WO2008052915A1 - Lenkvorrichtung insbesondere eine elektrische servolenkvorrichtung (eps) mit wassereintrittserkennung - Google Patents

Lenkvorrichtung insbesondere eine elektrische servolenkvorrichtung (eps) mit wassereintrittserkennung Download PDF

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WO2008052915A1
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electrode
electrical
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Stefan FRÖHLICH
Arnulf Heilig
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Zf Lenksysteme Gmbh
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    • G01N27/08—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid which is flowing continuously
    • G01N27/10—Investigation or analysis specially adapted for controlling or monitoring operations or for signalling

Definitions

  • the present invention relates to a steering device, in particular an electric power steering device (EPS) for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • EPS electric power steering device
  • Steering devices are often formed with power assistance, which are referred to as power steering devices and are used in motor vehicles such as passenger cars or in commercial vehicles.
  • the type of assist power assistance may be differentiated into a hydraulic assist power which requires an external supply unit for the hydraulic fluid, and an assist electric power in which the servo action is generated with an electric motor.
  • the electric motor is designed as a motor unit arranged on the housing of the steering device, so that the motor unit is arranged, for example, parallel to the steering device. If a rotational steering movement is initiated by the driver via the steering axle, an axle linkage is moved translationally by the rotationally moved steering axle, the force conversion between the rotational movement and the translatory movement being converted by means of a pinion rack principle.
  • a generic steering device is known. This includes a steering member disposed in a rack housing and including a rack portion operatively connected to a vehicle steering wheel and a threaded spindle portion.
  • a spindle nut assembly in turn, is operatively connected to the threaded spindle portion of the steering member, and axial movement of the steering member as a result of rotation of the vehicle steering wheel is assisted by an electric motor operatively connected to the motor shaft via a pulley assembly to the spindle nut on the threaded spindle portion of the steering member.
  • the housing of the electric motor is flanged to the housing of the steering device, wherein the steering element is led out both left side and right side of the housing of the steering device to be connected to the wheels of the articulated axle of the motor vehicle.
  • the control of the electric motor by means of a likewise disclosed herein control unit, which is connected to a torque sensor within the steering axis, and controls the electric motor with respect to the output torque and the direction of rotation.
  • Such steering devices are preferably installed in motor vehicles in the engine compartment, where they are exposed to significant loads.
  • the steering device In addition to a thermal load due to the engine heat, the steering device is exposed due to the bottom mounting method of heavy pollution, which due to rockfall and the like, the sealing elements, which in particular the moving parts that are led out of the housing, seal, can damage.
  • the guided out of the housing Achsanlenkept are sealed by means of cuffs, which can also be damaged. If the sealing devices are damaged, water may enter the housing of the steering device, and in particular into the motor housing of the motor unit penetration. A penetration of water into the respective housing can lead to premature failure of the steering device, so that very expensive repairs are necessary.
  • the invention includes the technical teaching that the steering device has an electrical sensor device for detecting water entry, in order to enable the output of an electrical signal when water enters.
  • the steering device has a motor unit arranged on the housing, wherein the electrical sensor device for water inlet detection is preferably arranged on the motor unit.
  • the sensor device at the geodetically lowest position of Overall device to arrange.
  • the electrical sensor device By means of the electrical sensor device, it is possible to give the driver or the on-board electrics of the motor vehicle a signal by means of a corresponding electrical interconnection that water has entered the steering device. Thus, the entry of water can be eliminated at an early stage, so that greater damage to the steering device can be avoided.
  • water entry detection is meant in the sense of the present invention, the recognition of incoming liquids, so that the scope of the present invention is not limited only to the entry of water.
  • Other liquids which cause possible damage within the steering device can also be detected by means of the electrical sensor device.
  • These fluids may be, for example, the radiator fluid, the brake fluid, oils and other consumables of a motor vehicle as well as liquids due to environmental influences.
  • the solution according to the invention offers the possibility that a system reaction can be triggered by a water entry detection before it comes to inadmissible operating states by the occurred water.
  • the realization is done according to the proposed solution by simple means and without the need for control devices or significant changes to the vehicle electronics.
  • the electrical sensor device has a sensor housing, in which an electrical contact in the form of an electrode is received, wherein the electrode is electrically insulated from the sensor housing by means of an insulator.
  • the Aufnahe the electrical sensor device in the motor housing can be done for example by a screw, so that the sensor housing is screwed into the opening in the motor housing and can be sealed.
  • the sensory side of the electrical sensor device protrudes into the interior of the motor housing, wherein the outside of the electrical contact of the electrode is led out.
  • the electrode is electrically insulated from the sensor housing and thus against the motor housing, wherein the insulator may for example consist of a plastic material or a ceramic.
  • an electrolyte-forming substance is arranged between the electrode and the sensor housing.
  • the electrolyte-forming substance may for example consist of NaCl, CuCl, KCl, etc.
  • Such substances form an electrolyte when in contact with water, which is characterized by a low electrical resistance.
  • these substances are electrically insulating, so that forms only with water contact the electrode with the sensor housing or the motor housing a kind of short circuit.
  • the electrical sensor device In the normal case, ie without water ingress, the electrical sensor device has a defined high-impedance resistor, and forms the normal state for the downstream detecting electrical system.
  • the electrolyte-forming substance is arranged annularly and concentrically distributed around the electrode.
  • the sensor housing forms a cup-shaped inner contour into which the electrode protrudes in the middle.
  • the electrolyte-forming substance is arranged on the outside, wherein this is again electrically insulated by means of an insulator against the electrode.
  • the sensor housing is electrically conductively screwed into the motor housing, so that the electrode assumes the ground potential of the motor housing at a water inlet.
  • the steering device has a torque sensor, which is electrically connected by means of a torque sensor supply.
  • the torque sensor supply has an electrical line with a positive voltage potential relative to the motor housing, wherein the electrode is connected to the electrical line.
  • two electrical lines extend between the torque sensor and the torque sensor supply, wherein one line has a positive voltage potential and the other line has a negative voltage potential.
  • the negative voltage potential forms the ground potential, which in turn rests on the motor housing and thus on the sensor housing.
  • the electrical resistance formed by the electrolyte-forming substance between the sensor housing and the electrode can be monitored by means of a peripheral electrical circuit.
  • the electrical connection of the sensor device is not limited to the electrical line between the torque sensor and the torque sensor supply, but the electrical sensor device downstream electrical system can also consist of a separate, specially designed electrical circuit which signals, for example, when water enters a signal to a central control unit and an entry can be made in a fault memory.
  • the motor unit has a motor housing, wherein the electrical control device is accommodated in the motor housing.
  • the recording of the electrical sensor device in the motor housing is provided in a breakthrough, wherein the breakthrough is arranged at the geodetically lowest position relative to the mounting position of the steering device in the motor vehicle.
  • the installation position of a generic steering device usually takes place in such a way that the motor housing forms the lowest position of the entire steering device.
  • Fig. 1 is a perspective view of a steering device with a
  • Fig. 2 is a cross-sectional view of a sensor device according to the present invention
  • Invention which is arranged in the motor housing of a motor unit, wherein the electrical connection of the sensor device is shown with an electrical line between a torque sensor and a torque sensor supply.
  • the steering device 1 shown in Fig. 1 is shown in perspective and consists essentially of a housing 10, on which a rotationally moving steering axle 11 is arranged, both right and left side a translationally moving Achsanlenkung 12 out of the housing 10 of the steering device 1 out extends.
  • the steering axle 11 is connected to the - not shown here - steering wheel of the motor vehicle, so that on the steering axis 11, the steering movement is initiated by means of a rotating axis in the steering device 1.
  • an elongated steering element which is connected in each case end to the Achsanschitch 12.
  • the steering unit forms on the side of the steering axle 11, a rack, so that these for the transmission of rotatory movement of the steering shaft 11 is in a translational movement of the steering element according to the principle of the pinion-rack connection with this in interaction.
  • the steering element has a spindle section, so that the spindle in the rotating spindle nut can be moved back and forth in a translatory manner by means of a spindle nut driven by the motor unit 14.
  • the motor unit 14 forms a steering force assistance to limit required steering forces in the steering axle 11.
  • a torque sensor 19 is arranged, which detects steering torque introduced by the steering axle 11.
  • the torque sensor 19 is connected to an electrical line 21, which leads to the motor unit 14.
  • the sensor device 13 is connected via a line connection 24 to the electrical line 21, so that an electrical signal detected by the sensor device 13 can be transmitted via the line connection 24 to the electrical line 21.
  • the sensor device 13 comprises a sensor housing 16, which is fastened in the motor housing 15 of the motor unit 14, for example by means of a screw connection.
  • the sensor housing 16 accommodates a centrally arranged electrode 17, around which an insulator 22 is arranged.
  • the electrode 17 is electrically insulated within the sensor housing 16.
  • Concentric with the annular insulator 22 is disposed an electrolyte-forming substance 18 which may be formed from a salt comprising a sodium chloride, a copper chloride, a potassium chloride, etc. Above the electrolyte-forming substance, the insulator and the electrode a Wasserammeiraum 23 is indicated schematically.
  • the electrolyte-forming substance 18 also comes into contact with the water. In this case, an electrolyte is formed and contacts the electrode 17 with the Sensor housing 16, and thus forms a low resistance compared to the dry normal state.
  • the electrode 17 is connected via a line connection 24 to an electrical line 21, wherein the electrical line 21 connects a torque sensor 19 and a torque sensor supply 20.
  • the electrical line 21 has a positive voltage potential in the normal state. However, if the electrode 17 is electrically connected to the motor housing 15 due to penetrating water and the resulting electrolyte formation within the sensor housing 16, the positive voltage potential of the electrical line 21 drops to the ground potential of the overall system. For a signal effect is possible, which is detectable by means of control electronics or the like.
  • the present invention provides a simple sensor device 13 which is robust against erroneous reactions and which, according to the present exemplary embodiment, is contacted with a torque sensor device comprising a torque sensor 19 and a torque sensor supply 20.
  • a torque sensor device is part of many steering devices, so that a separate electrical device for contacting the sensor device 13 and the electrode 17 is not necessary.
  • the present invention is not limited exclusively to the detection of a water inlet by means of a torque sensor device, but can also be done via an electrical connection provided specifically for the detection of water ingress.
  • the present invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung (1), insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) für ein Kraftfahrzeug, welche ein Gehäuse (10), eine Lenkachse (11) und zumindest eine Achsanlenkung (12) aufweist, wobei die Lenkvorrichtung (1) eine am Gehäuse (10) angeordnete Motoreinheit (14) mit Motorgehäuse (15) aufweist und wobei die Lenkvorrichtung (1) eine elektrische Sensoreinrichtung (13) zur Wassereintrittserkennung aufweist, die im Motorgehäuse (15) angeordnet ist. Damit wird eine Lenkvorrichtung (1) geschaffen, die ein frühzeitiges Erkennen eines Wassereintritts in das Gehäuse (10) der Lenkvorrichtung (1) und insbesondere in die Motoreinheit (14) ermöglicht.

Description

Lenkvorrichtung, insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) mit
Wassereintrittserkennung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Lenkvorrichtungen sind häufig mit Hilfskraftunterstützungen ausgebildet, welche als Servolenkvorrichtungen bezeichnet werden und in Kraftfahrzeugen wie Personenkraftwagen oder in Nutzfahrzeugen eingesetzt werden. Die Art der Hilfskraftunterstützung kann unterschieden werden in eine hydraulische Hilfskraftunterstützung, welche ein externes Versorgungsaggregat für das hydraulische Fluid erfordert, und in eine elektrische Hilfskraftunterstützung, bei der die Servowirkung mit einem Elektromotor erzeugt wird. Der Elektromotor ist als am Gehäuse der Lenkvorrichtung angeordnete Motoreinheit ausgebildet, so dass die Motoreinheit beispielsweise parallel zur Lenkvorrichtung angeordnet ist. Wird über die Lenkachse eine rotatorische Lenkbewegung seitens des Fahrers eingeleitet, so wird durch die rotatorisch bewegte Lenksachse eine Achsanlenkung translatorisch bewegt, wobei die Kraftumsetzung zwischen der Drehbewegung und der Translationsbewegung mittels eines Ritzel-Zahnstangenprinzips umgesetzt wird. Erst die translatorische Bewegung der Achsanlenkung wird häufig mit einer durch die Motoreinheit angetriebenen Kugelumlaufspindelmutter auf die Zahnstange übertragen, wobei diese neben einem Zahnstangenabschnitt einen Gewindespindelabschnitt umfasst. In der rotatorisch bewegten Längsachse sind darüber hinaus Drehmomentsensoren vorgesehen, welche als Signalgeber für die Lenkrichtung und das erforderliche Lenkmoment einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Motoreinheit dienen. Aus der WO 03/08 68 38 Al ist eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung bekannt. Diese umfasst ein Lenkelement, welches in einem Zahnstangengehäuse angeordnet ist und ein funktionsmäßig mit einem Fahrzeuglenkrad verbundenen Zahnstangenabschnitt und einen Gewindespindelabschnitt umfasst. Eine Spindelmutteranordnung steht wiederum funktionsmäßig mit dem Gewindespindelabschnitt des Lenkelementes in Wirkverbindung, und eine Axialbewegung des Lenkelementes in Folge einer Drehung des Fahrzeuglenkrades wird unterstützt durch einen Elektromotor, der mit der Motorwelle über eine Riemenscheibenanordnung funktionsmäßig mit der Spindelmutter auf dem Gewindespindelabschnitt des Lenkelementes verbunden ist.
Das Gehäuse des Elektromotors ist am Gehäuse der Lenkvorrichtung angeflanscht, wobei das Lenkelement sowohl linksseitig als auch rechtsseitig aus dem Gehäuse der Lenkvorrichtung herausgeführt ist, um mit den Rädern der angelenkten Achse des Kraftfahrzeuges verbunden zu werden. Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt mittels einer hierin ebenfalls offenbarten Steuereinheit, welche mit einem Drehmomentsensor innerhalb der Lenkachse verbunden ist, und den Elektromotor hinsichtlich des abgegebenen Drehmomentes sowie der Drehrichtung ansteuert.
Derartige Lenkvorrichtungen werden in von Kraftfahrzeugen vorzugsweise im Motorraum eingebaut, wo sie erheblichen Belastungen ausgesetzt sind. Neben einer thermischen Belastung aufgrund der Motorwärme ist die Lenkvorrichtung aufgrund der unterseitigen Einbauweise einer starken Verschmutzung ausgesetzt, wobei aufgrund von Steinschlag und ähnlichem die Dichtungselemente, welche insbesondere die bewegten Teile, die aus dem Gehäuse herausgeführt werden, abdichten, beschädigen können. Häufig sind die aus dem Gehäuse herausgeführten Achsanlenkungen mittels Manschetten abgedichtet, welche ebenfalls Beschädigungen erleiden können. Bei einer Beschädigung der Dichtungseinrichtungen kann Wasser in das Gehäuse der Lenkungseinrichtung, und insbesondere in das Motorgehäuse der Motoreinheit eindringen. Ein Eindringen von Wasser in die jeweiligen Gehäuse kann zu einem frühzeitigen Ausfall der Lenkvorrichtung führen, so dass sehr aufwendige Reparaturen notwendig sind. Häufig tritt eine Beschädigung der Dichtungseinrichtungen nicht sofort in Erscheinung, so dass erst lange nach einer Beschädigung und damit nach einem Wassereintritt in die Lenkvorrichtung der Fehler beispielsweise durch den Totalausfall der Lenkvorrichtung sowie der Hilfskraftunterstützung bemerkt wird. Gegenwärtig sind zwar Systeme entwickelt worden, die eingetretenes Wasser ablaufen lassen sollen. Solche Systeme weisen jedoch eine relativ lange Reaktionszeit auf. Der Anwender des Fahrzeugs wird darüber hinaus über den Fehler nicht informiert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung zu schaffen, die ein frühzeitiges Erkennen eines Wassereintritts in das Gehäuse der Lenkvorrichtung und insbesondere in die Motoreinheit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Lenkvorrichtung eine elektrische Sensoreinrichtung zur Wassereintrittserkennung aufweist, um bei Wassereintritt die Ausgabe eines elektrischen Signals zu ermöglichen.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass ein sofortiges Signal ausgegeben werden kann, wenn Wasser in die Lenkvorrichtung eingetreten ist. Die Lenkvorrichtung weist eine am Gehäuse angeordnete Motoreinheit auf, wobei die elektrische Sensoreinrichtung zur Wassereintrittserkennung vorzugsweise an der Motoreinheit angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Einbaulage der Lenkvorrichtung im Kraftfahrzeug ist es erforderlich, die Sensoreinrichtung an der geodätisch niedrigsten Position der Gesamtvorrichtung anzuordnen. Bei der Beschädigung einer Dichtungseinrichtung kann Wasser zwar in die Lenkvorrichtung eintreten, jedoch sammelt sich dieses an der niedrigsten Position innerhalb der Lenkvorrichtung, so dass aufgrund der Anordnung der elektrischen Sensoreinrichtung die angesammelte Wassermenge innerhalb des Gehäuses der Lenkvorrichtung unmittelbar erkannt werden kann. Durch die elektrische Sensoreinrichtung besteht die Möglichkeit, durch eine entsprechende elektrische Verschaltung dem Fahrer bzw. der Bordelektrik des Kraftfahrzeugs ein Signal zu geben, dass ein Wassereintritt in die Lenkvorrichtung stattgefunden hat. Somit kann bereits zu einem frühen Zeitpunkt der Wassereintritt beseitig werden, so dass eine größere Beschädigung der Lenkvorrichtung vermieden werden kann.
Mit einer Wassereintrittserkennung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung das Erkennen von eintretenden Flüssigkeiten gemeint, so dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht lediglich auf das Eintreten von Wasser begrenzt ist. Es können auch andere Flüssigkeiten, die mögliche Beschädigungen innerhalb der Lenkvorrichtung verursachen, mittels der elektrischen Sensoreinrichtung detektiert werden. Diese Flüssigkeiten könne beispielsweise die Kühlerflüssigkeit, die Bremsflüssigkeit, Öle und andere Betriebsstoffe eines Kraftfahrzeugs sowie Flüssigkeiten aufgrund von Umwelteinflüssen gemeint sein. Jedenfalls bietet die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit, dass durch eine Wassereintrittserkennung eine Systemreaktion ausgelöst werden kann, bevor es durch das eingetretene Wasser zu unzulässigen Betriebszuständen kommt. Die Realisierung geschieht gemäß der vorgeschlagenen Lösung durch einfache Mittel und ohne die Notwendigkeit von Steuergeräten oder wesentlichen Änderungen an der Fahrzeugelektronik. Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform weist die elektrische Sensoreinrichtung ein Sensorgehäuse auf, in welchem ein elektrischer Kontakt in Gestalt einer Elektrode aufgenommen ist, wobei die Elektrode gegen das Sensorgehäuse mittels eines Isolators elektrisch isoliert ist. Die Aufnahe der elektrischen Sensoreinrichtung im Motorgehäuse kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung erfolgen, so dass das Sensorgehäuse in den Durchbruch im Motorgehäuse einschraubbar ist und abgedichtet werden kann. Die sensierende Seite der elektrischen Sensoreinrichtung ragt dabei in den Innenraum des Motorgehäuses, wobei außenseitig der elektrische Kontakt der Elektrode herausgeführt wird. Die Elektrode ist gegen das Sensorgehäuse und damit gegen das Motorgehäuse elektrisch isoliert, wobei der Isolator beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder einer Keramik bestehen kann.
Vorteilhafterweise ist zwischen der Elektrode und dem Sensorgehäuse ein elektrolytbildender Stoff angeordnet. Bei Wassereintritt erzeugt der elektrolytbildende Stoff zwischen dem Sensorgehäuse und der Elektrode eine elektrische Leitfähigkeit. Der elektrolytbildende Stoff kann beispielsweise aus NaCl, CuCl, KCl, etc. bestehen. Derartige Stoffe bilden bei Wasserkontakt ein Elektrolyt, welches sich durch einen niedrigen elektrischen Widerstand auszeichnet. Im Trockenen Zustand sind diese Stoffe elektrisch isolierend, so dass erst bei Wasserkontakt die Elektrode mit dem Sensorgehäuse bzw. dem Motorgehäuse eine Art Kurzschluss bildet. Im Normalfall, d.h. ohne Wassereintritt, weist die elektrische Sensoreinrichtung einen definierten hochohmigen Widerstand auf, und bildet für die nachgeschaltete detektierende Elektrik den Normalzustand. Tritt nunmehr Wasser in das Gehäuse der Lenkvorrichtung ein, so kommen die obenstehend genannten Salze mit dem Wasser in Kontakt und bilden ein Elektrolyt. Erst dann verringert sich der elektrische Widerstand zwischen der Elektrode und dem Sensorgehäuse, so dass die nachgeschaltete Elektronik den Wassereintritt detektiert und eine entsprechende Meldung erfolgen kann. Damit ist die erfindungsgemäße Ausführung der elektrischen Sensoreinrichtung sehr robust gegen Fehlreaktionen. Der elektrolytbildende Stoff ist gemäß einer möglichen Ausführungsform der Sensoreinrichtung ringförmig und konzentrisch um die Elektrode verteilt angeordnet. Das Sensorgehäuse bildet eine topfförmige Innenkontur, in die die Elektrode mittig hineinragt. Somit ist außenseitig der elektrolytbildende Stoff angeordnet, wobei dieser nochmals mittels eines Isolators gegen die Elektrode elektrisch isoliert ist. Sammelt sich nunmehr Wasser innerhalb der topfförmigen Ausbildung des Sensorgehäuses, so kann es mit dem elektrolytbildenden Stoff zu einer Volumenzunahme kommen, und es entsteht eine elektrische Brücke zwischen der Elektrode und dem Sensorgehäuse. Der Isolator verliert somit seine Wirkung, und es kann zwischen der Elektrode und dem Sensorgehäuse ein Strom fließen. Das Sensorgehäuse ist elektrisch leitend im Motorgehäuse eingeschraubt, so dass die Elektrode das Massepotential des Motorgehäuses bei einem Wassereintritt annimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Lenkvorrichtung einen Drehmomentsensor auf, welcher mittels einer Drehmomentsensorversorgung elektrisch verbunden ist. Ferner weist die Drehmomentsensorversorgung eine elektrische Leitung mit einem positiven Spannungspotential gegenüber dem Motorgehäuse auf, wobei die Elektrode mit der elektrischen Leitung verbunden ist. Insgesamt erstrecken sich zwei elektrische Leitungen zwischen dem Drehmomentsensor und der Drehmomentsensorversorgung, wobei die eine Leitung ein positives Spannungspotential und die andere Leitung ein negatives Spannungspotential aufweist. Das negative Spannungspotential bildet das Massepotential, welches wiederum auch am Motorgehäuse und damit am Sensorgehäuse anliegt.
Tritt nun Wasser in das Gehäuse der Lenkvorrichtung ein und sammelt sich innerhalb der topfförmigen Ausbildung der Sensoreinrichtung, so kommt es zu einem sehr niederohmigen Widerstand zwischen der Elektrode und dem Sensorgehäuse und damit dem Motorgehäuse. Das im Normalzustand positive Spannungspotential der elektrischen Leitung zwischen dem Drehmomentsensor und der Drehmomentsensorversorgung nimmt daraufhin ebenfalls zumindest im Wesentlichen ein negatives Spannungspotential und damit das Massepotential des Gesamtsystems an. Die elektrische Steuereinrichtung des Drehmomentsensors bzw. der Drehmomentsensorversorgung kann aufgrund dieser elektrischen Änderung innerhalb der elektrischen Leitung eine Fehlermeldung ausgeben, so dass die elektrische Sensoreinrichtung eine nachgeschaltete Elektrik aufweist, die aus Standardkomponenten gebildet ist, die bei den meisten Lenkvorrichtungen ohnehin vorgesehen sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der durch den elektrolytbildenden Stoff gebildete elektrische Widerstand zwischen dem Sensorgehäuse und der Elektrode mittels einer peripheren elektrischen Schaltung überwachbar ist. Damit ist die elektrische Verbindung der Sensoreinrichtung nicht auf die elektrische Leitung zwischen dem Drehmomentsensor und der Drehmomentsensorversorgung beschränkt, sondern die der elektrischen Sensoreinrichtung nachgeschaltete Elektrik kann auch aus einer separaten, speziell ausgebildeten elektrischen Schaltung bestehen, welche beispielsweise bei Wassereintritt ein Signal an eine zentrale Steuereinheit meldet und ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Motoreinheit ein Motorgehäuse auf, wobei die elektrische Steuereinrichtung im Motorgehäuse aufgenommen ist. Die Aufnahme der elektrischen Sensoreinrichtung im Motorgehäuse ist in einem Durchbruch vorgesehen, wobei der Durchbruch an der im Verhältnis zur Einbaulage der Lenkvorrichtung im Kraftfahrzeug geodätisch niedrigsten Position angeordnet ist. Die Einbaulage einer gattungsgemäßen Lenkvorrichtung erfolgt meist derart, dass das Motorgehäuse die niedrigste Position der gesamten Lenkvorrichtung bildet. Somit ist es vorteilhaft, dass die elektrische Sensoreinrichtung an der Stelle im Motorgehäuse in einer Art Durchbruch eingesetzt wird, an der sich eingetretenes Wasser sammeln kann.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Lenkvorrichtung mit einer
Motoreinheit zur Hilfskraftunterstützung; und
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Sensoreinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, welche im Motorgehäuse einer Motoreinheit angeordnet ist, wobei die elektrische Verbindung der Sensoreinrichtung mit einer elektrischen Leitung zwischen einem Drehmomentsensor und einer Drehmomentsensorversorgung dargestellt ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Lenkvorrichtung 1 ist perspektivisch gezeigt und besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 10, an welchem eine rotatorisch bewegte Lenkachse 11 angeordnet ist, wobei sich sowohl rechtsseitig als auch linksseitig eine translatorisch bewegte Achsanlenkung 12 aus dem Gehäuse 10 der Lenkvorrichtung 1 heraus erstreckt. Die Lenkachse 11 ist mit dem - hier nicht weiter dargestellten - Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbunden, so dass über die Lenkachse 11 die Lenkbewegung mittels einer sich drehenden Achse in die Lenkvorrichtung 1 eingeleitet wird. Im Gehäuse 10 der Lenkvorrichtung 1 erstreckt sich ein länglich ausgebildetes Lenkelement, das jeweils endseitig mit den Achsanlenkungen 12 verbunden ist. Die Lenkeinheit bildet auf der Seite der Lenkachse 11 eine Zahnstange, so dass diese zur Übertragung der rotatorischen Bewegung der Lenkachse 11 in eine translatorische Bewegung des Lenkelementes nach dem Prinzip der Ritzel-Zahnstangenverbindung mit dieser in Wechselwirkung steht. Im Bereich der Motoreinheit 14 weist das Lenkelement einen Spindelabschnitt auf, so dass mittels einer durch die Motoreinheit 14 angetriebene Spindelmutter die Spindel in der rotierenden Spindelmutter translatorisch hin- und herbewegt werden kann. Somit bildet die Motoreinheit 14 eine Lenkkraftunterstützung, um erforderliche Lenkkräfte in der Lenkachse 11 zu begrenzen.
An der Lenkachse 11 ist ein Drehmomentsensor 19 angeordnet, welcher durch die Lenkachse 11 eingeleitete Lenkmomente detektiert. Der Drehmomentsensor 19 ist mit einer elektrische Leitung 21 verbunden, welche zur Motoreinheit 14 führt. Ferner ist die Sensoreinrichtung 13 über eine Leitungsverbindung 24 mit der elektrischen Leitung 21 verbunden, so dass ein von der Sensoreinrichtung 13 detektiertes elektrisches Signal über die Leitungsverbindung 24 zur elektrischen Leitung 21 übertragbar ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Motoreinheit 14 sowie der Sensoreinrichtung 13. Die Sensoreinrichtung 13 umfasst ein Sensorgehäuse 16, welcher beispielsweise mittels einer Schraub Verbindung im Motorgehäuse 15 der Motoreinheit 14 befestigt ist. Das Sensorgehäuse 16 nimmt eine zentrisch angeordnete Elektrode 17 auf, um die ein Isolator 22 angeordnet ist. Damit ist die Elektrode 17 innerhalb des Sensorgehäuses 16 elektrisch isoliert. Konzentrisch zum ringförmigen Isolator 22 ist ein elektrolytbildender Stoff 18 angeordnet, welcher aus einem Salz, umfassend ein Natriumchlorid, ein Kupferchlorid, ein Kaliumchlorid etc. gebildet sein kann. Oberhalb des elektrolytbildenden Stoffes, dem Isolator sowie der Elektrode ist ein Wassersammeiraum 23 schematisch angedeutet. Füllt sich der Wassersammeiraum 23 mit Wasser, so kommt auch der elektrolytbildende Stoff 18 mit dem Wasser in Kontakt. Dabei bildet sich ein Elektrolyt und kontaktiert die Elektrode 17 mit dem Sensorgehäuse 16, und bildet somit im Vergleich zum trockenen Normalzustand einen niederohmigen Widerstand.
Die Elektrode 17 ist über eine Leitungsverbindung 24 mit einer elektrischen Leitung 21 verbunden, wobei sich die elektrische Leitung 21 einen Drehmomentsensor 19 und eine Drehmomentsensorversorgung 20 verbindet. Die elektrische Leitung 21 weist im Normalzustand ein positives Spannungspotential auf. Wird jedoch die Elektrode 17 aufgrund von eindringendem Wasser und der damit verursachten Elektrolytbildung innerhalb des Sensorgehäuses 16 mit dem Motorgehäuse 15 elektrisch verbunden, so sinkt das positive Spannungspotential der elektrischen Leitung 21 auf das Massepotential des Gesamtsystems. Damit ist eine Signalwirkung möglich, welche mittels einer Steuerelektronik oder ähnlichem detektierbar ist.
Mit der vorliegenden Erfindung ist eine einfache und gegen Fehlreaktionen robuste Sensoreinrichtung 13 geschaffen, welche gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit einer Drehmomentsensoreinrichtung, umfassend einen Drehmomentsensor 19 sowie eine Drehmomentsensorversorgung 20, kontaktiert ist. Eine derartige Drehmomentsensoreinrichtung ist Bestandteil vieler Lenkvorrichtungen, so dass eine separate elektrische Einrichtung zur Kontaktierung der Sensoreinrichtung 13 bzw. der Elektrode 17 nicht notwendig ist. Jedoch beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf die Detektierung eines Wassereintritts mittels einer Drehmomentsensoreinrichtung, sondern kann auch über eine speziell zur Detektion von Wassereintritt vorgesehene elektrische Verschaltung erfolgen.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Bezugszeichenliste
Lenkvorrichtung
Gehäuse
Lenkachse
Achsanlenkung
S ensoreinrichtung
Motoreinheit
Motorgehäuse
Sensorgehäuse
Elektrode elektrolytbildender Stoff
Drehmomentsensor
Drehmomentsensorversorgung elektrische Leitung
Isolator
Wassersammeiraum
Leitungsverbindung

Claims

A n s p r ü c h e
1. Lenkvorrichtung (1), insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) für ein Kraftfahrzeug, welche ein Gehäuse (10), eine Lenkachse (11) und zumindest eine Achsanlenkung (12) aufweist, wobei die Lenkvorrichtung (1) eine am Gehäuse (10) angeordnete Motoreinheit (14) mit Motorgehäuse (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (1) eine elektrische Sensoreinrichtung (13) zur Wassereintrittserkennung aufweist, die im Motorgehäuse (15) angeordnet ist.
2. Lenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) ein Sensorgehäuse
(16) aufweist, in welchem ein elektrischer Kontakt in Gestalt einer Elektrode
(17) aufgenommen ist, wobei die Elektrode (17) gegen das Sensorgehäuse (16) mittels eines Isolators (22) elektrisch isoliert ist.
3. Lenkvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Elektrode (17) und dem Sensorgehäuse (16) ein elektrolytbildender Stoff (18) angeordnet ist.
4. Lenkvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wasserkontakt des elektrolytbildenden Stoffes (18) zwischen dem Sensorgehäuse (16) und der Elektrode (17) eine elektrische Leitfähigkeit erzeugbar ist.
5. Lenkvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (1) einen Drehmomentsensor (19) aufweist, welcher mittels einer Drehmomentsensorversorgung (20) elektrisch verbunden ist.
6. Lenkvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentsensorversorgung (20) wenigstens eine elektrische Leitung (21) mit einem positiven Spannungspotential gegenüber dem Motorgehäuse (15) aufweist, und die Elektrode (17) mit der elektrischen Leitung (21) verbunden ist.
7. Lenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (16) ein elektrisch negatives Massepotential aufweist, und das positive Spannungspotential der elektrischen Leitung (21) mittels der durch Wassereintritt erzeugbaren Leitfähigkeit zwischen dem Sensorgehäuse (16) und der Elektrode (17) auf das Massepotential des Motorgehäuses (15) legbar ist.
8. Lenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrolytbildende Stoff (18) konzentrisch um die Elektrode (17) ausgebildet ist, und der Isolator (22) konzentrisch zwischen dem elektrolytbildenden Stoff (18) und der Elektrode (17) angeordnet ist.
9. Lenkvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den elektrolytbildenden Stoff (18) gebildete elektrische Widerstand zwischen dem Sensorgehäuse (16) und der Elektrode (17) mittels einer peripheren elektrischen Schaltung überwacht ist.
10. Lenkvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Motorgehäuse (15) zur Aufnahme der elektrischen Sensoreinrichtung (13) ein Durchbruch vorgesehen ist, und der Durchbruch an der im Verhältnis zur Einbaulage der Lenkvorrichtung (1) im Kraftfahrzeug geodätisch niedrigsten Position angeordnet ist.
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