WO2021052657A1 - Lenkvorrichtung mit einer ableitstruktur zur ableitung einer elektrostatischen ladung - Google Patents

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WO2021052657A1
WO2021052657A1 PCT/EP2020/071000 EP2020071000W WO2021052657A1 WO 2021052657 A1 WO2021052657 A1 WO 2021052657A1 EP 2020071000 W EP2020071000 W EP 2020071000W WO 2021052657 A1 WO2021052657 A1 WO 2021052657A1
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WO
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steering
discharge
steering shaft
discharge electrode
sensor
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Application number
PCT/EP2020/071000
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Mueller
Paul Ahrenberg
Martin Ulrich Fischer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/06—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for removing electrostatic charges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/0215—Determination of steering angle by measuring on the steering column

Definitions

  • the invention relates to a steering device according to claim 1.
  • the invention relates to a steering system with such a steering device and a method for protecting a sensor unit of such a steering device.
  • steering systems for motor vehicles with steering sensors for determining a steering angle and / or a steering torque exerted on a steering shaft are known.
  • Such steering sensors generally include a sensor unit which is connected in a rotationally fixed manner to an output shaft of the steering shaft, and a magnet unit which interacts with the sensor unit and which is connected in a rotationally fixed manner to an input shaft of the steering shaft.
  • inductive steering sensors for determining a steering angle and / or a steering torque exerted on a steering shaft are known. Such steering sensors have been proposed, for example, in DE 199 41 464 A1 and / or DE 101 21 870 A1.
  • ESD protective diodes which derive occurring voltage pulses through electrostatic-specific discharges against a reference potential and thus protect the sensitive components.
  • EP 3 196 599 A1 for example.
  • the object of the invention is in particular to provide a steering device with improved properties with regard to a cost-efficient and / or space-efficient protective effect.
  • the object is achieved by the features of claims 1, 9 and 10, while advantageous designs and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • a steering device is proposed, with a steering shaft, in particular rotatably mounted about a steering axis, which defines a reference potential, with a sensor unit assigned to the steering shaft, which comprises at least one sensor connection contact with a first discharge electrode and is provided for detecting at least one piece of steering information, and with at least one discharge structure electrically connected to the steering shaft, which comprises at least one second discharge electrode assigned to the first discharge electrode and is provided for discharging an electrostatic charge, the first discharge electrode and the second discharge electrode being separated from one another by an air gap in such a way that, in particular for Protection of the sensor unit, in at least one, in particular electrostatic, discharge process an electrostatic charge is diverted from the sensor unit via the air gap and via the discharge structure to the steering shaft.
  • the electrostatic charge is diverted from the first diverting electrode via the air gap to the second diverting electrode and via the diverting structure against the reference potential.
  • the air gap defines a defined, minimum distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode, in particular such that the first discharge electrode, the air gap and the discharge structure form a predetermined discharge path for the electrostatic charge, in particular in the form of a spark gap.
  • a “steering device” should be understood to mean in particular at least one part, in particular a subassembly, of a steering system, in particular a vehicle and preferably a motor vehicle.
  • the steering device advantageously comprises a steering sensor which, in particular, comprises the sensor unit and an active unit, such as a magnet unit, that interacts with the sensor unit.
  • the steering device can comprise further components and / or assemblies, such as a steering gear housing with a receiving opening for at least partial receiving of the steering shaft and advantageously for at least partially receiving the steering sensor, at least one, in particular in the steering gear housing arranged and advantageously as Rack formed, steering control element and / or at least one, in particular connected via the steering shaft to the steering control element, steering handle.
  • the steering shaft is in particular formed in several parts and comprises at least one input shaft, preferably a steering spindle, and at least one output shaft, in particular a steering pinion, formed separately from the input shaft and rotatable in particular relative to the input shaft about the steering axis.
  • a “sensor unit” is to be understood as meaning in particular an electrical and / or electronic unit which forms at least part of a steering sensor and is provided in particular to interact with the active unit in order to use a rotation of the input shaft relative to the output shaft to provide at least one, in particular, to detect steering information that is correlated with an actuation of the steering handle.
  • the steering information is preferably a steering angle and / or a steering torque applied to the steering shaft, in particular by means of the steering handle.
  • the sensor unit advantageously comprises at least one sensor module, such as, for example, a sensor coil, a Hall sensor and / or a magnetoresistive sensor, and at least one sensor connection contact for making electrical contact with the Sensor module.
  • a “discharge structure” is to be understood in particular as an electrically conductive element which is provided to protect the sensor unit from discharging an electrostatic charge from the sensor connection contact and in particular the first discharge electrode against the reference potential.
  • the diverting structure is advantageously connected to the steering shaft with low electrical resistance.
  • the diverting structure can be connected to the steering shaft in a non-positive and / or positive manner, for example by means of a press connection and / or a caulking connection.
  • the diverting structure can also be connected to the steering shaft in a materially bonded manner, for example by means of an adhesive connection, a cast connection and / or a welded connection.
  • the diverting structure is given in one piece, for example as a single sheet metal and / or annular sheet, is formed.
  • “Provided” should be understood in particular to be specially designed and / or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • the air gap defines a defined, minimum distance between the first discharge electrode and the second discharge electrode, the distance at least 0.1 mm and advantageously at least 0.4 mm and / or at most 1 mm and advantageously is not more than 0.6 mm.
  • particularly effective protection of the sensor unit can be achieved, in particular also taking into account possible manufacturing tolerances and / or soiling.
  • a specific, maximum operating voltage can advantageously be achieved at the sensor connection contact.
  • a minimum distance between the first discharge electrode and the steering shaft is greater than a minimum distance from the second discharge electrode to the steering shaft.
  • the first discharge electrode and the second discharge electrode are in this case arranged at a distance from one another in at least one direction perpendicular to the steering shaft and / or in the radial direction with respect to the steering shaft.
  • the predetermined discharge path for the electrostatic charge in this case runs in particular towards at least in the area of the first discharge electrode and the second discharge electrode and / or in the area of the air gap in the radial direction.
  • the first discharge electrode and the second discharge electrode advantageously have the same height with respect to the steering shaft, in particular in the axial direction with respect to the steering shaft.
  • the first discharge electrode at least partially cover the discharge structure in at least one direction perpendicular to the steering shaft.
  • an advantageously compact steering device can be provided in particular in a direction parallel to the steering shaft and / or in the axial direction with respect to the steering shaft.
  • a minimal distance between the first discharge electrode and the steering shaft is equal to a minimum distance between the second discharge electrode and the steering shaft.
  • the first discharge electrode and the second discharge electrode in this case have the same distance from the steering shaft in at least one direction perpendicular to the steering shaft and / or in the radial direction relative to the steering shaft.
  • the first discharge electrode and the second discharge electrode are in this case, in particular, arranged at a distance from one another in at least one direction parallel to the steering shaft and / or in the axial direction with respect to the steering shaft.
  • the predetermined discharge path for the electrostatic charge runs in the axial direction in particular at least in the area of the first discharge electrode and the second discharge electrode and / or in the area of the air gap.
  • the discharge structure be stepped, in particular with at least one step.
  • the diverting structure comprises in particular a fastening section, which is provided in particular for fastening to the steering shaft, and a sensor section assigned to the sensor unit and advantageously at least substantially perpendicular to the fastening section.
  • the second discharge electrode is preferably arranged at an end of the sensor section facing away from the steering shaft.
  • the fastening section extends particularly advantageously starting from the sensor section in the direction of the output shaft and / or in the direction of the steering actuator.
  • the expression “at least substantially perpendicular” is intended to define in particular an alignment of a direction relative to a reference direction, the direction and the reference direction, especially viewed in a plane, at an angle between 82 ° and 98 °, advantageously between 85 ° and 95 ° and particularly preferably between 88 ° and 92 °. In this way, in particular, an advantageous connection can be realized between the discharge structure and the steering shaft.
  • the sensor unit can in particular include at least one, in particular separate, sensor support element for fastening the sensor module to the steering shaft.
  • the sensor support element can in particular have a sensor support section assigned to the sensor module, which is provided in particular for holding the sensor module, and a sensor fastening section assigned to the steering shaft, which is provided in particular for fastening to the Lenkwel le.
  • the discharge structure is designed as a sensor carrier and is provided for fastening the sensor unit to the steering shaft.
  • the diverting structure is provided in particular to absorb the weight force of the sensor unit at least partially and preferably to at least a large part and advantageously to introduce it into the steering shaft.
  • the sensor section of the discharge structure is preferably provided for holding the sensor module.
  • the sensor unit is particularly preferably attached to the steering shaft exclusively via the discharge structure.
  • the sensor unit and the discharge structure are advantageously electrically isolated from one another in this case.
  • the expression “at least a large part” is intended to mean in particular at least 55%, advantageously at least 75% and particularly advantageously at least 95%. In this way, a particularly compact steering device can in particular be provided.
  • an efficiency in particular a component efficiency, a space efficiency and / or a cost efficiency, can advantageously be further improved.
  • the sensor unit and / or the discharge structure could in particular be arranged and / or fastened to the input shaft. However, it is preferably proposed that the sensor unit and / or the discharge structure be arranged and / or attached to the output shaft.
  • the sensor units are advantageous and / or the discharge structure is arranged in the direction of the steering shaft at the level of the output shaft. In this way, an electrostatic charge can be diverted particularly advantageously.
  • a method for protecting a sensor unit of a steering device in particular the steering device already mentioned, is proposed, where a first discharge electrode of at least one sensor connection contact of the sensor unit through an air gap, in particular with a defined, minima len distance of at least 0.1 mm and / or at most 1 mm, is separated from a second discharge electrode of a discharge structure and in at least one, in particular special electrostatic, discharge process an electrostatic charge is discharged from the sensor unit via the air gap and via the discharge structure to the steering shaft.
  • the aforementioned advantages can be achieved.
  • a particularly cost-efficient and / or space-efficient protective effect can be achieved, wherein in particular an advantageous protection of the sensor unit against electrostatic discharges can be achieved.
  • expensive and / or bulky ESD protective diodes in particular can be dispensed with and, at the same time, a service life and / or durability of the steering device can be improved.
  • the steering device, the steering system and the method for protecting the sensor unit should not be limited to the application and implementation described above.
  • the steering device, the steering system and the method for protecting the sensor unit can have a number that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
  • Fig. 1 shows an exemplary steering system with a steering device in egg ner schematic representation
  • Fig. 2 shows a steering shaft of the steering device and a steering sensor of
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a further Lenkvorrich device with a steering shaft and a steering sensor with a sensor unit in a schematic sectional view.
  • FIG. 1 shows an exemplary steering system 36a in a schematic presen- tation.
  • the steering system 36a is designed as an electrically assisted steering system and accordingly has electrical power assistance 38a.
  • the steering system 36a is provided for use in a vehicle (not shown), in particular a motor vehicle.
  • the steering system 36a When installed, the steering system 36a has an operative connection with the vehicle wheels of the vehicle and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle.
  • the steering system 36a comprises a steering handle 40a, in the present case designed as a steering wheel as an example, for applying a manual steering torque and a steering gear 42a known per se, which is provided to convert a steering specification on the steering handle 40a into a steering movement of the vehicle wheels.
  • the steering gear 42a comprises a steering gear housing 44a and a steering control element 46a arranged in the steering gear housing 44a.
  • the steering system 36a comprises a steering device (cf. in particular also FIG. 2).
  • the steering device comprises a steering shaft 10a known per se.
  • the steering shaft 10a defines a reference potential.
  • the steering shaft 10a is rotatably mounted about a steering axis 48a.
  • the steering shaft 10a is at least at least essentially rotationally symmetrical to the steering axis 48a.
  • the steering shaft 10a connects the steering handle 40a to the steering gear 42a, in particular the steering actuator 46a, and is for this purpose in an assembled state at least partially inserted into a receiving opening 49a of the Lenkgetriebegephinu ses 44a.
  • the steering shaft 10a is constructed in several parts.
  • the steering shaft 10a comprises an input shaft 32a assigned to the steering handle 40a in the form of a steering spindle, an output shaft 34a assigned to the steering gear 42a and configured separately from the input shaft 32a in the form of a steering pinion and a torsion element (not shown), which is preferably configured as a torsion bar, which connects the input shaft 32a to the output shaft 34a.
  • a steering shaft in one piece.
  • the steering device comprises a steering sensor 50a.
  • the steering sensor 50a has an operative connection with the steering shaft 10a.
  • the Lenksen sensor 50a is arranged on the steering shaft 10a and engages around the steering shaft 10a in the circumferential direction.
  • the steering sensor 50a is designed, for example, as a magnetic steering sensor.
  • a steering sensor could also be designed as an inductive steering sensor or as an optical steering sensor.
  • the steering sensor 50a is provided to detect at least one steering information item, in particular one that is correlated with an actuation of the steering handle 40a, in particular a steering angle and / or a steering torque.
  • the steering sensor 50a is provided to detect the at least one piece of steering information on the basis of a rotation of the input shaft 32a relative to the output shaft 34a.
  • the steering sensor 50a comprises a sensor unit 12a and an active unit 52a which interacts with the sensor unit 12a and, in the present case, is designed in particular as a magnet unit.
  • the sensor unit 12a is assigned to the output shaft 34a and, in particular, is non-rotatably connected to the output shaft 34a.
  • the sensor unit 12a is arranged in the direction of the steering shaft 10a at the level of the output shaft 34a.
  • the active unit 52a is assigned to the input shaft 32a and, in particular, is non-rotatably connected to the input shaft 32a.
  • the active unit 52a is in the direction of the steering shaft 10a in the amount of Input shaft 32a arranged.
  • the active unit 52a is provided to provide a magnetic field
  • the sensor unit 12a is provided to detect the magnetic field and / or a change in the magnetic field as a function of a rotation of the input shaft 32a relative to the output shaft 34a.
  • the sensor unit 12a comprises at least one sensor module 54a.
  • the sensor module 54a is designed as a magnetoresistive sensor, for example.
  • the sensor unit 12a comprises at least one sensor connection contact 14a for making electrical contact with the sensor module 54a.
  • the sensor connection contact 14a is stepped with a step and has a first discharge electrode 16a at an end facing away from the sensor module 54a.
  • a sensor unit could also be assigned to an input shaft, while an active unit could be assigned to an output shaft.
  • a sensor unit could in principle also comprise a plurality of sensor modules and / or at least one sensor module that deviates from a magnetoresistive sensor.
  • the steering device further comprises an electrically conductive discharge structure 18a.
  • the discharge structure 18a consists of metal.
  • the discharge structure 18a is formed in one piece.
  • the diverting structure 18a in the present case is arranged on the output shaft 34a and is electrically connected to it.
  • the discharge structure 18a is connected to the output shaft 34a with low electrical resistance.
  • the discharge structure 18a is also arranged in the direction of the steering shaft 10a at the level of the output shaft 34a.
  • the discharge structure 18a is designed as a sensor carrier in the present case and is provided for fastening the sensor unit 12a to the steering shaft 10a, in particular the output shaft 34a.
  • a sensor unit could also be attached to a steering shaft separately from a discharge structure, for example by means of a separate sensor support element.
  • the diverting structure 18a is stepped and in the present case has exactly one step.
  • the diverting structure 18a has a the steering shaft 10a, in particular the output shaft 34a, associated fastening section 28a and one of the sensor unit 12a associated Sensorab section 30a.
  • the fastening section 28a extends in the direction of the steering shaft 10a and is provided for fastening to the output shaft 34a.
  • the sensor section 30a extends in the radial direction with respect to the steering shaft 10a and, in the present case, is provided in particular for holding the sensor unit 12a.
  • the sensor unit 12a and in particular the sensor module 54a is arranged on a side of the sensor section 30a facing the active unit 52a and / or the input shaft 32a.
  • the fastening section 28a is consequently arranged perpendicular to the sensor section 30a and in this case extends, starting from the sensor section 30a, in the direction of the output shaft 34a.
  • a discharge structure to an input shaft, in particular if a sensor unit is also connected to the input shaft.
  • a guide structure and a sensor unit could also be assigned to different shaft elements of a steering shaft.
  • the sensor unit could be arranged on an input shaft, for example, while a discharge structure could be arranged on an output shaft.
  • a discharge structure could in principle also have several steps or be flat.
  • the discharge structure 18a is provided to protect the sensor unit 12a from dissipating an electrostatic charge from the sensor connection contact 14a and in particular the first discharge electrode 16a against the reference potential defined in particular by the steering shaft 10a.
  • the discharge structure 18a comprises a second discharge electrode 20a assigned to the first discharge electrode 16a.
  • the second lead electrode 20a is arranged on an end of the sensor section 30a facing away from the steering shaft 10a and separated from the first lead electrode 16a by an air gap 22a.
  • the air gap 22a defines a defined, minimum distance between the first discharge electrode 16a and the second discharge electrode 20a, the distance being at least 0.1 mm and at most 1 mm.
  • the distance between the first lead electrode 16a and the second lead electrode 20a is approximately 0.5 mm.
  • the first discharge electrode 16a and the second discharge electrode 20a are separated from one another by the air gap 22a in such a way that, during at least one electrostatic discharge process, an electrostatic charge is generated from the sensor unit 12a via the air gap 22a and via the discharge structure 18a to the steering shaft 10a, in the present case in particular to Output shaft 34a derived.
  • the electrostatic charge is diverted from the first diverting electrode 16a via the air gap 22a to the second diverting electrode 20a and via the diverting structure 18a against the reference potential.
  • the first discharge electrode 16a, the air gap 22a and the discharge structure 18a form a predetermined discharge path for the electrostatic charge, in particular in the form of a spark gap, whereby in particular an advantageous protection of the sensor unit 12a against electrostatic discharges can be achieved.
  • Occurring voltage pulses are greatly reduced, since only the specific burning voltage for the air gap 22a is applied to the sensor connection contact 14a and a large part of the ESD energy dissipates in the predetermined discharge path and in particular in the spark gap.
  • first lead electrode 16a and the second lead electrode 20a are arranged relative to one another in this case such that a minimum distance 24a between the first lead electrode 16a and the steering shaft 10a is greater than a minimum distance 26a between the second lead electrode 20a and the steering shaft 10a.
  • the first discharge electrode 16a and the second discharge electrode 20a are arranged at a distance from one another in the radial direction with respect to the steering shaft 10a, so that the predetermined discharge path for the electrostatic charge in this case at least in the area of the first discharge electrode 16a and the second discharge electrode 20a and / or runs in the area of the air gap 22a in the radial direction.
  • first discharge electrode 16a is arranged in such a way that it covers the discharge structure 18a and in particular the second discharge electrode 20a in at least one direction as viewed perpendicular to the steering shaft 10a. Furthermore, the first discharge electrode 16a and the second discharge electrode 20a are arranged at the same height with respect to the steering shaft 10a. As a result, an advantageously compact steering device can be provided in the axial direction in particular in relation to the steering shaft 10a.
  • Figure 3 a further embodiment of the invention is shown.
  • the further exemplary embodiment in FIG. 3 differs from the previous exemplary embodiment at least essentially in the relative arrangement of a first diverting electrode 16b of a sensor connection contact 14b of a sensor unit 12b to a second diverting electrode 20b of a diverting structure 18b of a steering device.
  • the first lead-off electrode 16b and the second lead-off electrode 20b are also separated from one another in this case by an air gap 22b.
  • the first lead electrode 16b and the second lead electrode 20b are arranged relative to one another in such a way that a minimum distance 24b between the first lead electrode 16b and the steering shaft 10b is equal to a minimum distance 26b between the second lead electrode 20b and the steering shaft 10b.
  • the first discharge electrode 16b and the second discharge electrode 20b thus have the same distance from the steering shaft 10b in the radial direction with respect to the steering shaft 10b.
  • first discharge electrode 16b and the second discharge electrode 20b are arranged at a distance from one another in the axial direction with respect to the steering shaft 10b, so that a predetermined discharge path for the electrostatic charge in this case at least in the area of the first discharge electrode 16b and the second discharge electrode 20b and / or runs in the area of the air gap 22b in the axial direction.
  • a steering device that is compact in front of some are provided, particularly in the radial direction with respect to the steering shaft 10b.
  • the diverting structure 18b is arranged at a distance from the sensor unit 12b in the present case and is therefore not used for fastening the transmitter sensor unit 12b is provided on the steering shaft 10b.
  • the sensor unit 12b is thus attached directly to the steering shaft 10b, in particular by means of a separate sensor support element 56b.
  • a discharge structure could also function as a sensor carrier in this case.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung mit einer Lenkwelle (10a; 10b), welche ein Bezugspotential definiert, mit einer der Lenkwelle (10a; 10b) zugeordneten Sensoreinheit (12a; 12b), welche zumindest einen Sensoranschlusskontakt (14a; 14b) mit einer ersten Ableitelektrode (16a; 16b) umfasst und zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation vorgesehen ist, und mit wenigstens einer elektrisch mit der Lenkwelle (10a; 10b) verbundenen Ableitstruktur (18a; 18b), welche zumindest eine der ersten Ableitelektrode (16a; 16b) zugeordnete zweite Ableitelektrode (20a; 20b) umfasst und zur Ableitung einer elektrostatischen Ladung vorgesehen ist, wobei die erste Ableitelektrode (16a; 16b) und die zweite Ableitelektrode (20a; 20b) durch einen Luftspalt (22a; 22b) derart voneinander getrennt sind, dass bei zumindest einem Entladungsvorgang eine elektrostatische Ladung von der Sensoreinheit (12a; 12b) über den Luftspalt (22a; 22b) und über die Ableitstruktur (18a; 18b) zur Lenkwelle (10a; 10b) abgeleitet wird.

Description

Beschreibung
Titel
Lenkvorrichtung mit einer Ableitstruktur zur Ableitung einer elektrostatischen La dung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einer solchen Lenkvorrichtung sowie ein Verfahren zum Schutz einer Sensoreinheit einer solchen Lenkvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 10 2008 044059 Al, sind Lenksysteme für Kraftfahrzeuge mit Lenksensoren zur Bestimmung eines Lenkwinkels und/oder eines an einer Lenkwelle ausgeübten Lenkmoments be kannt. Derartige Lenksensoren umfassen in der Regel eine Sensoreinheit, wel che drehfest mit einer Ausgangswelle der Lenkwelle verbunden ist, und eine mit der Sensoreinheit zusammenwirkende Magneteinheit, welche drehfest mit einer Eingangswelle der Lenkwelle verbunden ist.
Darüber hinaus sind induktive Lenksensoren zur Bestimmung eines Lenkwinkels und/oder eines an einer Lenkwelle ausgeübten Lenkmoments bekannt. Derartige Lenksensoren sind beispielsweise in der DE 199 41 464 Al und/oder der DE 101 21 870 Al vorgeschlagen worden.
Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung der Fahrzeuge sind die EMV- Anforderungen an die einzelnen Komponenten der Lenksysteme stark gestiegen, insbesondere auch hinsichtlich einer verbesserten Störfestigkeit der Lenksenso ren und insbesondere der Sensoreinheiten der Lenksensoren gegenüber elektro statischen Entladungen (ESD). Zum Schutz dieser empfindlichen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten werden deshalb üblicherweise ESD- Schutzdioden eingesetzt, welche auftretende Spannungspulse durch elektrostati sche Entladungen gegen ein Bezugspotential ableiten und so die empfindlichen Komponenten schützen. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auch auf die EP 3 196 599 Al verwiesen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend davon insbesondere darin, eine Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer kosten effizien ten und/oder bauraumeffizienten Schutzwirkung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 10 gelöst, während vorteilhafte Aus gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnom men werden können.
Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Lenkvorrichtung vorgeschlagen, mit einer, insbesondere um eine Lenkachse drehbar gelagerten, Lenkwelle, welche ein Bezugspotential definiert, mit einer der Lenkwelle zugeordneten Sensoreinheit, welche zumindest einen Sensoranschlusskontakt mit einer ersten Ableitelektrode umfasst und zur Erfas sung wenigstens einer Lenkinformation vorgesehen ist, und mit wenigstens einer elektrisch mit der Lenkwelle verbundenen Ableitstruktur, welche zumindest eine der ersten Ableitelektrode zugeordnete zweite Ableitelektrode umfasst und zur Ableitung einer elektrostatischen Ladung vorgesehen ist, wobei die erste Ableit elektrode und die zweite Ableitelektrode durch einen Luftspalt derart voneinander getrennt sind, dass, insbesondere zum Schutz der Sensoreinheit, bei zumindest einem, insbesondere elektrostatischen, Entladungsvorgang eine elektrostatische Ladung von der Sensoreinheit über den Luftspalt und über die Ableitstruktur zur Lenkwelle abgeleitet wird. Insbesondere wird die elektrostatische Ladung dabei von der ersten Ableitelektrode über den Luftspalt auf die zweite Ableitelektrode und über die Ableitstruktur gegen das Bezugspotential abgeleitet. Der Luftspalt legt insbesondere einen definierten, minimalen Abstand zwischen der ersten Ab leitelektrode und der zweiten Ableitelektrode fest, insbesondere derart, dass die erste Ableitelektrode, der Luftspalt und die Ableitstruktur einen vorbestimmten Entladungspfad für die elektrostatische Ladung, insbesondere in Form einer Fun kenstrecke, ausbilden. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine be- sonders kosteneffiziente und/oder bauraumeffiziente Schutzwirkung erreicht wer den, wobei insbesondere ein vorteilhafter Schutz der Sensoreinheit gegenüber elektrostatischen Entladungen erreicht werden kann. Zudem kann insbesondere auf teure und/oder sperrige ESD-Schutzdioden verzichtet und gleichzeitig eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden.
Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zu mindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbe sondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Die Lenkvorrichtung umfasst dabei vorteilhaft einen Lenksensor, welcher insbesondere die Sensoreinheit und eine mit der Sensoreinheit zusammenwir kende Wirkeinheit, wie beispielsweise eine Magneteinheit, umfasst. Darüber hin aus kann die Lenkvorrichtung weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise ein Lenkgetriebegehäuse mit einer Aufnahmeöffnung zur zu mindest teilweisen Aufnahme der Lenkwelle und vorteilhaft zur zumindest teilwei sen Aufnahme des Lenksensors, wenigstens ein, insbesondere in dem Lenkge triebegehäuse angeordnetes und vorteilhaft als Zahnstange ausgebildetes, Len kungsstellelement und/oder wenigstens eine, insbesondere über die Lenkwelle mit dem Lenkungsstellelement verbundene, Lenkhandhabe. Die Lenkwelle ist insbesondere mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest eine Eingangswelle, vorzugsweise eine Lenkspindel, und zumindest eine von der Eingangswelle ge trennt ausgebildete und insbesondere relativ zu der Eingangswelle um die Lenk achse drehbare, Ausgangswelle, insbesondere ein Lenkritzel.
Ferner soll unter einem „Sensoreinheit“ insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden welche, welche zumindest einen Teil eines Lenksensors ausbildet und insbesondere dazu vorgesehen ist, mit der Wirkein heit zusammenzuwirken, um anhand einer Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung der Lenkhandhabe korrelierte, Lenkinformation zu erfassen. Die Lenkinformation ist dabei vorzugsweise ein Lenkwinkel und/oder ein, insbesondere mittels der Lenk handhabe auf die Lenkwelle aufgebrachtes, Lenkmoment. Die Sensoreinheit um fasst hierzu vorteilhaft wenigstens ein Sensormodul, wie beispielsweise eine Sensorspule, einen Hallsensor und/oder einen magnetoresistiven Sensor, und wenigstens einen Sensoranschlusskontakt zur elektrischen Kontaktierung des Sensormoduls. Darüber hinaus soll unter einer „Ableitstruktur“ insbesondere ein elektrisch leitfähiges Element verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, zum Schutz der Sensoreinheit eine elektrostatische Ladung von dem Sensoran schlusskontakt und insbesondere der ersten Ableitelektrode gegen das Bezugs potential abzuleiten. Vorteilhaft ist die Ableitstruktur hierzu elektrisch niederohmig mit der Lenkwelle verbunden. Dabei kann die Ableitstruktur insbesondere kraft- und/oder formschlüssig mit der Lenkwelle verbunden sein, wie beispielsweise mittels einer Pressverbindung und/oder einer Verstemmverbindung. Alternativ kann die Ableitstruktur jedoch auch stoffschlüssig mit der Lenkwelle verbunden sein, wie beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, einer Gussverbindung und/oder einer Schweißverbindung. Darüber hinaus ist die Ableitstruktur bevor zugt einstückig, beispielsweise als einzelnes Blech und/oder Ringblech, ausge bildet. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausge stattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funk tion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Luftspalt einen definierten, minimalen Abstand zwischen der ersten Ableit elektrode und der zweiten Ableitelektrode festlegt, wobei der Abstand zumindest 0,1 mm und vorteilhaft zumindest 0,4 mm und/oder höchstens 1 mm und vorteil haft höchstens 0,6 mm beträgt. Hierdurch kann insbesondere ein besonders wir kungsvoller Schutz der Sensoreinheit, insbesondere auch unter Berücksichtigung möglicher Fertigungstoleranzen und/oder Verschmutzungen, erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine spezifische, maximale Brennspannung am Sensor anschlusskontakt erreicht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein minimaler Abstand der ersten Ableitelektrode zur Lenkwelle größer als ein minimaler Ab stand der zweiten Ableitelektrode zur Lenkwelle ist. Insbesondere sind die erste Ableitelektrode und die zweite Ableitelektrode in diesem Fall in zumindest einer Richtung senkrecht zur Lenkwelle und/oder in radialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle beabstandet zueinander angeordnet. Zudem verläuft der vorbestimmte Entladungspfad für die elektrostatische Ladung in diesem Fall insbesondere zu- mindest im Bereich der ersten Ableitelektrode und der zweiten Ableitelektrode und/oder im Bereich des Luftspalts in radialer Richtung. Vorteilhaft weisen die erste Ableitelektrode und die zweite Ableitelektrode dabei dieselbe Höhe bezüg lich der Lenkwelle auf, insbesondere in axialer Richtung bezogen auf die Lenk welle. In diesem Zusammenhang wird zudem vorgeschlagen, dass die erste Ab leitelektrode die Ableitstruktur in zumindest einer Richtung senkrecht zur Lenk welle betrachtet zumindest teilweise verdeckt. Hierdurch kann insbesondere in eine Richtung parallel zur Lenkwelle und/oder in axialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle eine vorteilhaft kompakte Lenkvorrichtung bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein mi nimaler Abstand der ersten Ableitelektrode zur Lenkwelle gleich einem minimalen Abstand der zweiten Ableitelektrode zur Lenkwelle ist. Insbesondere weisen die erste Ableitelektrode und die zweite Ableitelektrode in diesem Fall in zumindest einer Richtung senkrecht zur Lenkwelle und/oder in radialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle denselben Abstand zur Lenkwelle auf. Zudem sind die erste Ableitelektrode und die zweite Ableitelektrode in diesem Fall insbesondere in zumindest einer Richtung parallel zur Lenkwelle und/oder in axialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle beabstandet zueinander angeordnet. Ferner verläuft der vorbestimmte Entladungspfad für die elektrostatische Ladung dabei insbe sondere zumindest im Bereich der ersten Ableitelektrode und der zweiten Ableit elektrode und/oder im Bereich des Luftspalts in axialer Richtung. Hierdurch kann insbesondere in eine Richtung senkrecht zur Lenkwelle und/oder in radialer Rich tung bezogen auf die Lenkwelle eine vorteilhaft kompakte Lenkvorrichtung be reitgestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Ableitstruktur gestuft, insbesondere mit zumindest einer Stufe, ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang umfasst die Ableitstruktur insbesondere einen Befestigungsabschnitt, welcher insbesondere zur Befestigung an der Lenkwelle vorgesehen ist, und einen der Sensoreinheit zugeordneten und vorteilhaft zu dem Befestigungsabschnitt zumindest im We sentlichen senkrecht angeordneten Sensorabschnitt. Bevorzugt ist die zweite Ableitelektrode dabei an einem der Lenkwelle abgewandten Ende des Sensorab schnitts angeordnet. Besonders vorteilhaft erstreckt sich der Befestigungsab schnitt ausgehend von dem Sensorabschnitt in Richtung der Ausgangswelle und/oder in Richtung des Lenkungsstellelements. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ soll dabei insbesondere eine Ausrichtung einer Rich tung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Be zugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel zwischen 82° und 98°, vorteilhaft zwischen 85° und 95° und besonders bevorzugt zwischen 88° und 92° einschließen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Verbin dung zwischen der Ableitstruktur und der Lenkwelle realisiert werden.
Die Sensoreinheit kann insbesondere wenigstens ein, insbesondere separates, Sensortrageelement zur Befestigung des Sensormoduls an der Lenkwelle um fassen. Dabei kann das Sensortrageelement insbesondere einen dem Sensor modul zugeordneten Sensortrageabschnitt, welcher insbesondere zur Halterung des Sensormoduls vorgesehen ist, und einen der Lenkwelle zugeordneten Sen sorbefestigungsabschnitt, welcher insbesondere zur Befestigung an der Lenkwel le vorgesehen ist, aufweisen. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Ableitstruktur als Sensorträger ausgebildet und zur Befestigung der Sensorein heit an der Lenkwelle vorgesehen ist. Die Ableitstruktur ist dabei insbesondere dazu vorgesehen, die Gewichtskraft der Sensoreinheit zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil aufzunehmen und vorteilhaft in die Lenkwelle einzuleiten. Bevorzugt ist der Sensorabschnitt der Ableitstruktur in diesem Fall zur Halterung des Sensormoduls vorgesehen. Zudem ist die Sen soreinheit besonders bevorzugt ausschließlich über die Ableitstruktur an der Lenkwelle befestigt. Darüber hinaus sind die Sensoreinheit und die Ableitstruktur in diesem Fall vorteilhaft elektrisch voneinander isoliert. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteil haft zumindest 75 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 %, verstanden wer den. Hierdurch kann insbesondere eine besonders kompakte Lenkvorrichtung bereitgestellt werden. Zudem kann vorteilhaft eine Effizienz, insbesondere eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, weiter verbessert werden.
Die Sensoreinheit und/oder die Ableitstruktur könnten insbesondere an der Ein gangswelle angeordnet und/oder befestigt sein. Bevorzugt wird jedoch vorge schlagen, dass die Sensoreinheit und/oder die Ableitstruktur an der Ausgangs welle angeordnet und/oder befestigt ist/sind. Vorteilhaft sind die Sensoreinheit und/oder die Ableitstruktur dabei in Richtung der Lenkwelle in Höhe der Aus gangswelle angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine elektrostatische La dung besonders vorteilhaft abgeleitet werden.
Zudem wird ein Verfahren zum Schutz einer Sensoreinheit einer Lenkvorrichtung, insbesondere der bereits zuvor genannten Lenkvorrichtung, vorgeschlagen, wo bei eine erste Ableitelektrode zumindest eines Sensoranschlusskontakts der Sensoreinheit durch einen Luftspalt, insbesondere mit einem definierten, minima len Abstand von zumindest 0,1 mm und/oder höchstens 1 mm, von einer zweiten Ableitelektrode einer Ableitstruktur getrennt ist und bei zumindest einem, insbe sondere elektrostatischen, Entladungsvorgang eine elektrostatische Ladung von der Sensoreinheit über den Luftspalt und über die Ableitstruktur zur Lenkwelle abgeleitet wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vor teile erreicht werden. Insbesondere kann eine besonders kosteneffiziente und/oder bauraumeffiziente Schutzwirkung erreicht werden, wobei insbesondere ein vorteilhafter Schutz der Sensoreinheit gegenüber elektrostatischen Entladun gen erreicht werden kann. Zudem kann insbesondere auf teure und/oder sperrige ESD-Schutzdioden verzichtet und gleichzeitig eine Standzeit und/oder eine Dau erfestigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden.
Die Lenkvorrichtung, das Lenksystem und das Verfahren zum Schutz der Sen soreinheit sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Aus führungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Lenkvorrichtung, das Lenksystem und das Verfahren zum Schutz der Sensoreinheit zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten An zahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch ein zeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
Fig. 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in ei ner schematischen Darstellung,
Fig. 2 eine Lenkwelle der Lenkvorrichtung und ein Lenksensor der
Lenkvorrichtung mit einer Sensoreinheit in einer schematischen Schnittansicht und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer weiteren Lenkvorrich tung mit einer Lenkwelle und einem Lenksensor mit einer Sen soreinheit in einer schematischen Schnittansicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Lenksystem 36a in einer schematischen Darstel lung. Das Lenksystem 36a ist als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebil det und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung 38a auf. Ferner ist das Lenksystem 36a zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 36a weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern des Fahr zeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgese hen.
Das Lenksystem 36a umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 40a zum Aufbringen eines manuellen Lenkmo ments sowie ein an sich bekanntes Lenkgetriebe 42a, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 40a in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder umzusetzen. Dazu umfasst das Lenkgetriebe 42a ein Lenkgetrie begehäuse 44a und ein in dem Lenkgetriebegehäuse 44a angeordnetes Len kungsstellelement 46a.
Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 36a eine Lenkvorrichtung (vgl. insbe sondere auch Figur 2). Die Lenkvorrichtung umfasst eine an sich bekannte Lenkwelle 10a. Die Lenkwelle 10a definiert ein Bezugspotential. Die Lenkwelle 10a ist drehbar um eine Lenkachse 48a gelagert. Die Lenkwelle 10a ist zumin- dest im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Lenkachse 48a ausgebildet. Die Lenkwelle 10a verbindet die Lenkhandhabe 40a mit dem Lenkgetriebe 42a, ins besondere dem Lenkungsstellelement 46a, und ist dazu in einem montierten Zu stand zumindest teilweise in eine Aufnahmeöffnung 49a des Lenkgetriebegehäu ses 44a eingesetzt.
Ferner ist die Lenkwelle 10a mehrteilig aufgebaut. Die Lenkwelle 10a umfasst eine der Lenkhandhabe 40a zugeordnete Eingangswelle 32a in Form einer Lenk spindel, eine dem Lenkgetriebe 42a zugeordnete und von der Eingangswelle 32a getrennt ausgebildete Ausgangswelle 34a in Form eines Lenkritzels und ein, vor teilhaft als Drehstab ausgebildetes, Torsionselement (nicht dargestellt), welches die Eingangswelle 32a mit der Ausgangswelle 34a verbindet. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, eine Lenkwelle einstückig auszubilden.
Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung einen Lenksensor 50a. Der Lenk sensor 50a weist eine Wirkverbindung mit der Lenkwelle 10a auf. Der Lenksen sor 50a ist auf der Lenkwelle 10a angeordnet und umgreift die Lenkwelle 10a in Umfangsrichtung. Der Lenksensor 50a ist im vorliegenden Fall beispielhaft als magnetischer Lenksensor ausgebildet. Grundsätzlich könnte ein Lenksensor je doch auch als induktiver Lenksensor oder als optischer Lenksensor ausgebildet sein. Der Lenksensor 50a ist dazu vorgesehen, wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung der Lenkhandhabe 40a korrelierte, Lenkinformation, insbe sondere einen Lenkwinkel und/oder ein Lenkmoment, zu erfassen. Im vorliegen den Fall ist der Lenksensor 50a dazu vorgesehen, anhand einer Verdrehung der Eingangswelle 32a relativ zu der Ausgangswelle 34a die wenigstens eine Lenkin formation zu erfassen.
Dazu umfasst der Lenksensor 50a eine Sensoreinheit 12a und eine mit der Sen soreinheit 12a zusammenwirkende und im vorliegenden Fall insbesondere als Magneteinheit ausgebildete Wirkeinheit 52a. Die Sensoreinheit 12a ist der Aus gangswelle 34a zugeordnet und insbesondere drehfest mit der Ausgangswelle 34a verbunden. Die Sensoreinheit 12a ist dabei in Richtung der Lenkwelle 10a in Höhe der Ausgangswelle 34a angeordnet. Die Wirkeinheit 52a ist der Eingangs welle 32a zugeordnet und insbesondere drehfest mit der Eingangswelle 32a ver bunden. Die Wirkeinheit 52a ist dabei in Richtung der Lenkwelle 10a in Höhe der Eingangswelle 32a angeordnet. Im vorliegenden Fall ist die Wirkeinheit 52a dazu vorgesehen, ein Magnetfeld bereitzustellen, während die Sensoreinheit 12a dazu vorgesehen ist, das Magnetfeld und/oder eine Änderung des Magnetfelds in Ab hängigkeit von einer Verdrehung der Eingangswelle 32a relativ zu der Aus gangswelle 34a zu erfassen.
Dazu umfasst die Sensoreinheit 12a wenigstens ein Sensormodul 54a. Das Sen sormodul 54a ist beispielhaft als magnetoresistiver Sensor ausgebildet. Zudem umfasst die Sensoreinheit 12a wenigstens einen Sensoranschlusskontakt 14a zur elektrischen Kontaktierung des Sensormoduls 54a. Der Sensoranschlusskon takt 14a ist im vorliegenden Fall gestuft mit einer Stufe ausgebildet und weist dabei an einem dem Sensormodul 54a abgewandten Ende eine erste Ableitelekt rode 16a auf. Alternativ könnte eine Sensoreinheit auch einer Eingangswelle zu geordnet sein, während eine Wirkeinheit einer Ausgangswelle zugeordnet sein könnte. Ferner könnte eine Sensoreinheit prinzipiell auch mehrere Sensormodule und/oder wenigstens ein von einem magnetoresistiven Sensor abweichendes Sensormodul umfassen. Darüber hinaus ist denkbar, einen Sensoranschlusskon takt mit mehreren Stufen oder flach auszubilden.
Zum Schutz der Sensoreinheit 12a gegenüber elektrostatischen Entladungen umfasst die Lenkvorrichtung ferner eine elektrisch leitfähige Ableitstruktur 18a. Die Ableitstruktur 18a besteht aus Metall. Die Ableitstruktur 18a ist einstückig ausgebildet. Ferner ist die Ableitstruktur 18a im vorliegenden Fall an der Aus gangswelle 34a angeordnet und elektrisch mit dieser verbunden. Die Ableitstruk tur 18a ist dabei elektrisch niederohmig mit der Ausgangswelle 34a verbunden. Die Ableitstruktur 18a ist zudem in Richtung der Lenkwelle 10a in Höhe der Aus gangswelle 34a angeordnet. Darüber hinaus ist die Ableitstruktur 18a im vorlie genden Fall als Sensorträger ausgebildet und zur Befestigung der Sensoreinheit 12a an der Lenkwelle 10a, insbesondere der Ausgangswelle 34a, vorgesehen. Grundsätzlich könnte eine Sensoreinheit jedoch auch getrennt von einer Ab leitstruktur an einer Lenkwelle befestigt sein, wie beispielsweise mittels eines separaten Sensortrageelements.
Des Weiteren ist die Ableitstruktur 18a gestuft ausgebildet und weist im vorlie genden Fall genau eine Stufe auf. Die die Ableitstruktur 18a weist dabei einen der Lenkwelle 10a, insbesondere der Ausgangswelle 34a, zugeordneten Befesti gungsabschnitt 28a und einen der Sensoreinheit 12a zugeordneten Sensorab schnitt 30a auf. Der Befestigungsabschnitt 28a erstreckt sich in Richtung der Lenkwelle 10a und ist zur Befestigung an der Ausgangswelle 34a vorgesehen. Der Sensorabschnitt 30a erstreckt sich in radialer Richtung bezüglich der Lenk welle 10a und ist im vorliegenden Fall insbesondere zur Halterung der Sen soreinheit 12a vorgesehen. Die Sensoreinheit 12a und insbesondere das Sen sormodul 54a ist dabei auf einer der Wirkeinheit 52a und/oder der Eingangswelle 32a zugewandten Seite des Sensorabschnitts 30a angeordnet. Im vorliegenden Fall ist der Befestigungsabschnitt 28a folglich senkrecht zu dem Sensorabschnitt 30a angeordnet und erstreckt sich dabei ausgehend von dem Sensorabschnitt 30a in Richtung der Ausgangswelle 34a. Alternativ ist denkbar, eine Ableitstruktur mit einer Eingangswelle zu verbinden, insbesondere falls eine Sensoreinheit ebenfalls mit der Eingangswelle verbunden ist. Grundsätzlich könnten eine Ab leitstruktur und eine Sensoreinheit jedoch auch unterschiedlichen Wellenelemen ten einer Lenkwelle zugeordnet sein. In diesem Zusammenhang könnte die Sen soreinheit beispielsweise an einer Eingangswelle angeordnet sein, während eine Ableitstruktur an einer Ausgangswelle angeordnet sein könnte. Ferner könnte eine Ableitstruktur prinzipiell auch mehrere Stufen aufweisen oder flach ausgebil det sein.
Die Ableitstruktur 18a ist dazu vorgesehen, zum Schutz der Sensoreinheit 12a eine elektrostatische Ladung von dem Sensoranschlusskontakt 14a und insbe sondere der ersten Ableitelektrode 16a gegen das, insbesondere durch die Lenkwelle 10a definierte, Bezugspotential abzuleiten. Dazu umfasst die Ab leitstruktur 18a eine der ersten Ableitelektrode 16a zugeordnete zweite Ableit elektrode 20a. Die zweite Ableitelektrode 20a ist an einem der Lenkwelle 10a abgewandten Ende des Sensorabschnitts 30a angeordnet und durch einen Luft spalt 22a von der ersten Ableitelektrode 16a getrennt. Der Luftspalt 22a legt da bei einen definierten, minimalen Abstand zwischen der ersten Ableitelektrode 16a und der zweiten Ableitelektrode 20a fest, wobei der Abstand zumindest 0,1 mm und höchstens 1 mm beträgt. Im vorliegenden Fall beträgt der Abstand zwischen der ersten Ableitelektrode 16a und der zweiten Ableitelektrode 20a ca. 0,5 mm. Die erste Ableitelektrode 16a und die zweite Ableitelektrode 20a sind durch den Luftspalt 22a derart voneinander getrennt, dass bei zumindest einem elektrostati schen Entladungsvorgang eine elektrostatische Ladung von der Sensoreinheit 12a über den Luftspalt 22a und über die Ableitstruktur 18a zur Lenkwelle 10a, im vorliegenden Fall insbesondere zur Ausgangswelle 34a, abgeleitet wird. Die elektrostatische Ladung wird dabei von der ersten Ableitelektrode 16a über den Luftspalt 22a auf die zweite Ableitelektrode 20a und über die Ableitstruktur 18a gegen das Bezugspotential abgeleitet. Somit bilden die erste Ableitelektrode 16a, der Luftspalt 22a und die Ableitstruktur 18a einen vorbestimmten Entladungspfad für die elektrostatische Ladung, insbesondere in Form einer Funkenstrecke, aus, wodurch insbesondere ein vorteilhafter Schutz der Sensoreinheit 12a gegenüber elektrostatischen Entladungen erreicht werden kann. Auftretende Spannungspul se werden dabei stark vermindert, da nur noch die für den Luftspalt 22a spezifi sche Brennspannung am Sensoranschlusskontakt 14a anliegt und sich ein Groß teil der ESD-Energie im vorbestimmten Entladungspfad und insbesondere in der Funkenstrecke abbaut.
Ferner sind die erste Ableitelektrode 16a und die zweite Ableitelektrode 20a in diesem Fall derart relativ zueinander angeordnet, dass ein minimaler Abstand 24a der ersten Ableitelektrode 16a zur Lenkwelle 10a größer als ein minimaler Abstand 26a der zweiten Ableitelektrode 20a zur Lenkwelle 10a ist. Die erste Ableitelektrode 16a und die zweite Ableitelektrode 20a sind dabei in radialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle 10a beabstandet zueinander angeordnet, sodass der vorbestimmte Entladungspfad für die elektrostatische Ladung in die sem Fall zumindest im Bereich der ersten Ableitelektrode 16a und der zweiten Ableitelektrode 20a und/oder im Bereich des Luftspalts 22a in radialer Richtung verläuft. Zudem ist die erste Ableitelektrode 16a derart angeordnet, dass diese die Ableitstruktur 18a und insbesondere die zweite Ableitelektrode 20a in zumin dest einer Richtung senkrecht zur Lenkwelle 10a betrachtet verdeckt. Ferner sind die erste Ableitelektrode 16a und die zweite Ableitelektrode 20a dabei in dersel ben Höhe bezüglich der Lenkwelle 10a angeordnet. Hierdurch kann insbesonde re in axialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle 10a eine vorteilhaft kompakte Lenkvorrichtung bereitgestellt werden. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nach folgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentli chen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschrei bung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figuren 1 und 2, ver wiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buch stabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 und 2 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
Das weitere Ausführungsbeispiel der Figur 3 unterscheidet sich von dem vorheri gen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine relative Anord nung einer ersten Ableitelektrode 16b eines Sensoranschlusskontakts 14b einer Sensoreinheit 12b zu einer zweiten Ableitelektrode 20b einer Ableitstruktur 18b einer Lenkvorrichtung.
Die erste Ableitelektrode 16b und die zweite Ableitelektrode 20b sind auch in diesem Fall durch einen Luftspalt 22b voneinander getrennt. Dabei sind die erste Ableitelektrode 16b und die zweite Ableitelektrode 20b derart relativ zueinander angeordnet, dass ein minimaler Abstand 24b der ersten Ableitelektrode 16b zur Lenkwelle 10b gleich einem minimalen Abstand 26b der zweiten Ableitelektrode 20b zur Lenkwelle 10b ist. Die erste Ableitelektrode 16b und die zweite Ableit elektrode 20b weisen somit in radialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle 10b denselben Abstand zur Lenkwelle 10b auf. Ferner sind die erste Ableitelektrode 16b und die zweite Ableitelektrode 20b in axialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle 10b beabstandet zueinander angeordnet, sodass ein vorbestimmter Entladungspfad für die elektrostatische Ladung in diesem Fall zumindest im Be reich der ersten Ableitelektrode 16b und der zweiten Ableitelektrode 20b und/oder im Bereich des Luftspalts 22b in axialer Richtung verläuft. Hierdurch kann insbesondere in radialer Richtung bezogen auf die Lenkwelle 10b eine vor teilhaft kompakte Lenkvorrichtung bereitgestellt werden.
Darüber hinaus ist die Ableitstruktur 18b im vorliegenden Fall beabstandet von der Sensoreinheit 12b angeordnet und somit nicht zur Befestigung der Sen- soreinheit 12b an der Lenkwelle 10b vorgesehen. In diesem Fall ist die Sen soreinheit 12b somit direkt an der Lenkwelle 10b befestigt, insbesondere mittels eines separaten Sensortrageelements 56b. Grundsätzlich könnte jedoch auch in diesem Fall eine Ableitstruktur als Sensorträger fungieren.

Claims

Ansprüche
1. Lenkvorrichtung mit einer Lenkwelle (10a; 10b), welche ein Bezugspotential definiert, mit einer der Lenkwelle (10a; 10b) zugeordneten Sensoreinheit (12a; 12b), welche zumindest einen Sensoranschlusskontakt (14a; 14b) mit einer ersten Ableitelektrode (16a; 16b) umfasst und zur Erfassung wenigs tens einer Lenkinformation vorgesehen ist, und mit wenigstens einer elektrisch mit der Lenkwelle (10a; 10b) verbundenen Ableitstruktur (18a; 18b), welche zumindest eine der ersten Ableitelektrode (16a; 16b) zuge ordnete zweite Ableitelektrode (20a; 20b) umfasst und zur Ableitung einer elektrostatischen Ladung vorgesehen ist, wobei die erste Ableitelektrode (16a; 16b) und die zweite Ableitelektrode (20a; 20b) durch einen Luftspalt (22a; 22b) derart voneinander getrennt sind, dass bei zumindest einem Entladungsvorgang eine elektrostatische Ladung von der Sensoreinheit (12a; 12b) über den Luftspalt (22a; 22b) und über die Ableitstruktur (18a; 18b) zur Lenkwelle (10a; 10b) abgeleitet wird.
2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (22a; 22b) einen definierten, minimalen Abstand zwischen der ers ten Ableitelektrode (16a; 16b) und der zweiten Ableitelektrode (20a; 20b) festlegt, wobei der Abstand zumindest 0,1 mm und/oder höchstens 1 mm beträgt.
3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Abstand (24a) der ersten Ableitelektrode (16a) zur Lenkwelle (10a) größer als ein minimaler Abstand (26a) der zweiten Ableitelektrode (20a) zur Lenkwelle (10a) ist.
4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ableitelektrode (16a) die Ableitstruktur (18a) in zumindest einer Rich tung senkrecht zur Lenkwelle (10a) betrachtet zumindest teilweise ver deckt.
5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Abstand (24b) der ersten Ableitelektrode (16b) zur Lenkwelle (10b) gleich einem minimalen Abstand (26b) der zweiten Ableitelektrode (20b) zur Lenkwelle (10b) ist.
6. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitstruktur (18a; 18b) gestuft mit einem der Lenkwelle (10a; 10b) zugeordneten Befestigungsabschnitt (28a) und mit einem der Sensoreinheit (12a; 12b) zugeordneten Sensorabschnitt (30a) ausgebildet ist, wobei die zweite Ableitelektrode (20a; 20b) an einem der Lenkwelle (10a; 10b) abgewandten Ende des Sensorabschnitts (30a) an geordnet ist.
7. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitstruktur (18a) als Sensorträger ausgebil det und zur Befestigung der Sensoreinheit (12a) an der Lenkwelle (10a) vorgesehen ist.
8. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (10a; 10b) wenigstens eine Ein gangswelle (32a) und wenigstens eine von der Eingangswelle (32a) ge trennt ausgebildete Ausgangswelle (34a) umfasst, wobei die Sensoreinheit (12a; 12b) und/oder die Ableitstruktur (18a; 18b) an der Ausgangswelle (34a) angeordnet ist/sind.
9. Lenksystem (36a) umfassend zumindest eine Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zum Schutz einer Sensoreinheit (12a; 12b) einer Lenkvorrich tung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine erste Ableitelektrode (16a; 16b) zumindest eines Sensoranschlusskontakts (14a; 14b) der Sensoreinheit (12a; 12b) durch einen Luftspalt (22a; 22b) von ei- ner zweiten Ableitelektrode (20a; 20b) einer Ableitstruktur (18a; 18b) ge trennt ist und bei zumindest einem Entladungsvorgang eine elektrostati sche Ladung von der Sensoreinheit (12a; 12b) über den Luftspalt (22a; 22b) und über die Ableitstruktur (18a; 18b) zur Lenkwelle (10a; 10b) abge leitet wird.
PCT/EP2020/071000 2019-09-18 2020-07-24 Lenkvorrichtung mit einer ableitstruktur zur ableitung einer elektrostatischen ladung WO2021052657A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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