschlitz 28k und 28m lösen, wenn ein Stoß in Richtung der Lastaufbringung sowie in vertikaler Richtung darauf aufgebracht wird. Ferner kommt es auch niemals zu einem Lösen der Tor­ sionsschraubenfedern 29 und 30, wenn diese in Richtung der Federkraftaufbringung belastet werden.

Zum Montieren des Rotationssensors der vorliegenden Er­ findung werden die erste und die zweite Torsionsschrau­ benfeder 29 und 30 zuerst in die erste und die zweite Führungsnut 20c und 20d eingesetzt, die in dem Gehäuse 20 ausgebildet sind.

Danach wird der Rotationsschaft 28b des Rotationsglieds 28 über das in das Gehäuse 20 eingepreßte Lager 27 auf­ geschoben. Unter Drehung des Rotationsglieds 28 werden dann die Festhaltebereiche 29b und 30b an dem anderen Ende der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder 29 und 30 durch Einhaken derselben in den ersten und den zweiten Festhalteschlitz 28k und 28m des Federfesthalte­ fensters 28j festgehalten.

Das Rotationsglied 28 wird dann in Richtung des Pfeils C im Uhrzeigersinn verdreht, bis der Anschlagbereich 20j des Gehäuses 20 in der Aussparung 28f bzw. an dem ent­ sprechenden Rand derselben positioniert ist. Das schei­ benförmige Rotationsglied 28 insgesamt ist somit in der Schutzwand 20h positioniert und somit in dem Gehäuse 20 innerhalb des Bereichs des Rotationswinkels B drehbar gehalten.

Als nächstes wird der Gleitstückhalter 22 mit dem daran angebrachten Gleitstück 22a in die Einpreßöffnung 28a in dem vorderen Ende des Rotationsschafts 28b des Rota­ tionsglieds 28 eingepreßt oder durch unter Wärmeein­ wirkung erfolgendes Vernieten montiert und verriegelt, und danach werden der Gleitstückhalter 22 und das Rota­ tionsglied 28 in Form eines einzigen Körpers in dem Ge­ häuse 20 drehbar angebracht.

Als nächstes wird die Widerstandsplatte 23 in dem Ge­ häuse 20 angebracht, und das Abschirmelement 24 wird mit der Rückseite der Widerstandsplatte 23 verbunden. An­ schließend wird der Leitungsdraht 26 durch Verlöten mit dem aus dem Abschirmelement 24 herausragenden Ende des Anschlusses 25 verbunden, wodurch die Montage des Rotationssensors der vorliegenden Erfindung abgeschlossen ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwei Schraubenfedern, d. h. die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder 29 und 30, ver­ wendet. Die Anzahl der Torsionsschraubenfedern kann je­ doch wenigstens zwei oder mehr, beispielsweise drei, betragen. Bei der vorliegenden Erfindung wird der an dem einen Ende der zweiten Torsionsschraubenfeder 30 ausge­ bildete Festhaltebereich 30a dem an dem einen Ende der ersten Torsionsschraubenfeder 29 ausgebildeten Fest­ haltebereich 29a überlagert; es kann jedoch auch die dem Gehäuse 20 gegenüberliegende erste Windung der zweiten Torsionsschraubenfeder 30 einem beliebigen Teil des Festhaltebereichs 29a überlagert sein, der an dem einen Ende der ersten Torsionsschraubenfeder 29 ausgebildet ist.

Es ist auch darauf hinzuweisen, daß bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das zwar nicht dargestellt ist, die Festhaltebereiche 29a und 30a an dem einen Ende der ersten und der zweiten Torsions­ schraubenfeder 29 und 30 nach innen gebogen sein können und der an dem einen Ende der ersten Torsionsschrauben­ feder 29 ausgebildete Festhaltebereich 29a dem an dem einen Ende der zweiten Torsionsschraubenfeder 30 ausge­ bildeten Festhaltebereich 30a überlagert sein kann.

In diesem Fall muß hinsichtlich der Tiefe der ersten und der zweiten Führungsnut 20c und 20d die zweite Führungs­ nut 20d tiefer ausgebildet sein als die erste Führungs­ nut 20c.

Bei dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung sind zwischen dem Rotationsglied und dem Gehäuse wenigstens zwei Torsionsschraubenfedern angeordnet, nämlich die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder, die in kon­ stanter Weise eine Drehbewegung des Rotationsglieds in einer Richtung in Bezug auf das Gehäuse bewirken. Wenn eine der Torsionsschraubenfedern aufgrund einer Metall­ ermüdung oder wegen eines anderen Grunds während des Betriebs ausgefallen ist, kann die andere Torsions­ schraubenfeder das Rotationsglied vorübergehend be­ tätigen. Der Betrieb läßt sich somit ohne sofortiges Stoppen fortsetzen.

Ferner ist es auch möglich, einen Rotationssensor vor­ zusehen, der eine relativ gleichmäßige elastische Kraft bzw. Federkraft in jedem beliebigen Rotationswinkel er­ zielen kann und der sich in seiner Dicke bzw. Höhe reduzieren läßt.

Der an dem Rotationszentrum des Rotationsglieds ausge­ bildete Rotationsschaft ist an dem Gehäuse drehbar ge­ haltert; die erste Torsionsschraubenfeder ist den Rota­ tionsschaft umschließend angebracht, und die zweite Tor­ sionsschraubenfeder ist außerhalb von der ersten Tor­ sionsschraubenfeder in diese umgebender Weise angeordnet. Die Federkraft der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder in Rotationsrichtung kann somit direkt auf das Rotationsglied aufgebracht werden, und ferner kann ein gewünschter Betrag der Federkraft ohne Vergrößerung der Höhe der Feder auf das Rotationsglied aufgebracht werden.

Da ferner die zweite Torsionsschraubenfeder außenseitig neben der ersten Torsionsschraubenfeder angeordnet ist, läßt sich die auf das Rotationsglied in Rotations­ richtung aufzubringende Federkraft erhöhen, wobei es ferner möglich ist, die Federkonstante der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder getrennt zu reduzie­ ren.

Weiterhin sind die erste und die zweite Torsionsschrau­ benfeder durch Einhaken des an dem einen Endteil ausge­ bildeten Festhaltebereichs an einem Teil des Gehäuses sowie durch Einhaken des an dem anderen Ende ausgebilde­ ten Festhaltebereichs an einem Teil des Rotationsglieds festgehalten; weiterhin ist der an dem einen Ende ausge­ bildete Festhaltebereich der zweiten Torsionsschrauben­ feder dem an dem einen Ende der ersten Torsionsschrau­ benfeder ausgebildeten Festhaltebereich überlagert; aus diesem Grund ist es unwahrscheinlich, daß sich das eine Ende der ersten Torsionsschraubenfeder von der Festhal­ testelle an der Gehäuseseite löst. Die erste Torsions­ schraubenfeder läßt sich somit in zuverlässiger Weise an dem Gehäuse festhalten.

Somit läßt sich die erste Torsionsschraubenfeder sicher festhalten, auch wenn ihr an dem einen Ende ausgebilde­ ter Festhaltebereich klein ist. Die erste Torsions­ schraubenfeder läßt sich mit einer einfachen Formgebung ausbilden, und der Materialverbrauch für diese Feder läßt sich reduzieren.

Außerdem sind die erste und die zweite Torsionsschrau­ benfeder in der ersten und der zweiten Führungsnut mit einer bestimmten Tiefe angeordnet, die in dem Gehäuse ausgebildet sind; die erste Führungsnut ist dabei um denselben Betrag wie der Drahtdurchmesser der ersten Torsionsschraubenfeder tiefer ausgebildet als die zweite Führungsnut; außerdem ist die Tiefe der zweiten Führungsnut in demjenigen Bereich, in dem die Festhalte­ bereiche an dem einen Ende der ersten und der zweiten Torsionsschraubenfeder einander überlappen, mit dersel­ ben Tiefe ausgebildet wie die erste Führungsnut. Somit läßt sich das eine Ende der ersten Torsionsschrauben­ feder mittels der zweiten Torsionsschraubenfeder zu­ verlässig in ihrer Position befestigen.

Claims (4)

1. Drehwinkelgeber, mit einem Drehglied (28) zum Übertragen einer Drehbewegung von außen, mit einem Gehäuse (20) zum drehbaren Haltern des Drehglieds (28), und mit einem Winkelerfassungselement (21) zum Detektieren des Drehwinkels des Drehglieds (28), wobei zwischen dem Drehglied (28) und dem Gehäuse (20) mindestens eine erste und eine zweite Torsionsschraubenfeder (29, 30) angeordnet sind, die das Drehglied (28) konstant in einer Richtung zu dem Gehäuse (20) hin drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Torsionsschraubenfeder (29, 30) dadurch festgehalten sind, daß der an dem einen Ende jeder Torsionsschraubenfeder (29, 30) ausgebildete Festhaltebereich (29a, 30a) an einem Teil des Gehäuses (20) festgehalten ist und der an dem anderen Ende jeder ersten und zweiten Torsionsschraubenfeder (29, 30) ausgebildete Festhaltebereich (29b, 30b) an einem Teil des Drehglieds (28) festgehalten ist; wobei der Festhaltebereich an dem einen Ende der einen Torsionsschraubenfeder (29) abstehend von der Windungsrichtung hakenförmig weggebogen und an einem Gehäusevorsprung eingehakt ist, und die andere Torsionsschraubenfeder dem Festhaltebereich (29a) an dem einen Ende der einen Torsionsschraubenfeder (29) überlagert ist.

2. Drehwinkelgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Drehzentrum des Drehglieds ausgebildeter Drehschaft (28b) an dem Gehäuse (20) drehbar gehaltert ist; daß die erste Torsionsschraubenfeder (29) den Drehschaft (28b) umgebend angeordnet ist; und daß die zweite Torsionsschraubenfeder (30) außenseitig von der ersten Torsionsschraubenfeder (29) die erste Torsionsschraubenfeder (29) umgebend angeordnet ist.

3. Drehwinkelgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine und die andere Torsionsschraubenfeder (29, 30) in einer ersten bzw. einer zweiten Führungsnut (20c, 20d) mit einer bestimmten Tiefe angeordnet sind, die in dem Gehäuse (20) ausgebildet sind; wobei die erste Führungsnut (20c) tiefer ausgebildet ist als die zweite Führungsnut (20d) und wobei die zweite Führungsnut (20d) dort, wo der Festhaltebereich (29a) an dem einen Ende der einen Torsionsschraubenfeder (29) der anderen Torsionsschraubenfeder (30) überlagert ist, ebenso tief ist wie die erste Führungsnut (20c).

4. Drehwinkelgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Torsionsschraubenfeder die erste Torsionsschraubenfeder und die andere Torsionsschraubenfeder die zweite Torsionsschraubenfeder ist.