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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zum Befestigen eines
Lenkwinkelsensors an einem Lenkrad, um die Lenkrichtung und den
Lenkwinkel eines Lenkrads zu detektieren, und spezieller eine Struktur
zum Befestigen eines Lenkwinkelsensors für ein Lenkrad, die hinsichtlich
des Nutzeffekts von Montage und Handhabung sowie der Wartungseigenschaften
verbessert ist.
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Wie
in 10 und 11 dargestellt
ist, wird zum Beispiel ein Lenkwinkelsensor zum Detektieren des
Drehwinkels eines Lenkrads so angeordnet, dass eine Lenkwinkel-Sensoreinheit 105 von
unten eingesetzt und in einen mit einer Vertiefung versehenen Sensor-Befestigungsabschnitt 106,
der in einem unteren Teil einer Säule 104 ausgebildet
ist, eingebaut wird. Ein Drehsignalhebel 101, ein Wischersteuer-Schalthebel 102 und
eine Steuersignal-Übertragungseinheit 103,
die eine Hebeleinheit bilden, sind an der Säule 104 befestigt.
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Die
Lenkwinkel-Sensoreinheit 105 weist in ihrem mittleren Teil
ein kreisrundes Loch 107 auf, durch das eine Lenkwelle
geführt
wird, um den Lenkwinkelsensor 105 an der Säule 104 zu
befestigen.
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Da
die vorgesehene Anordnung so ist, dass die Lenkwinkel-Sensoreinheit 105 mit
der durch sie hindurch geführten
Lenkwelle montiert wird, müssen das
Lenkrad und die Säule 104,
wenn in der Sensoreinheit eine Störung aufgetreten ist, jedoch
entfernt werden. Außerdem
muss im Fall eines mit Airbag versehenen Fahrzeugs ein Verbindungsstück für den Airbag
entfernt werden, so dass ein Funktionsrisiko zu befürchten ist.
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WO-A-9853275
offenbart einen kapazitiven Winkelsensor zur Verwendung mit einer
Kraftfahrzeuglenkung.
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Folglich
ist die Aufgabe der Erfindung die Bereitstellung einer Struktur
zum Befestigen eines Lenkwinkelsensors für ein Lenkrad, die sich hinsichtlich
des Nutzeffekts von Montage und Handhabung, der Wartungseigenschaften
und Betriebssicherheit auszeichnet.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, ist
die vorliegende Erfindung eine Struktur zum Befestigen eines Lenkwinkelsensors,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
einen Lenkwinkelsensor
zum Detektieren eines Lenkwinkels eines Lenkrades, der ein zu der
Außenseite
des Lenkwinkelsensors ausgestelltes erstes Zahnrad enthält;
eine
Säule,
an der eine ein Lenksignal übertragende Einheit
befestigt ist, wobei die das Lenksignal übertragende Einheit ein rotierendes
Zahnrad umfasst, das um eine Achse gedreht wird und zu der Außenseite
der das Lenksignal übertragenden
Einheit ausgestellt ist, um eine Lenkdrehung zu übertragen; und
ein mit
einer Vertiefung versehener Einbauabschnitt, der in einer Fläche der
Säule,
durch die die Achse nicht verläuft,
vorgesehen ist;
wobei, wenn der Lenkwinkelsensor in den mit
einer Vertiefung versehenen Einbauabschnitt eingesetzt und eingebaut
ist, das erste Zahnrad des Lenkwinkelsensors mit dem rotierenden
Zahnrad der das Lenksignal übertragenden
Einheit in Eingriff gebracht wird, so dass der Lenkwinkelsensor
den Lenkwinkel durch das rotierende Zahnrad der Säule detektiert.
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In
der Erfindung kann der Lenkwinkelsensor aus der Säule entnommen
werden, ohne die Säule und
der dergleichen aus der Lenkwelle zu entfernen, da der Lenkwinkelsensor
in den mit einer Vertiefung versehenen Einbauabschnitt von der seitlichen
Fläche
der Säule
eingesetzt wird, um ihn in der Säule
zu befestigen, auch wenn der Lenkwinkelsensor nachlässt, so
dass eine Wartung leichter gemacht wird. Außerdem ist es zum Zeitpunkt
des Einbaus des Lenkwinkelsensors nicht notwendig, den Lenkwinkelsensor
in die Lenkwelle einzubauen, so dass sich der Nutzeffekt von Montage
und Handhabung sowie die Betriebssicherheit wesentlich verbessern.
Außerdem kann
eine Wartung vorgenommen werden, auch wenn ein Verbindungsstück für den Airbag
nicht entfernt wird, so dass Betriebssicherheit gewährleistet werden
kann.
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Zusätzlich zu
dem oben erwähnten
Nutzen der Erfindung wird das Sensorteil durch ein Gehäusekörper geschützt, da
der in der rotierenden Scheibe ausgebildete Bereich zur Detektion
von Objekten in den Schlitz, der im Gehäuse des Lenkwinkelsensors ausgebildet
ist, eingesetzt wird.
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Des
Weiteren kann zusätzlich
zu dem oben erwähnten
Nutzen der Erfindung das Sensorteil geschützt werden, obwohl es aus dem
Gehäuse
hervorsteht, da dieses Sensorteil in die Säule eingesetzt wird.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand vor dem Befestigen
eines Lenkwinkelsensors in einer Lenksäule darstellt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem
der Lenkwinkelsensor in der Säule
befestigt worden ist;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des Lenkwinkelsensors;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem
ein Objektdetektionsabschnitt einer rotierenden Scheibe in einen
Schlitz eingetreten ist, der in einem Gehäuse des Lenkwinkelsensors ausgebildet
ist;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des Lenkwinkelsensors, die ein Beispiel
darstellt, bei dem ein Sensorteil aus dem Gehäuse hervorsteht;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem
das aus dem Gehäuse hervorstehende
Sensorteil an der unteren Seite des Objektdetektionsabschnitts der
rotierenden Scheibe angeordnet ist;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen eines Lenkwinkelsensors,
der ein magnetisches Zahnrad verwendet;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen des das magnetische
Zahnrad verwendenden Lenkwinkelsensors, die einen Zustand veranschaulicht,
bei dem ein oberes Gehäuse entfernt
ist;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen des Lenkwinkelsensors,
der das magnetische Zahnrad verwendet;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bevor
ein zugeordneter Lenkwinkelsensor von unten in die Säule eingebaut wird;
und
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem
der zugeordnete Lenkwinkelsensor von unten in die Säule eingebaut wird.
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Mit
Bezug jetzt auf die Zeichnungen wird eine ausführliche Beschreibung einer
speziellen Ausführung
nach der Erfindung gegeben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bevor
der Lenkwinkelsensor in der Säule
befestigt wird. 2 ist eine perspektivische Ansicht,
die einen Zustand darstellt, in dem der Lenkwinkelsensor in der
Säule befestigt
ist. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Lenkwinkelsensors. 4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem
ein Abschnitt, der einer Detektion unterzogen wird (anschließend als
Objektdetektionsabschnitt bezeichnet) einer rotierenden Scheibe
in einen Schlitz, der in einem Gehäuse des Lenkwinkelsensors ausgebildet
ist, gelegt wird. 5 ist eine perspektivische Ansicht
des Lenkwinkelsensors, die ein Beispiel darstellt, bei dem ein Sensorteil
aus dem Gehäuse
hervorsteht. 6 ist eine perspektivische Ansicht,
die einen Zustand darstellt, bei dem der aus dem Gehäuse hervorstehende Sensorteil
auf der unteren Seite des Objektdetektionsabschnitts der rotierenden
Scheibe angeordnet ist.
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Wie
in 1 dargestellt ist, ist die Struktur zum Befestigen
eines Lenkwinkelsensors entsprechend dieser Ausführung so angeordnet, dass der Lenkwinkelsensor 5 an
einer Säule 4 angebracht wird,
an der ein Drehsignalhebel 1, ein Wischersteuer-Schalthebel 2 und
eine Steuersignal-Übertragungseinheit 3,
die eine Hebeleinheit bilden, befestigt sind.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt ist, wird der
Drehsignalhebel 1 dadurch befestigt, dass er in eine Bohrung
zum Befestigen des Drehsignalhebels, die in einer Fläche auf
der rechten Seite der Säule 4 ausgebildet
ist, eingebaut wird. Der Wischersteuer- Schalthebel 2 wird dadurch
befestigt, dass er in einer Bohrung zum Befestigen des Wischersteuer-Schalthebels,
die in einer Fläche
auf der linken Seite der Säule 4 ausgebildet
ist, eingesetzt wird. Die Steuersignal-Übertragungseinheit 3 ist
an einem mittleren Abschnitt des Hauptkörpers der Säule 4 angeordnet.
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Obwohl
in dieser Ausführung
der Drehsignalhebel 1 auf der rechten Seite der Säule 4 und
der Wischersteuer-Schalthebel 2 auf der linken Seite der Säule 4 angeordnet
sind, soll angemerkt werden, dass im Fall eines Fahrzeugs mit Linkssteuerung
der Drehsignalhebel 1 auf der linken Seite der Säule 4 und
der Wischersteuer-Schalthebel 2 auf der rechten Seite der
Säule 4 angeordnet
sind.
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Die
Lenksignal-Übertragungseinheit 3 ist
so angebracht, dass Kabel zum Verbinden von verschiedenen, an einem
Lenkrad vorgesehenen Schalter und von auf der Karosserieseite vorgesehenen Ausrüstungsgegenständen in
einem ringförmigen Raumabschnitt,
der zwischen einem rotierenden Element und einem feststehenden Element
gebildet ist, spiralförmig
aufgenommen werden, und bei Drehung des Lenkrads die Kabel von einer
Umfangsfläche
des rotierenden Elements abgerollt oder um die Umfangsfläche des
rotierenden Elements aufgewickelt werden.
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Der
Lenkwinkelsensor 5 wird in einen mit einer Vertiefung versehenen
Einbauabschnitt 6, der in einer Seitenfläche der
Säule 4 ausgebildet
ist, von einer seitlichen Richtung der Säule 4, wie durch einen Pfeil
in 4 dargestellt, eingesetzt und eingebaut Gemäß 3 und 4 ist
der Lenkwinkelsensor 5 ein so genannter quer gerichteter
Typ, in dem das Sensorteil und eine Leiterplatte in einem Gehäusekörper 9 aufgenommen
sind, der durch ein oberes Gehäuse 7 und
ein unteres Gehäuse 8,
die eine flache Form haben, gebildet werden. In einer Vorderfläche dieses
Gehäusekörpers 9 ist
auf der Seite, von der der Gehäusekörper in
die Säule 4 eingesetzt wird,
ein Schlitz 10 als eine lang gestreckte Öffnung ausgebildet.
Eine flanschähnliche
Magnetscheibe 12 ist so angepasst, um in den Schlitz 10 eingeführt zu werden.
Die Magnetscheibe 12 ist in einem Stück mit dem unteren Ende des
ringförmigen
Verbindungsabschnitts 11 ausgebildet, der mit dem Drehelement
der Lenksignal-Übertragungseinheit 3 verbunden
ist und sich mit dem rotierenden Element dreht.
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Ein
Objektdetektionsabschnitt mit einem magnetischen Muster, bei dem
zum Beispiel der Objektdetektionsabschnitt abwechselnd mit einem
Nordpol und einem Südpol
magnetisiert wird, ist in dem Umfang der Magnetscheibe 12 ausgebildet.
Dieser Objektdetektionsabschnitt wird in den Schlitz 10 eingesetzt,
und ein magnetischer Sensor, der auf einer in dem Schlitz 10 angeordneten
Leiterplatte 35 montiert ist, detektiert die relative Dichte
von Magnetlinien, die von der magnetisierten Magnetscheibe 12 erzeugt werden.
Die detektierte relative Dichte der Magnetlinien wird einer Signalverarbeitung
unterzogen, um den Lenkwinkel des Lenkrades zu detektieren.
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Es
soll angemerkt werden, dass gemäß 3 in
einer hinteren Fläche
des Gehäusekörpers 9 eine
ausgehende Öffnung 15 ausgebildet
ist, um elektrische Drähte 14 mit
einem an ihren Spitzen versehenen Steckverbinder 13 von
der Leiterplatte an dem Gehäusekörper 9 nach
außen
zu führen.
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In
der oben beschriebenen Konstruktion kann der Lenkwinkelsensor 5 von
der Säule 4 entnommen
werden, ohne die Säule 4 und
dergleichen von der Lenkwelle zu entfernen, da der Lenkwinkelsensor 5 in
den mit einer Vertiefung versehenen Einbauabschnitt 6 von
der seitlichen Fläche
der Säule 4 eingesetzt
wird, um in der Säule 4 befestigt
zu werden, auch wenn der Lenkwinkelsensor 5 nachlässt, so
dass eine Wartung leichter gemacht wird. Außerdem ist es zum Zeitpunkt
des Einbaus des Lenkwinkelsensors 5 nicht notwendig, den
Lenkwinkelsensor 5 in die Lenkwelle einzubauen, so dass
sich der Nutzeffekt von Montage und Handhabung sowie die Betriebssicherheit
wesentlich verbessern. Außerdem kann
eine Wartung auch dann vorgenommen werden, wenn ein Verbindungsstück für den Airbag
nicht entfernt ist, so dass Betriebssicherheit gewährleistet werden
kann. Darüber
hinaus wird das Sensorteil durch den Gehäusekörper 9 geschützt, da
der in der Magnetscheibe 12 ausgebildete Objektdetektionsabschnitt
in den Schlitz 10, der im Gehäusekörper 9 des Lenkwinkelsensors 5 ausgebildet
ist, eingesetzt wird.
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5 und 6 zeigen
ein anderes Beispiel des Lenkwinkelsensors nach der vorliegenden
Erfindung. Dieser Lenkwinkelsensor 21 ist ein so genannter
vertikaler Typ, bei dem die Leiterplatte in einem Gehäusekörper 24 aufgenommen
wird, der durch ein in vertikaler Richtung lang gestrecktes, unteres
Gehäuse 22 und
ein als Abdeckung funktionierendes oberes Gehäuse 23 gebildet wird.
Ein Sensorteil 25 steht in horizontaler Richtung von der
vorderen Fläche
des Gehäusekörpers 24 auf
der Seite hervor, von der der Gehäusekörper 24 in die Säule 4 eingesetzt wird.
Das Sensorteil 25 ist an einer oberen oder unteren Seite
der Magnetscheibe 12 derart angeordnet, dass er dem auf
der Magnetscheibe 12 ausgebildeten magnetischen Muster
gegenüber
liegt.
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Es
soll angemerkt werden, dass die ausgehende Öffnung 15 zum Herausführen der
elektrischen Drähte 14 mit
dem an ihren Spitzen vorgesehenen Steckverbinder 13 aus
der Leiterplatte nach außen
an den Gehäusekörper 24 in
der hinteren Fläche
des Gehäusekörpers 24 ausgebildet
ist.
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Obwohl
das Sensorteil 25 aus dem Gehäusekörper 9 hervorsteht,
kann es entsprechend dieses Lenkwinkelsensors 21 geschützt werden,
da dieses Sensorteil 25 in die Säule 4 eingesetzt ist.
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Die 7 und 9 zeigen
ein weiteres Beispiel des Lenkwellensensors. Dieser Lenkwellensensor 31 ist
ein Sensor des in 3 dargestellten, quer gerichteten
Typs. Eine Leiterplatte 35, ein an der Leiterplatte 35 drehbar
vorgesehenes Verbindungszahnrad 36a und ein magnetisches
Zahnrad 36b sind in einem Gehäusekörper 34 aufgenommen,
das durch ein oberes Gehäuse 32 und
ein unteres Gehäuse 33 gebildet
wird.
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Wie
in 7 gezeigt wird, ist auf der Leiterplatte 35 ein
Verbindungsstück 37 zum
Verbinden der Enden der elektrischen Drähte 14 mit dem an
ihren Spitzen vorgesehenen Steckverbinder 13 vorgesehen.
Als magnetisches Zahnrad 36b wird eines, in dem ein magnetisches
Material zu einer Zahnradform ausgebildet ist oder eines, in dem
ein Kunststoffmagnet zu einer Zahnradform ausgebildet ist, verwendet.
Das Verbindungszahnrad 36a ist so ausgeführt, um
mit dem rotierenden Zahnrad 39 in Eingriff gebracht zu
werden, das in einem Stück
mit dem unteren Ende eines Verbindungsabschnitts 38 ausgebildet
ist, um das rotierende Element der Steuersignal-Übertragungseinheit 3 zu
verbinden, und überträgt die Drehung
des rotierenden Zahnrades 39 auf das magnetische Zahnrad 36b.
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In
diesem Getriebemechanismus wird ein Untersetzungsgetriebe eingesetzt,
um die Drehung des Lenkrades innerhalb einer Drehung des magnetischen
Zahnrades 36b zu detektieren, das heißt, die maximale Drehgröße des Lenkrades
ist durch eine Drehung des magnetischen Zahnrades 36b definiert. Zum
Beispiel macht in einem Kraftfahrzeug das Lenkrad insgesamt vier
Umdrehungen, weil das Lenkrad jeweils für die linken und rechten Drehungen zwei
Umdrehungen erfährt.
Folglich wird das magnetische Zahnrad 36b verzögert, so
dass es eine Umdrehung erfährt,
wenn das Lenkrad vier Umdrehungen macht. Zu diesem Zeitpunkt kann
im Untersetzungsgetriebe eine beliebige Anzahl von Zahnrädern verwendet
werden. Außerdem
ist ein willkürliches Untersetzungsverhältnis nicht
festgelegt und kann willkürlich
eingestellt werden.
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Der
Objektdetektionsabschnitt, der das magnetische Muster aufweist,
bei dem er zum Beispiel abwechselnd mit einem Nordpol und einem
Südpol magnetisiert
wird, ist in dem magnetischen Zahnrad 36b ausgebildet,
wobei die relative Dichte der von dem magnetischen Zahnrad 36b erzeugten
Magnetlinien durch den magnetischen Sensor, der auf der Leiterplatte 35 befestigt
ist, detektiert wird und einer Signalverarbeitung unterzogen wird,
um den Lenkwinkel des Lenkrades zu detektieren.
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Obwohl
oben eine Beschreibung von einer Ausführung gegeben wurde, ist die
Erfindung nicht auf diese beschränkt,
und es sind verschiedene Modifizierungen möglich, ohne von dem Hauptinhalt
der Erfindung abzuweichen.
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Wenn
zum Beispiel in dem in 8 und 9 dargestellten
magnetischen Zahnrad 36b ein Schlitz ausgebildet ist, kann
der Lenkwinkel des Lenkrades optisch erfasst werden.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, kann der Lenkwinkelsensor
erfindungsgemäß aus der
Säule entnommen
werden, ohne die Säule
und dergleichen aus der Lenkwelle zu entfernen, da der Lenkwinkelsensor
in den mit einer Vertiefung versehenen Einbauabschnitt von der seitlichen Fläche der
Säule eingesetzt
wird, um in der Säule
befestigt zu werden auch wenn der Lenkwinkelsensor nachlässt, so
dass eine Wartung leichter gemacht wird. Außerdem ist es zum Zeitpunkt
des Einbaus des Lenkwinkelsensors nicht notwendig, den Lenkwinkelsensor 5 in
die Lenkwelle einzubauen, so dass sich der Nutzeffekt von Montage
und Handhabung sowie die Betriebssicherheit wesentlich verbessern. Außerdem kann
eine Wartung durchgeführt
werden, auch wenn das Verbindungsstück für einen Airbag nicht entfernt
wird, so dass Betriebssicherheit gewährleistet werden kann.
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Außerdem kann
das Sensorteil erfindungsgemäß durch
einen Gehäusekörper geschützt werden,
da der in der rotierenden Scheibe ausgebildete Objektdetektionsabschnitt
in den Schlitz, der im Gehäuse
des Lenkwinkelsensors ausgebildet ist, eingesetzt wird.
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Des
Weiteren kann das Sensorteil, obwohl es aus dem Gehäuse hervorsteht,
erfindungsgemäß geschützt werden,
da dieses Sensorteil in die Lenksäule eintritt.