DE4431455A1 - Drehwinkelgeber zur Steuerung einer Antriebsmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

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.

Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung 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.