DE4431455A1 - Drehwinkelgeber zur Steuerung einer Antriebsmaschine - Google Patents
Drehwinkelgeber zur Steuerung einer AntriebsmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Drehwinkelgeber zur
Steuerung einer Antriebsmaschine nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
Es gibt Drehwinkelgeber für elektrische Stell- bzw.
Regeleinrichtungen, wie sie z. B. für elektromotorische
Verstellungen von Drosselklappen von Brennkraftmaschinen
verwendet werden. Ein Anlenkteil des Drehwinkelgebers ist
durch ein daran angelenktes Gaspedal verstellbar.
Ein bekannter Drehwinkelgeber (DE-A-34 11 455) weist einen
Sensor auf zur Erfassung eines Drehwinkels bei Betätigung
des Anlenkteils. Der Sensor hat ein feststehendes Sensorteil
mit mindestens einer Kontaktbahn. Die Kontaktbahn ist mit
mindestens einem in einen Kunststoff eingegossenen
Metallstift elektrisch verbunden. An diesen Metallstift ist
eine elektrische Leitung angeschlossen. Auch die anderen
Kontaktbahnen sind entsprechend mit elektrischen Leitungen
verbunden, die zu einem elektrischen Kabel zusammengefaßt
werden. Das Kabel wird zugentlastet und durch eine Dichtung
aus dem Gehäuse des Drehwinkelgebers herausgeführt. Das
Kabel endet an einem Steckverbindungsteil, das mit einem
entsprechend ausgebildeten anderen Steckverbindungsteil zu
einer Steckkupplung verbunden werden kann. Das Kabel dient
zur Weiterleitung der Sensorsignale des Drehwinkelgebers an
eine Auswerte- bzw. Steuerelektronik. Da der Drehwinkelgeber
bei seiner Montage in einem Fahrzeug einfach und leicht
elektrisch anschließbar sein muß, kann auf die
Steckverbindung und damit auf das Steckverbindungsteil am
Ende des Kabels nicht verzichtet werden.
Der bekannte Drehwinkelgeber hat den Nachteil, daß der
elektrische Anschluß kompliziert ist, und es sind viele
Teile und viele Lötstellen erforderlich. Das aus dem Gehäuse
des Drehwinkelgebers herausragende Kabel ist empfindlich und
störend während des gesamten Fertigungsprozesses und während
des Einbaus des Drehwinkelgebers in ein Fahrzeug. Weil eine
sichere elektrische Verbindung zum feststehenden Sensorteil
des Sensors gewährleistet sein muß, kann bei dem bekannten
Drehwinkelgeber nicht auf das Kabel zwischen dem Sensor und
dem Steckverbindungsteil verzichtet werden.
Demgegenüber weist der erfindungsgemäß ausgeführte
Drehwinkelgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs insbesondere eine wesentlich einfachere und
wesentlich besser zu handhabende Bauform auf. Die Anzahl der
erforderlichen Teile ist vorteilhafterweise reduziert.
Für den vorgeschlagenen Drehwinkelgeber sind wenige Bauteile
erforderlich. Durch den Entfall des Kabels am
Drehwinkelgeber ist der Drehwinkelgeber sehr robust. Das
Einstecken eines passenden Gegen-Steckverbindungsteils ist
sehr einfach und kann mit einer Hand erledigt werden.
Der Drehwinkelgeber gestattet eine vorteilhafte Bauform, bei
der auf Lötverbidungen zwischen der Kontaktbahn und dem
Steckkontakt verzichtet werden kann. Die Bauform ist
besonders unempfindlich, handlich und klein und
gewährleistet sichere elektrische Verbindung.
Der Drehwinkelgeber gestattet vorteilhafterweise eine
montagefreundliche und kostengünstige Bauform. Der
Drehwinkelgeber kann vorteilhafterweise so gestaltet werden,
daß nur Rastverbindungen bzw. Preßverbindungen erforderlich
sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des
Drehwinkelgebers möglich.
Herstellen des Sensorteils und des Steckverbindungsteils in
einem gemeinsamen Kunststoffteil vereinfacht die Produktion,
insbesondere die Serienproduktion wesentlich.
Anordnen des Steckkontakts quer zur Drehachse erfordert
vorteilhafterweise besonders wenig Einbauraum für den
Drehwinkelgeber, und der hierfür erforderliche Einbauraum
läßt sich besonders leicht zur Verfügung stellen. Durch das
Queranordnen des mindestens einen Steckkontakts wird der
Drehwinkelgeber besonders kurz.
Die Dehneinrichtung zwischen dem Steckkontakt und der
Kontaktbahn sorgt auf vorteilhafte Weise für eine besonders
sichere elektrische Verbindung.
Ein ausgewähltes, besonders vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel des Drehwinkelgebers ist in der
Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1
beispielhaft einen Längsschnitt durch das
Ausführungsbeispiel und die Fig. 2 eine stirnseitige
Ansicht des Ausführungsbeispiels.
Der erfindungsgemäß ausgeführte Drehwinkelgeber kann zur
Steuerung verschiedener Antriebsmaschinen verwendet werden.
Die Antriebsmaschine ist beispielsweise ein Ottomotor,
dessen Drosselklappe mit einem Stellmotor verstellt wird. In
diesem Fall dient der Drehwinkelgeber zur Erzeugung von
elektrischen Signalen, die dem die Drosselklappe
verstellenden Stellmotor zugeführt werden. Die
Antriebsmaschine kann aber auch ein Dieselmotor oder ein
Elektromotor sein, wobei auch in diesem Fall der
Drehwinkelgeber elektrische Signale erzeugt, die,
entsprechend umgeformt, die Leistung der Antriebsmaschine
steuern. Der Drehwinkelgeber ist normalerweise über ein
Gaspedal betätigbar.
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch das
bevorzugt ausgewählte Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist
ein Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 umschließt einen Innenraum 6.
Das Gehäuse 2 ist topfförmig ausgebildet und besitzt einen
Zylinderbereich 2a und einen Stirnseitenbereich 2b. Der
Innenraum 6 wird in radialer Richtung vom Zylinderbereich 2a
und in axialer Richtung einerseits vom Stirnseitenbereich 2b
des Gehäuses 2 und andererseits von einem Kunststoffteil 10
umschlossen bzw. abgeschlossen. Als Werkstoff für das
Kunststoffteil 10 kann jeder leicht formbare und elektrisch
nichtleitende Werkstoff verwendet werden. Das Kunststoffteil
10 hat eine dem Innenraum 6 zugewandte Stirnseite 11. Zur
Verbesserung der Dichtheit des Innenraums 6 gegenüber der
Umgebung ist zwischen dem Kunststoffteil 10 und dem
Zylinderbereich 2a des Gehäuses 2 eine Dichtung 8
vorgesehen. An das Kunststoffteil 10 können Rastzungen
angeformt sein, die in am Gehäuse 2 vorgesehene
Rastvertiefungen eingreifen können. Dies ermöglicht eine
einfache Rastverbindung des Kunstoffteils 10 mit dem Gehäuse
2 ohne jegliches Schrauben. Im montierten Zustand bildet das
Kunststoffteil 10 einen Bestandteil des Gehäuses 2. Im
Stirnseitenbereich 2b des Gehäuses 2 ist eine Öffnung 12
vorgesehen. Durch die Öffnung 12 erstreckt sich ein im
wesentlichen zylindrisches Teil 14. Das zylindrische Teil 14
ist in Form einer Drehwelle ausgebildet. Das zylindrische
Teil 14 hat ein in den Innenraum 6 ragendes erstes Ende 16,
ein durch die Öffnung 12 sich erstreckendes Mittelteil 17
und ein nach außen weisendes zweites Ende 18. Das
zylindrische Teil 14 ist in der Öffnung 12 um eine Drehachse
19 schwenkbar bzw. drehbar gelagert.
Ein Sensor 20 ist ein wesentlicher Bestandteil des
Drehwinkelgebers. Der Sensor 20 umfaßt ein erstes Sensorteil
21 und ein zweites Sensorteil 22. Das erste Sensorteil 21
ist ein Bestandteil des Kunststoffteils 10. Das erste
Sensorteil 21 ist über das Kunststoffteil 10 drehfest mit
dem Gehäuse 2 verbunden. Das zweite Sensorteil 22 ist mit
dem zylindrischen Teil 14 drehfest verbunden bzw. an das
zylindrische Teil 14 drehfest angeformt oder zusammen mit
dem zylindrischen Teil 14 einstückig ausgeführt. Das zweite
Sensorteil 22 ist zusammen mit dem zylindrischen Teil 14
gegenüber dem Gehäuse 2 und damit gegenüber dem ersten
Sensorteil 21 um die Drehachse 19 um einen bestimmten
Drehwinkel schwenkbar gelagert.
Auf der dem Innenraum 6 zugewandten Stirnseite 11 des
Kunststoffteils 10 ist eine als Kontaktbahn 24 dienende
elektrisch leitende Widerstandsbahn aufgedruckt. Die
Kontaktbahn 24 hat eine sehr geringe Dicke. Zwecks besserer
Übersichtlichkeit wurde die Dicke der Kontaktbahn 24 in der
Zeichnung stark überhöht gezeichnet. Die Fig. 1 zeigt das
Kunststoffteil 10 und die Kontaktbahn 24 im Querschnitt.
An dem zweiten Sensorteil 22 befindet sich eine
Kontaktstelle 26. Die Kontaktstelle 26 ist beispielsweise
als elektrischer Schleifer ausgebildet. Die Kontaktstelle 26
des zweiten Sensorteils 22 steht zumindest zeitweise,
abhängig von der relativen Lage des ersten Sensorteils 21
gegenüber dem zweiten Sensorteil 22, in elektrischer
Verbindung mit der Kontaktbahn 24 des ersten Sensorteils 21.
Mit dem zweiten Sensorteil 22 sind bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel noch drei weitere in Form von Schleifern
ausgebildete Kontaktstellen 26a, 26b, 26c verbunden. Die
weiteren Kontaktstellen 26a, 26b, 26c stehen in elektrischem
Kontakt mit weiteren auf der Stirnseite 11 des
Kunststoffteils 10 aufgedruckten Kontaktbahnen 24a, 24b,
24c. Die beiden Kontaktstellen 26, 26a sind beispielsweise
miteinander elektrisch verbunden.
Je nach relativem Drehwinkel des zweiten Sensorteils 22
gegenüber dem ersten Sensorteil 21 erhält man an weiter
hinten noch näher beschriebenen Steckkontakten 66f, 66f′
Sensorsignale. Diese Sensorsignale sind analog oder digital,
je nach Ausbildung der Kontaktbahnen 24, 24a, 24b, 24c bzw.
der Kontaktstellen 26, 26a, 26b, 26c. Es sind auch mehrere
redundante Sensorsignale erhältlich. Der Drehwinkelgeber
kann so ausgebildet sein, daß eines der Sensorsignale analog
(Potentiometer-Funktion) und ein anderes Sensorsignal digital
(Schalter-Funktion) ist.
Mit dem zylindrischen Teil 14 bzw. direkt mit dem zweiten
Sensorteil 22 ist ein Anlaufelement 29 verbunden. Und es ist
ein Anlaufelement 30 mit dem zweiten Sensorteil 22 oder mit
dem zylindrischen Teil 14 verbunden.
Die Fig. 2 zeigt eine stirnseitige Ansicht des für die
Beschreibung beispielhaft ausgewählten Drehwinkelgebers.
In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit
denselben Bezugszeichen versehen.
Der Drehwinkelgeber umfaßt ein Anlenkteil 33. Das Anlenkteil
33 ist beispielsweise über nicht dargestellte
Übertragungsmittel mit einem nicht dargestellten Gaspedal
verbunden. Durch Betätigung des Gaspedals kann das
Anlenkteil 33 um die Drehachse 19 verstellt werden. An das
Anlenkteil 33 ist ein etwas größerer Hebel 34 und ein etwas
kleinerer Hebel 36 angeformt (Fig. 2). Das Anlenkteil 33 ist
so geformt, daß, grob betrachtet, zwischen einem Axialteil
38 und einem Radialteil 39 unterschieden werden kann. Das
Radialteil 39 hat einen wesentlich größeren Durchmesser als
das Axialteil 38. Das Axialteil 38 erstreckt sich koaxial
zur Drehachse 19. In dem Axialteil 38 ist eine abgestuft
ausgeführte Bohrung 40 vorgesehen.
Das zweite Ende 18 des zylindrischen Teils 14 kann
aufgeteilt werden in einen ersten Bereich 41 mit relativ
glatter, zylindrischer Oberfläche und in einen ein Profil
aufweisenden zweiten Bereich 42. In Umfangsrichtung
betrachtet umfaßt das Profil im Bereich 42 Erhebungen und
Vertiefungen. Die Erhebungen und Vertiefungen im Bereich 42
verlaufen vorzugsweise parallel zur Drehachse 19 und sind
deshalb in der Fig. 1 als Striche parallel zur Drehachse
19 symbolhaft dargestellt.
Der Bereich 41 mit der zylindrischen Oberfläche hat einen
Durchmesser, der geringfügig größer als der Durchmesser der
Bohrung 40 ist. Wenn also das Axialteil 38 des Anlenkteils
33 so weit über das zweite Ende 18 des zylindrischen Teils
14 gesteckt ist, daß sich ein Teil des Bereichs 41 bzw. der
gesamte Bereich 41 mit der zylindrischen Oberfläche
innerhalb der Bohrung 40 des Anlenkteils 33 befindet, aber
der zweite Bereich 42 sich außerhalb der Bohrung 40
befindet, dann ist ein gegenseitiges Verdrehen des
Anlenkteils 33 gegenüber dem zylindrischen Teil 14 und damit
gegenüber dem zweiten Sensorteil 22 unter Aufbringung eines
bestimmten Drehmoments leicht möglich. Durch konstruktive
Wahl der Pressung zwischen dem zylindrischen Teil 14 im
Bereich 41 und der Bohrung 40 des Anlenkteils 33 kann das
für die Verdrehung gewünschte bzw. das für die Einstellung
des Drehwinkelgebers zweckmäßige Drehmoment gewählt werden.
Zur Verdrehung des Anlenkteils 33 gegenüber dem zweiten
Sensorteil 22 bzw. zur Einstellung des Drehwinkelgebers
befindet sich der Bereich 42 mit dem Profil außerhalb der
Bohrung 40 des Anlenkteils 33. Das Anlenkteil 33 befindet
sich bezüglich dem zweiten Sensorteil 22 in einer Stellung,
die als erste Position bezeichnet werden kann.
Die Erhebungen im Bereich 42 des Profils des zylindrischen
Teils 14 erheben sich über den Durchmesser des Bereichs 41
der zylindrischen Oberfläche hinaus. Wenn nun das Anlenkteil
33 weiter in axialer Richtung, d. h. parallel zur Drehachse
19, relativ zu dem zylindrischen Teil 14 verschoben wird,
dann taucht auch der Bereich 42 mit dem Profil in die
Bohrung 40 des Anlenkteils 33 ein. Dies geschieht dadurch,
daß sich die Erhebungen des Profils im Bereich 42 in die
Umfangswandung der Bohrung 40 eingraben. Dies ist leicht
möglich, wenn das Anlenkteil 33 zumindest im Bereich der
Bohrung 40 aus relativ weichem bzw. plastisch oder elastisch
verformbarem Material besteht, wie es bei Verwendung von
gebräuchlichem Kunststoff der Fall ist. Der Bereich 42 mit
den Erhebungen sollte härter sein als der Teil der Bohrung
40, in den sich die Erhebungen eingraben sollen. Nach dem
achsparallelen Verschieben des Anlenkteils 33 gegenüber dem
zweiten Sensorteil 22, befindet sich das Anlenkteil 33
bezüglich dem zweiten Sensorteil 22 in einer Stellung, die
als zweite Position bezeichnet werden kann.
Es ist aber auch möglich, den Bereich der Bohrung 40 des
Anlenkteils 33, in den der Bereich 42 mit dem Profil
eintaucht, ebenfalls mit einem entsprechend passenden Profil
zu versehen. In diesem Fall greift das Profil am
zylindrischen Teil 14 in das Profil am Anlenkteil 33, und
das Anlenkteil 33 kann auch im Bereich der Bohrung 40 aus
relativ hartem Material bestehen.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Profil mit den
Erhebungen nicht am zylindrischen Teil 14, sondern
statt dessen am Anlenkteil 33 vorzusehen. Bei dieser
Ausführungsvariante graben sich die Erhebungen des
Anlenkteils 33 bei der Montage nach dem Einstellen des
Sensors in das zylindrische Teil 14 ein.
Beim fertig eingestellten und fertig montierten
Drehwinkelgeber (zweite Position) besteht eine
formschlüssige Verbindung aller Elemente. Das Anlenkteil 33
ist formschlüssig mit dem Sensorteil 22 verbunden. Dazu sind
keine Schrauben oder sonstige Befestigungselemente
erforderlich. Auch sind keine Sicherungselemente notwendig.
Durch die Pressung und Reibung zwischen dem zylindrischen
Teil 14 im Bereich 41 bzw. 42 und der Bohrung 40 des
Anlenkteils 33 ist bereits dafür gesorgt, daß das Anlenkteil
33 auf dem zylindrischen Teil 14 in seiner vorgesehenen
Position festgehalten wird.
Im Bereich des zweiten Endes 18 des zylindrischen Teils 14
kann ein Einstich mit einem relativ kleinen Durchmesser
vorgesehen werden. Dieser Durchmesser ist vorzugsweise
kleiner als der Durchmesser der Bereiche 41 und 42. Beim
Aufstecken des aus vorzugsweise weichelastischem Material
bestehenden Anlenkteils 33 auf das zweite Ende 18 des
zylindrischen Teils 14 drückt das Anlenkteil 33 radial auf
das zweite Ende 18 und verdrängt damit einen Teil seines
Werkstoffs in diesen Einstich, so daß durch diese
zusätzliche Maßnahme ein ungewolltes Herunterfallen des
Anlenkteils 33 von dem zylindrischen Teil 14 zusätzlich
verhindert wird. Durch den Einstich im Bereich des zweiten
Endes 18 bildet sich eine Schnappeinrichtung 46. Die
Schnappeinrichtung 46 wird beispielsweise am Übergang des
zweiten Endes 18 in das Mittelteil 17 des zylindrischen
Teils 14 vorgesehen, kann aber auch in jedem anderen Bereich
des zweiten Endes 18, das von der Bohrung 40 des Anlenkteils
33 überdeckt wird, vorgesehen sein. Die Schnappeinrichtung
46 kann durch Vorsehen von an der Bohrung 40 nach innen
vorstehendes, in den Einstich eintauchendes Material noch
verbessert werden.
Zur Bildung der Schnappeinrichtung 46 ist es aber auch
möglich, am zylindrischen Teil 14 eine umlaufende Erhebung
vorzusehen, die in einen im Bereich der Bohrung 40
vorgesehenen Einstich eingreift. Da dies eine einfache
Umkehrung des bildlich dargestellten Beispiels ist, ist eine
zusätzliche bildliche Darstellung nicht erforderlich.
Die Schnappeinrichtung 46 ist nicht immer zwingend
erforderlich, verbessert jedoch den Drehwinkelgeber
zusätzlich.
An der vom Mittelteil 17 abgewandten Stirnseite des zweiten
Endes 18 des mit dem Sensorteil 22 verbundenen zylindrischen
Teils 14 ist ein Schlüsselprofil 48 angeformt. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schlüsselprofil 48
ein quer verlaufender Schlitz, in den als Werkzeug ein
Schraubendreher eingreifen kann. Während das zweite Ende 18
nur teilweise in die Bohrung 40 gesteckt ist (erste
Position), kann über das Schlüsselprofil 48 das zylindrische
Teil 14 und damit das zweite Sensorteil 22 relativ zum
Anlenkteil 33 verdreht werden, indem beispielsweise mit
passendem Werkzeug das zylindrische Teil 14 festgehalten und
das Anlenkteil 33 gedreht wird, oder es kann das Anlenkteil
33 festgehalten und das zylindrische Teil 14 verdreht
werden. Ist das Anlenkteil 33 vollständig über das zweite
Ende 18 gesteckt (zweite Position), dann ist ein Verdrehen
nicht mehr möglich. Befindet sich nur der Bereich 41
innerhalb der Bohrung 40 (erste Position), dann ist ein
relatives Verdrehen möglich, und befindet sich der zweite
Bereich 42 mit seinem Profil innerhalb der Bohrung 40
(zweite Position), dann ist ein relatives Verdrehen der
beiden Teile 14, 33 mit normalen Mitteln nicht möglich. Zur
Drehfixierung der beiden Teile 14, 33 zueinander spielt es
keine Rolle, ob dabei der erste Bereich 41 des zylindrischen
Teils 14 axial über die Bohrung 40 hinausragt. Die Fig. 1
zeigt den Drehwinkelgeber in der zweiten Position.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ragt das
Axialteil 38 des Anlenkteils 33 in axialer Richtung über das
zylindrische Teil 14 hinaus. In diesem Bereich kann die
Bohrung 40 mit einer Vergußmasse 50 verschlossen sein. Dies
verhindert jeden eventuellen unzulässigen Versuch, das
Anlenkteil 33 gegenüber dem zweiten Sensorteil 22 zu
verdrehen und damit die Einstellung des Drehwinkelgebers
unzulässig zu verändern. In dem das zylindrische Teil 14
überragenden Bereich des Anlenkteils 33 kann die Bohrung 40
mit einer Verengung ausgeführt sein, was ein Herausfallen
der Vergußmasse 50 aus der Bohrung 40 verhindert.
Der Drehwinkelgeber umfaßt eine Rückstelleinrichtung 56. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die
Rückstelleinrichtung 56 von einer Rückstellfeder gebildet.
Ein Ende 56a der Rückstellfeder greift an dem Gehäuse 2 an
und das jeweils andere Ende 56b der Rückstellfeder wirkt auf
das Anlenkteil 33 (Fig. 2). Die Rückstelleinrichtung 56
wirkt, bezogen auf die in der Fig. 2 dargestellte Ansicht,
im Uhrzeigersinn auf das Anlenkteil 33. Begrenzt wird die
Bewegung des Anlenkteil 33 im Uhrzeigersinn dadurch, daß der
kleinere Hebel 36 des Anlenkteils 33 an einem an dem Gehäuse
2 vorgesehenen ersten Gehäuseanschlag 61 zur Anlage kommt.
Die Rückstelleinrichtung 56 kann auch mehrere
Rückstellfedern umfassen, wobei diese Rückstellfedern so
stark ausgebildet sind, daß auch noch bei Bruch einer der
Rückstellfedern genügend Kraft zur sicheren Rückstellung des
Anlenkteils 33 gegen den ersten Gehäuseanschlag 61 vorhanden
ist.
Am Hebel 34 des Anlenkteils 33 gibt es eine Anlenkstelle 64.
An dieser Anlenkstelle 64 kann beispielsweise ein mit einem
Gaspedal verbundener, nicht dargestellter Bowdenzug
angreifen. Der Bowdenzug kann das Anlenkteil 33 entgegen dem
Uhrzeigersinn (Fig. 2) und entgegen der Rückstelleinrichtung
56 betätigen, bis der Hebel 34 an einem am Gehäuse 2
vorgesehenen zweiten Gehäuseanschlag 62 zur Anlage kommt.
Liegt das Anlenkteil 33 am ersten Gehäuseanschlag 61 an, so
kann dies als Ausgangsposition bezeichnet werden, wobei in
dieser Ausgangsposition das von dem Drehwinkelgeber
abgegebene Sensorsignal einen bestimmten Wert haben soll.
Diese Stellung des Anlenkteils 33 am ersten Gehäuseanschlag
61 entspricht normalerweise der Leerlaufstellung der
Antriebsmaschine. Häufig ist es gewünscht, daß in dieser
Ausgangsposition der Wert des Sensorsignals null ist. Liegt
das Anlenkteil 33 am zweiten Gehäuseanschlag 62 an, so ist
dies der maximale Schwenkwinkel des Sensors und entspricht
somit der Vollaststellung der Antriebsmaschine. Da die
Gehäuseanschläge 61, 62 direkt am Gehäuse angebracht bzw.
angeformt sind, können diese problemlos sehr massiv
ausgeführt sein.
Zum Einstellen des Drehwinkelgebers (Drehwinkelgeber ist in
der ersten Position) wird das Anlenkteil 33 gegen den ersten
Gehäuseanschlag 61 betätigt und das zweite Sensorteil 22 mit
Hilfe des passenden Werkzeugs so lange verstellt, bis an den
Steckkontakten 66f, 66f′ der gewünschte, dem Leerlauf
entsprechende Wert ansteht. Anschließend wird das Anlenkteil
33 entlang der Achse 19 nach links (bezogen auf Fig. 1)
gedrückt. Dabei stützt sich das Anlaufelement 30 am
Kunststoffteil 10 ab. Dadurch wird das Anlenkteil 33
gegenüber dem Sensorteil 22 von der ersten Position in die
zweite Position gebracht.
In das Kunststoffteil 10 (Fig. 1) ist eine elektrische
Leitung 66 eingegossen. Die Leitung 66 ist beispielsweise
ein Draht mit rechteckigem Querschnitt. Die elektrische
Leitung 66 erstreckt sich durch das Kunststoffteil 10 und
endet direkt an der dem Innenraum 6 zugewandten Stirnseite
11 des Kunststoffteils 10. Auf der Stirnseite 11 sind die
Kontaktbahnen 24, 24a, 24b, 24c aufgedruckt. Durch die
Drucktechnik kann den Kontaktbahnen jede beliebige Form
gegeben werden. Beispielsweise die Kontaktbahn 24 ist mit
der elektrischen Leitung 66 verbunden. Dies wird dadurch
hergestellt, daß der Kontaktbahn 24 drucktechnisch so eine
Form gegeben wird, daß die Kontaktbahn 24 das an der
Stirnseite 11 des Kunststoffteils 10 endende Ende der
elektrischen Leitung 66 überdeckt. Da die Kontaktbahn 24
drucktechnisch aufgebracht wird und somit sehr dünn ist, ist
es wichtig, daß das mit der Kontaktbahn 24 verbundene Ende
der elektrischen Leitung 66 direkt mit der Stirnseite 11 des
Kunststoffteils 10 endet. Die elektrische Leitung 66 darf
weder über die Stirnseite 11 hinaus ragen noch darf am Ende
der elektrischen Leitung 66 eine Vertiefung in der
Stirnseite 11 entstehen, weil in beiden Fällen ein sicheres
elektrisches Verbinden der Leitung 66 mit der Kontaktbahn 24
nicht gewährleistet wäre.
Die elektrische Leitung 66 ist in Teilbereiche 66a, 66b,
66c, 66d, 66e, 66f unterteilt (Fig. 1). Ausgehend von der
dem Innenraum 6 zugewandten Stirnseite 11 des
Kunststoffteils 10 erstreckt sich der Teilbereich 66a der
elektrischen Leitung 66. In kurzem Abstand zur Stirnseite 11
ist die elektrische Leitung 66 im rechten Winkel abgeknickt.
Dort geht die Leitung 66 in den Teilbereich 66c über. Der
Teilbereich 66c verläuft im wesentlichen parallel zur dem
Innenraum 6 zugewandten Stirnseite 11 des Kunststoffteils
10. In gewissem Abstand zum ersten Leitungsknick ist die
Leitung 66 wiederum abgebogen und verläuft nun im
Teilbereich 66d wieder senkrecht zur Stirnseite 11. Nach
gewissem Abstand ist die Leitung 66 erneut abgeknickt und
geht somit in den Teilbereich 66e über. Der Teilbereich 66e
verläßt das Material des Kunststoffteils 10. Dort bildet die
Leitung 66 einen Steckkontakt 66f. Im ersten Teilbereich 66a
ist an die elektrische Leitung 66 eine Verdickung 66b
angeformt. Anstatt einer Verdickung kann auch eine
Einschnürung der Leitung 66 vorgesehen sein.
Der Abstand zwischen der Stirnseite 11 und dem Teilbereich
66c der Leitung 66 wird nachfolgend als Abstand a (Fig. 1)
bezeichnet. Der Abstand a ist so klein wie möglich gewählt.
Er ist aber mindestens so groß, daß eine einfache
Herstellungsweise gewährleistet ist. Da der Teilbereich 66a
der elektrischen Leitung 66 sehr kurz ist, ergibt auch eine
sehr unterschiedliche Wärmedehnung der elektrischen Leitung
66 und des Kunststoffteils 10 eine nur sehr geringe
unterschiedliche Längenausdehnung, so daß auch bei extremen
Temperaturänderungen die Leitung 66 weder zu weit aus der
Stirnseite 11 in den Innenraum 6 hineinragt, noch daß es
eine zu große Vertiefung in der Stirnseite 11 gibt. Somit
ist sichergestellt, daß die elektrische Leitung 66 unter
allen Umständen mit der Kontaktbahn 24 in guter elektrischer
Verbindung bleibt.
Die Verdickung 66b begünstigt zwar auch das Festhalten der
elektrischen Leitung 66 innerhalb des Kunststoffteils 10. Da
jedoch die Verdickung 66b fertigungstechnisch nicht beliebig
groß gemacht werden kann, ist das Festhalten durch die
Verdickung 66b nur begrenzt möglich, jedoch nicht
ausreichend. Die Verdickung 66b bzw. eine entsprechende
Einschnürung erleichtert die Herstellung des Kunststoffteils
10 mit der Leitung 66 wesentlich. Je nach Fertigungsmethode
kann auch auf die Verdickung 66b verzichtet werden.
Der Teilbereich 66d der Leitung 66 ist relativ lang. Dadurch
ergeben sich bei Temperaturänderungen relativ große
Unterschiede bei der Längenänderung zwischen dem
Kunststoffteil 10 und der Leitung 66 im Teilbereich 66d. Da
sich der Teilbereich 66c der Leitung 66 im wesentlichen
parallel zur Stirnseite 11 erstreckt, ist an dieser Stelle
eine Fixierung der Leitung 66 innerhalb des Kunststoffteils
10 sichergestellt. Wie beabsichtigt, hat dies zur Folge, daß
auch durch die relativ große Längenänderung der Leitung 66
im Teilbereichs 66d der Teilbereich 66a davon nicht
beeinflußt wird. Auch große extreme Temperaturänderungen und
damit große Ausdehnungsunterschiede zwischen dem
Kunststoffteil 10 und der Leitung 66 im Teilbereich 66d
können so gut wie nicht die Lage des Teilbereichs 66a
relativ zur Stirnseite 11 verändern. Durch den Teilbereich
66c ist die Leitung 66 quer zur Stirnseite 11 sehr exakt
fixiert. Die beispielhaft gezeigte zweimalige Abbiegung
zwischen dem Teilbereich 66a und dem Teilbereich 66d bildet
eine Dehnschleife 72. Diese Dehnschleife 72 hält die im
Teilbereich 66d hervorgerufene Längenänderung vom
Teilbereich 66a ab und sorgt dafür, daß die elektrische
Leitung 66 an der Stirnseite 11 weder heraustritt, noch daß
sich dort eine unzulässige Vertiefung bildet.
Das Kunststoffteil 10 bildet auch ein Steckverbindungsteil
74 einer Steckkupplung. Über die Steckkupplung ist ein nicht
dargestelltes Kabel mit dem Drehwinkelgeber verbunden, wobei
der Drehwinkelgeber über dieses Kabel Sensorsignale einem
nicht dargestellten Steuergerät zuführen kann.
In der Fig. 1 ist ein Abstand s eingetragen. Der Abstand s
markiert den Abstand zwischen dem Steckkontakt 66f und der
äußeren Oberfläche des Gehäuses 2. Da wegen der vorgegebenen
Größe der verwendeten Steckkupplung das Steckverbindungsteil
74 nicht beliebig klein gemacht werden kann, ergibt sich,
daß das Maß s eine bestimmte Größe nicht unterschreiten
kann, was bedeutet, daß der Teilbereich 66d eine bestimmte
Mindestgröße haben muß. Auch wenn der Teilbereich 66d noch
so groß gewählt wird, so kann sich dies jedoch wegen der
Dehnschleife 72 auch bei extremen Temperaturen nicht negativ
auf die Verbindung zwischen der elektrischen Leitung 66 und
der Kontaktbahn 74 auswirken.
Neben der Kontaktbahn 24 ist bei dem dargestellten
Drehwinkelgeber auch noch eine Kontaktbahn 24a und
entsprechend ein mit dem zweiten Sensorteil 22 verbundener
Schleifer 26a vorgesehen. Die Kontaktbahn 24a ist mit einer
elektrischen Leitung 66′ verbunden. Auch das einen
Steckkontakt 66f′ bildende Ende dieser Leitung 66′ muß von
der Oberfläche des Gehäuses 2 so weit entfernt sein, daß
auch hier eine Kontaktierung durch die beispielsweise
zweireihige Steckkupplung möglich ist. Auch in der Leitung
66′ ist eine Dehnschleife 72′ vorgesehen.
An das Gehäuse 2 ist ein Gehäusefuß 76 angeformt. Mit Hilfe
des Gehäusefußes 76 ist der Drehwinkelgeber über z. B.
Schrauben an einer vorgesehenen Unterlage standfest
befestigbar.
Dadurch daß die Verdrehung des Anlenkteils 33 in einer
Richtung durch den ersten Gehäuseanschlag 61 und in der
anderen Drehrichtung durch den zweiten Gehäuseanschlag 62
begrenzt wird, wird jene übermäßige Betätigungskraft von dem
zylindrischen Teil 14 und somit auch vom Sensor 20
ferngehalten.
Die Rückstellfeder der Rückstelleinrichtung 56 hat neben der
Aufgabe, das Anlenkteil 33 in seine Ausgangsposition zu
verstellen, auch noch die Aufgabe, über das Anlenkteil 33
das zylindrische Teil 14 mit geringer Kraft in axialer
Richtung zu beaufschlagen, so daß im Betriebszustand das
Anlaufelement 29 am Gehäuse 2 anliegt, wie es in der Fig. 1
dargestellt ist. Im normalen Betriebszustand ist das
Anlaufelement 30 ohne Berührung zu einem anderen Teil. Beim
axiale Aufdrücken das Anlenkteils 33 auf das zylindrische
Teil 14 sorgt das Anlaufelement 30 dafür, daß weder die
Schleifer 26, 26a, 26b, 26c noch andere Teile des
Drehwinkelgebers durch übermäßigen Druck beschädigt werden.
Das Steckverbindungsteil 74 ist Bestandteil einer
Steckkupplung, wobei der mit dem Steckverbindungsteil 74
zusammengesteckte andere Teil der Steckkupplung der
Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist.
Im Prinzip wäre es möglich, den mindestens einen
Steckkontakt 66f nicht, wie in der Fig. 1 dargestellt, quer
zur Drehachse 19 anzuordnen, sondern in gleicher Richtung,
d. h. parallel zur Drehachse 19 verlaufend vorzusehen. Dies
hätte jedoch den gewissen Nachteil, weil anschließend an das
Steckverbindungsteil 74 sich die Steckkupplung fortsetzt,
daß insgesamt ein sehr langes Gebilde entsteht, das bei den
meisten zur Verfügung stehenden Einbauräumen nicht
untergebracht werden kann. Dadurch, daß bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel das Steckverbindungsteil
74 der Steckkupplung quer zur Drehachse 19 verläuft und
somit auch das sich daran anschließende elektrische Kabel
quer zur Drehachse 19 angeschlossen ist, ergeben sich
erhebliche Vorteile bezüglich des notwendigen Einbauraums
für den Drehwinkelgeber. Die Dehnschleife 72 bzw. 72′
ermöglicht auf vorteilhafte Weise das Queranordnen des
Steckkontakts 66f bzw. 66f′, ohne daß dadurch die
elektrischische Zuverlässigkeit gemindert wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ragt ein
Ende des zylindrischen Teils 14 in die im Anlenkteil 33
vorgesehene Bohrung 40. Es ist aber auch möglich, durch
entsprechende Umkehr der bildlich dargestellten Anordnung,
eine entsprechende Bohrung im zylindrischen Teil 14
vorzusehen, wobei dann das Anlenkteil so ausgebildet ist,
daß bei dieser Variante ein zylindrischer Teil des
Anlenkteils in die im zylindrischen Teil 14 vorgesehene
Bohrung eingreift. Auch bei dieser Variante können, durch
axiales Verstellen des Anlenkteils 33 gegenüber dem
zylindrischen Teil 14, die beiden Teile von einer ersten
Position, in der beiden Teile 14, 33 gegeneinander verdreht
werden können, in eine zweite Position, in der diese
Verdrehung nicht möglich ist, verstellt werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann in der ersten
Position das Anlenkteil 33 gegenüber dem zylindrischen Teil
14 verdreht werden. Dies bewirkt eine Verdrehmöglichkeit und
damit Einstellmöglichkeit des Anlenkteils 33 gegenüber dem
zweiten Sensorteil 22. Eine gleiche Verdrehmöglichkeit wird
geschaffen, wenn die Verbindung zwischen dem zylindrischen
Teil 14 und dem zweiten Sensorteil 22 so ausgebildet wird,
daß die beiden Teile 14, 22 von einer ersten Position in
eine zweite Position verstellbar sind, wobei in der ersten
Position das zylindrische Teil 14 gegenüber dem zweiten
Sensorteil 22 verdrehbar ist und wobei in der zweiten
Position diese beiden Teile 14, 22 relativ zueinander
fixiert sind. In diesem Fall kann auf die Möglichkeit der
Einstellung zwischen dem Anlenkteil 33 und dem zylindrischen
Teil 14 verzichtet werden. Auch bei dieser
Ausführungsvariante ist in der ersten Position das
Anlenkteil 33 gegenüber dem zweiten Sensorteil 22
verdrehbar, so daß auch bei dieser Variante eine
Einstellbarkeit des Anlenkteils 33 gegenüber dem zweiten
Sensorteil 22 möglich ist.
Das Kunststoffteil 10, das erste Sensorteil 21, die
elektrischen Leitungen 66, 66′, die Steckkontakte 66f, 66f′
und das Steckverbindungsteil 74 bilden zusammen ein
gemeinsames, leicht herzustellendes, robustes, kompaktes,
integrierendes Sensor-Stecker-Bauteil 80. Dieses Bauteil 80
ist leicht zu handhaben und fast unverwüstlich. Es gibt
keine problematische Lötstelle und kein heraushängendes
empfindliches Kabel. Nach der Verbindung dieses Sensor-
Stecker-Bauteils 80 mit dem Gehäuse 2 erhält man einen
kompakten, robusten, leicht einstellbaren Drehwinkelgeber.
Der Drehwinkelgeber mit dem erfindungsgemäß ausgeführten
Sensor-Stecker-Bauteils 80 bietet die Möglichkeit zur
schnellen und einfachen Ankupplung und auch Abkupplung eines
weiterführenden, in der Zeichnung nicht dargestellten
Kabels. Wie die Fig. 1 zeigt, besteht das Sensor-Stecker-
Bauteil 80 im wesentlichen aus dem Kunststoffteil 10, dem
integrierten Sensorteil 21, der mindestens einen
elektrischen Leitung 66 und dem angeformten
Steckverbindungsteil 74, wobei das Kunststoffteil 10
verschiedene durch Vergießen zusammengeformte
Kunststoffpartien umfassen kann.
Claims (7)
1. Drehwinkelgeber zur Steuerung einer Antriebsmaschine,
mit einem ein erstes Sensorteil und ein zweites Sensorteil
umfassenden Sensor (20), wobei das erste Sensorteil feststehend
und das zweite Sensorteil gegenüber dem ersten Sensorteil um
eine Drehachse drehbar gelagert und über ein Anlenkteil
verstellbar ist und wobei das erste Sensorteil mit mindestens
einer Kontaktbahn versehen ist, die mit mindestens einer
elektrischen Leitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitung (66, 66′) zu einem Steckkontakt (66f, 66f′) eines im
wesentlichen starr mit dem ersten Sensorteil (21) verbundenen
Steckverbindungsteils (74) führt.
2. Drehwinkelgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Sensorteil (21) und das Steckverbindungsteil (74)
Bestandteile eines gemeinsamen Kunststoffteils (10) sind.
3. Drehwinkelgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Steckverbindungsteil (74) mehrere mit
der mindestens einen Kontaktbahn (24, 24a, 24b, 24c) verbundene
Steckkontakte (66f, 66f′) vorgesehen sind.
4. Drehwinkelgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der mindestens eine Steckkontakt (66f, 66f′)
im wesentlichen quer zur Drehachse (19) angeordnet ist.
5. Drehwinkelgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steckverbindungsteil (74) ein
Kupplungsgehäuse ist.
6. Drehwinkelgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Kontaktbahn (24, 24a, 24b, 24c)
und dem Steckkontakt (66f, 66f′) eine Dehneinrichtung (72)
vorgesehen ist.
7. Drehwinkelgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dehneinrichtung (72) in Form einer Dehnschleife (72)
ausgebildet ist.
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