DE29611890U1 - Rotary sensor - Google Patents
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Description
Beschreibung
DrehsensorDescription
Rotation sensor
Die Erfindung betrifft einen Drehsensor mit einer in einem Gehäuse gelagerten Betätigungswelle, mit einem Schleiferträger, welcher mit der Betätigungsweile verbunden ist und der in einer parallel zur Stirnfläche der Betätigungswelle gelegenen Ebene mindestens eine Schleiffeder trägt, und die mindestens eine Schleiffeder durch die Drehung der Betätigungswelle auf einer Widerstandsbahn entlanggeführt wird.The invention relates to a rotary sensor with an actuating shaft mounted in a housing, with a wiper carrier which is connected to the actuating shaft and which carries at least one wiper spring in a plane parallel to the end face of the actuating shaft, and the at least one wiper spring is guided along a resistance path by the rotation of the actuating shaft.
Ein solcher Drehsensor ist im Zusammenhang mit einer Fahrpedaleinrichtung in der DE 44 07 005 C1 dargestellt (Figur 2 und zugehörige Beschreibung).Such a rotation sensor is shown in connection with an accelerator pedal device in DE 44 07 005 C1 (Figure 2 and associated description).
Bei einem solchen Drehsensor wird die mindestens eine Schleiffeder vorzugsweise in einem möglichst großen Abstand zur Welle auf dem Schleiferträger angeordnet, damit die der mindestens einen Schleiffeder zugeordnete Widerstandsbahn einen möglichst großen Kreisbogen ausbildet und so eine gute Wegauflösung ermöglicht.In such a rotary sensor, the at least one slide spring is preferably arranged on the slider carrier at as great a distance as possible from the shaft so that the resistance path assigned to the at least one slide spring forms as large a circular arc as possible and thus enables good path resolution.
Hierbei ist es allerdings nachteilig, daß Bewegungen der Betätigungswelle, insbesondere solche, die durch Lagertoleranzen oder starke mechanische Belastungen der Betätigungswelle ein Verschwenken der Betätigungswelle bewirken, sich über den großen Hebelarm des Schieiferträgers stark auf die mindestens eine Schleiffeder übertragen und zu einem Abheben der Schleiffeder von der Widerstandsbahn führen können, wodurch ein fehlerhaftes Sensorsignal entsteht. Ein fehlerhaftes Sensorsignai ist aber bei einer sicherheitsrelevanten Einrichtung, wie zum Beispiel einem Fahrpedalgeber, nicht tolerierbar.However, it is disadvantageous that movements of the actuating shaft, especially those that cause the actuating shaft to pivot due to bearing tolerances or strong mechanical loads on the actuating shaft, are strongly transmitted to at least one slide spring via the large lever arm of the slide carrier and can lead to the slide spring being lifted off the resistance track, which creates a faulty sensor signal. However, a faulty sensor signal is not tolerable in a safety-relevant device, such as an accelerator pedal sensor.
Das genannte Problem verschärft sich noch, wenn anders als in der Figur 2 der DE 44 07 005 C1 dargestellt, die Betätigungswelle im Gehäuse nur einseitig gelagert werden soll, was zur Vereinfachung des Aufbaues und zur einfacheren Justierung des Schleiferträgers in axialer Richtung zur Betätigungswelle durchaus angestrebt wird.The problem mentioned is exacerbated if, contrary to what is shown in Figure 2 of DE 44 07 005 C1, the actuating shaft is to be mounted in the housing on only one side, which is certainly the aim in order to simplify the structure and to make it easier to adjust the wiper carrier in the axial direction to the actuating shaft.
Eine Möglichkeit, diesem Problem zu begegnen, besteht darin, die Lagerung der Welle zu verstärken und möglichst starr und zudem toleranzarm auszubilden. Solche konstruktiven Maßnahmen sind aber nur mit einem erheblichen Kostenaufwand produktionstechnisch zu realisieren.One way to deal with this problem is to strengthen the shaft bearings and make them as rigid as possible and with as few tolerances as possible. However, such structural measures can only be implemented in production at considerable expense.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Drehsensor auf möglichst einfache und kostengünstige Weise so auszubilden, daß Toleranzen in der Welienlagerung sowie auch auf die Weüe einwirkende mechanische Kräfte nicht zu Fehlfunktionen des Drehsensors, insbesondere nicht zu einem Abheben der mindestens einen Schleiffeder von der zugeordneten Widerstandsbahn führen können.It is therefore the object of the invention to design a rotary sensor in the simplest and most cost-effective manner possible so that tolerances in the shaft bearing as well as mechanical forces acting on the shaft cannot lead to malfunctions of the rotary sensor, in particular not to the lifting of at least one slide spring from the associated resistance track.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der mindestens einen Schleiffeder am Schleiferträger und / oder am Gehäuse mindestens ein Abstandhalter angeformt ist.This object is achieved according to the invention in that at least one spacer is formed in the area of the at least one slide spring on the slider carrier and/or on the housing.
Erfindungsgemäße Abstandshalter, die am Schleiferträger oder an einer Gehäusewandung oder auch an beiden vorgenannten Teilen angebracht sein können, bewirken vorteilhafterweise, daß z. B. eine Lageveränderung der Betätigungsweiie durch Toleranzen (Lagerspiel) oder durch übermäßige Krafteinwirkung sich nur in geringem Maße auf den die mindestens eine Schleiffeder tragenden Bereich des Schieiferträgers übertragen kann.Spacers according to the invention, which can be attached to the slider carrier or to a housing wall or to both of the aforementioned parts, advantageously ensure that, for example, a change in the position of the actuating spring due to tolerances (bearing play) or due to excessive force can only be transmitted to a small extent to the area of the slider carrier carrying the at least one slider spring.
Die Abstandshalter verhindern dabei einerseits, daß die mindestens eine Schleiffeder von der Widerstandsbahn abhebt und andererseits das Zusammendrücken der mindestens einen Schleiffeder über den elastischen Bereich hinaus. Dadurch können Fehifunktionen des Drehsensors, insbesondere solche, die durch mechanische Überlastung entstehen, wirkungsvoll vermieden werden.The spacers prevent the at least one slider spring from lifting off the resistance track and the at least one slider spring from being compressed beyond the elastic range. This effectively prevents malfunctions of the rotary sensor, particularly those caused by mechanical overload.
Weiterhin ist es kostengünstig, daß kein übermäßig starr konstruiertes Gehäuse und keine besonders toieranzarm ausgelegte Wellenlagerung vorgesehen werden muß. So können selbst auf die Betätigungswelle einwirkende Scherkräfte durch eine elastische Lagerung besonders gut aufgefangen werden, ohne daß sich dies negativFurthermore, it is cost-effective because no excessively rigid housing or particularly low-tolerance shaft bearings are required. This means that even shear forces acting on the actuating shaft can be absorbed particularly well by an elastic bearing without this having a negative impact on the
auf die Positionierung des Schleiferträgers und damit auf die Qualität des Sensorsignals auswirkt.on the positioning of the wiper carrier and thus on the quality of the sensor signal.
Besonders vorteilhaft ist, daß die Abstandshalter, die als gerade Stege am Schleiferträger bzw. als kreisbogenförmig gebogene Stege an einer Gehäusewandung angeformt sein können, nur einen sehr geringfügigen zusätzlichen konstruktiven Aufwand erfordern.It is particularly advantageous that the spacers, which can be formed as straight webs on the wiper carrier or as circularly curved webs on a housing wall, require only a very small amount of additional construction effort.
Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn die Verbindungselemente zwischen dem Schleiferträger und der Betätigungswelle so ausgestaltet sind, daß die Position des Schleiferträgers bezüglich der Welle in axialer Richtung justierbar ist. Hierdurch kann der Schleiferträger auf einfache Weise, insbesondere bezüglich der Lage der Widerstandsbahn in eine Idealposition gebracht werden. Diese Idealposition kann dadurch charakterisiert werden, daß die Position des Schleiferträgers so justiert ist, daß zwischen dem ersten Abstandshalter und einer die Widerstandsbahnen tragende Leiterplatte einerseits, dem zweiten Abstandshalter und der Gehäusewandung bzw. der Rückseite des Schleiferträgers andererseits jeweils ein Freiraum verbleibt.It is also particularly advantageous if the connecting elements between the slider carrier and the actuating shaft are designed in such a way that the position of the slider carrier can be adjusted in the axial direction with respect to the shaft. This allows the slider carrier to be brought into an ideal position in a simple manner, in particular with respect to the position of the resistance track. This ideal position can be characterized by the position of the slider carrier being adjusted in such a way that a free space remains between the first spacer and a circuit board carrying the resistance tracks on the one hand, and the second spacer and the housing wall or the back of the slider carrier on the other hand.
Besonders vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Drehsensor als Fahrpedalsignalgeber in einem Kraftfahrzeug angewendet werden, da hier die Welle oftmals mit einem relativ langen Fahrpedalhebel verbunden ist, welcher erhebliche Kräfte, auch Scherkräfte, auf die Betätigungswelle überträgt, was aber durch den erfindungsgemäßen Aufbau keinen negativen Einfluß auf den Drehsensor und das Drehsensorsignal haben kann.The rotary sensor according to the invention can be used particularly advantageously as an accelerator pedal signal generator in a motor vehicle, since here the shaft is often connected to a relatively long accelerator pedal lever, which transmits considerable forces, including shear forces, to the actuating shaft, which, however, cannot have a negative influence on the rotary sensor and the rotary sensor signal due to the structure according to the invention.
Die Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Drehsensors in einer Anwendung als Fahrpedalsignalgeber zeigt das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel, an welchem die Erfindung im folgenden näher erläutert werdenThe sectional drawing of a rotary sensor according to the invention in an application as an accelerator pedal signal generator shows the embodiment shown in the single figure, on which the invention will be explained in more detail below
Die Figur zeigt in einem Gehäuse (1) einen Drehsensor, der einen Schleiferträger (3) besitzt, welcher in einem Abschnitt mehrere Schleiferfedern (4) aufweist. DieseThe figure shows a rotary sensor in a housing (1) which has a wiper carrier (3) which has several wiper springs (4) in one section. This
Schleiferfedern (4) liegen an in der Figur nicht dargestellten Widerstandsbahnen an, welche auf einer Leiterplatte (5) aufgebracht sind. Die nicht dargestellten Widerstandsbahnen sind dabei entsprechend der durch den Schleiferträger (3) durchführbaren Drehbewegung auf der Leiterplatte (5) in Form von Kreisbogenabschnitten angeordnet, deren Radius ihrem Abstand zur Mittelachse der Betätigungsweile (2) entspricht.Wiper springs (4) rest on resistance tracks (not shown in the figure), which are mounted on a circuit board (5). The resistance tracks (not shown) are arranged on the circuit board (5) in the form of circular arc sections corresponding to the rotary movement that can be carried out by the wiper carrier (3), the radius of which corresponds to their distance from the central axis of the actuating shaft (2).
Die Betätigungswelle (2) ist im Gehäuse (1) gelagert und überträgt die Bewegung eines Fahrpedaies (9) über einen Fahrpedalhebel (8) auf den Schleiferträger (3). Durch die Bewegung des Schleiferträgers (3) werden die mit dem Schleiferträger (3) verbundenen Schleiffedem (4) auf den Widerstandsbahnen der Leiterplatte (5) verschoben, wodurch der Drehsensor ein von der Position des Fahrpedaies (9) abhängiges elektrisches Signal erzeugt.The actuating shaft (2) is mounted in the housing (1) and transmits the movement of an accelerator pedal (9) via an accelerator pedal lever (8) to the slider carrier (3). The movement of the slider carrier (3) causes the slider springs (4) connected to the slider carrier (3) to be displaced on the resistance tracks of the circuit board (5), whereby the rotary sensor generates an electrical signal that depends on the position of the accelerator pedal (9).
Mit der Betätigungswelle (2) verbunden ist außerdem ein durch eine Feder (10) beaufschlagter Rückstellhebel (11), wodurch die Betätigungswelle (2) und das über den Fahrpedaihebel (8) verbundene Fahrpedal (9) im unbetätigten Zustand wieder in seine Ausgangsposition bewegt wird.Also connected to the actuating shaft (2) is a reset lever (11) actuated by a spring (10), whereby the actuating shaft (2) and the accelerator pedal (9) connected via the accelerator pedal lever (8) are moved back to their starting position when not actuated.
Der Schleiferträger (3) ist mit der Betätigungswelle (2) über zwei ineinanderdrückbare Verbindungselemente (12) verbunden. Durch die Eindrücktiefe der Verbindungselemente (12) ineinander ist die Position des Schleiferträgers (3) in axialer Richtung der Betätigungswelle genau einjustierbar.The wiper carrier (3) is connected to the actuating shaft (2) via two connecting elements (12) that can be pressed into one another. The position of the wiper carrier (3) in the axial direction of the actuating shaft can be precisely adjusted by pressing the connecting elements (12) into one another.
Bei einer Bewegung des Fahrpedalhebels (8) bewegen sich die Schleiffedem (4) auf dem Schleiferträger (3) entlang eines Kreisbogenstückes, wobei der Mittelpunkt der zugehörigen Kreisfläche durch die Mittelachse der Welle (2) senkrecht durchstoßen wird.When the accelerator pedal lever (8) is moved, the slide springs (4) on the slider carrier (3) move along a circular arc, with the center of the corresponding circular area being penetrated vertically by the center axis of the shaft (2).
Die Bewegung des Schleiferträgers (3) erfolgt somit in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Figur.The movement of the grinder carrier (3) thus occurs in a direction perpendicular to the drawing plane of the figure.
Zum Beispiel durch eine nicht sachgemäße Kraftbeaufschlagung des Fahrpedalhebels (8), die die Betätigungswelle (2) mit Scherkräften belastet oderFor example, due to improper application of force to the accelerator pedal lever (8), which places shear forces on the actuating shaft (2) or
auch durch übergroßes Lagerspiel kann der Schleiferträger (3) auch zu Schwenkbewegungen gebracht werden, die etwa in der Zeichenebene liegen können. Dieses führt dann zu einer Fehlfunktion des Drehsensor, wenn dadurch die Schleiffedern (4) von den Widerstandsbahnen abheben oder wenn die SchieiffedernExcessive bearing play can also cause the slider carrier (3) to pivot, which can be in the plane of the drawing. This then leads to a malfunction of the rotation sensor if the slider springs (4) are lifted off the resistance tracks or if the slider springs
(4) so dicht an die Leiterplatte (5) gedrückt werden, daß sie über ihren elastischen Bereich hinaus belastet und so dauerhaft zusammengedrückt werden. Da nach Zurücknahme einer solchen Belastung die Schleiffedern (4) nicht mehr in ihre Ausgangslage zurückgehen, erfolgt danach keine oder nur noch eine unzureichende Kontaktgabe zwischen den Schleiffedern (4) und den Widerstandsbahnen.(4) are pressed so tightly against the circuit board (5) that they are loaded beyond their elastic range and are thus permanently compressed. Since the sliding springs (4) no longer return to their initial position after such a load is removed, there is no or only insufficient contact between the sliding springs (4) and the resistance tracks.
Um dieses zu verhindern, weist der Schleiferträger (3) einen ersten Abstandshalter (6) auf, der stegförmig oberhalb der Schleiffedern (4) an den Schleiferträger (3) angeformt ist. Dieser erste Abstandshalter (6) verhindert, daß der Schleiferträger (3) so weit an die Leiterplatte (5) herangedrückt werden kann, daß es zu einer irreversiblen Verbiegung der Schleiffedern (4) kommt.To prevent this, the wiper carrier (3) has a first spacer (6) which is formed in a web-like manner above the wiper springs (4) on the wiper carrier (3). This first spacer (6) prevents the wiper carrier (3) from being pressed so far against the circuit board (5) that the wiper springs (4) become irreversibly bent.
Weiterhin bewirkt ein zweiter Abstandshalter (7), der ais kreisbogenförmiger Steg an eine Gehäusewandung (13) angeformt ist, daß sich der Schleiferträger (3) nur so weit dieser Gehäusewandung (13) nähern kann, daß die auf seiner abgewandten Seite angeordneten Schieiffedern (4) nicht den Kontakt mit den auf der LeiterplatteFurthermore, a second spacer (7), which is formed as a circular arc-shaped web on a housing wall (13), ensures that the wiper carrier (3) can only approach this housing wall (13) to such an extent that the wiper springs (4) arranged on its opposite side do not make contact with the
(5) angeordneten Widerstandsbahnen verlieren.(5) arranged resistance tracks.
Ohne eine äußere Krafteinwirkung ist der Schleiferträger (3) idealerweise so einjustiert, daß weder der erste Abstandshalter (6) die Leiterplatte berührt noch der zweite Abstandshalter (7) mit dem Schleiferträger in Kontakt kommt. Die Abstandshalter (6, 7) haben somit ausschließlich die Aufgabe, zu gewährleisten, daß der Schleiferträger (3) auch unter ungünstigsten Umständen nicht allzuweit von seiner Idealposition abweichen kann.Without the application of external force, the wiper carrier (3) is ideally adjusted so that neither the first spacer (6) touches the circuit board nor the second spacer (7) comes into contact with the wiper carrier. The spacers (6, 7) therefore have the sole task of ensuring that the wiper carrier (3) cannot deviate too far from its ideal position even under the most unfavorable circumstances.
Um diese Funktionen zu erfüllen, könnte der erste Abstandshalter (6) ebenso auch an der Leiterplatte (5) angeformt sein bzw. der zweite Abstandshalter (7) ebensogut als Anformung am Schleiferträger (3) ausgebildet sein. Auch würde es ebenfalls dem Erfindungsgedanken entsprechen, jeweils einen Abstandshalter sowohl amIn order to fulfil these functions, the first spacer (6) could also be formed on the circuit board (5) or the second spacer (7) could just as well be formed as a molding on the wiper carrier (3). It would also correspond to the inventive idea to have a spacer on both the
Schleiferträger (3) als auch an der jeweils gegenüberliegenden Fläche (Gehäusewandung (13) bzw. Leiterplatte (5)) anzubringen, auch wenn eine solche Lösung einen etwas größeren konstruktiven Aufwand erfordern würde.wiper carrier (3) as well as on the opposite surface (housing wall (13) or circuit board (5)), even if such a solution would require somewhat greater construction effort.
Durch die beschriebene Ausgestaltung des Drehsensors wird dieser somit besonders unempfindlich gegenüber äußeren Krafteinwirkungen.The described design of the rotary sensor makes it particularly insensitive to external forces.
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