DE19755094A1 - Wickelfederverbinder mit Drehwinkelanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelfederverbinder, vielfach auch als Urfederverbinder bezeichnet, wie er beispielsweise in der US-PS 5 314 344 beschrieben ist.

Derartige Verbinder haben in Fahrzeugen die Aufgabe, Signale zwischen ortsfest im Fahrzeug angeordneten Anschlüssen zu im Lenkrad angeord­ neten Anschlüssen zu übertragen. Diese Übertragung muß sehr sicher sein, da innerhalb des Lenkrades eine Reihe von Si­ cherheitseinrichtungen wie Hupe oder Airbag angebracht sein können. Es muß daher auf jeden Fall sichergestellt werden, daß die Wickelfeder bei vollem Lenkeinschlag, der mehreren Lenkradumdrehungen entspricht, Hupensignale oder Zündsignale für Airbags sicher überragt. Eine derartige Übertragung ist nicht gesichert, wenn die Wickelfeder in der Nullstellung der Lenkung schon so weit in einer Richtung aufgewickelt ist, daß sie während der mehrmaligen dann folgenden Lenkrad­ umdrehungen reißen oder sich verklemmen kann.

Es ist daher wichtig, daß die Wickelfeder bei der Montage eine neutrale Lage einnimmt, bei der das drehbare zweite Ende der Feder mehreren Umdrehungen des Lenkrads folgen kann, ohne daß die Feder fehlerhaft zu arbeiten beginnt.

Hierzu ist es aus der US-PS 53 14 344 bekannt, sowohl den ortsfesten als auch den drehbaren Gehäuseteil der Wickelfe­ der mit einer Markierung zu versehen, die innerhalb einer Drehung von 360 Grad die Winkeldifferenz der beiden Gehäuse­ teile zueinander angibt.

Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist es, daß mit der bekannten Anordnung nur Winkeldifferenzen bis 180 Grad ein­ deutig angegeben werden können. Eine mehrmalige Verdrehung der beiden Gehäuseteile gegeneinander wird dagegen nicht angezeigt. Weiterhin ist es vielfach schwierig, die bekannte Markierung bei Wickelfedern anzuwenden, welche in andere Gehäuse, beispielsweise Lenkwinkelsensoren oder Lenkstock­ schalter, integriert sind, da hier ggf. die Drehbewegung eines drehbaren Teils gegenüber einem festen Gehäuseteil nicht sichtbar ist.

Die Erfindung geht daher aus von einem Wickelfederverbinder der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gat­ tung. Aufgabe der Erfindung ist es, auch Drehwinkel der ge­ geneinander drehbaren Teile des Verbinders feststellen zu können, die ein Mehrfaches von 360 Grad betragen.

Die Erfindung wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, den sich dre­ henden Teil des Wickelfederverbinders mit einem Getriebe zu koppeln, welches ausgangsseitig ein Anzeigeelement antreibt. Dabei muß der Antrieb derart geschehen, daß bei mehreren gleichsinnigen Umdrehungen des drehbaren Teils gegenüber den fahrzeugfesten Teil der angezeigte Wert linear und in glei­ cher Richtung wächst, während er bei einer Drehung in ent­ gegengesetzte Richtung um die entsprechenden Beträge sich linear verkleinert.

Ein besonders einfaches Getriebe läßt sich der Merkmalskom­ bination nach Anspruch 2 entnehmen. Danach ist das dem dreh­ baren zweiten Ende zugeordnete drehbare Gehäuse des Verbin­ ders mit einer um die Drehachse des Verbinders drehbaren Spirale verbunden, die als Spiralnut oder aber auch als spi­ ralenförmige Erhebung auf der Scheibe aufgebracht sein kann.

Ähnlich wie nun der Tonabnehmer eines Plattenspielers eine Schwenkbewegung durchführt, wobei der Schwenkwinkel dem Drehwinkel der Schallplatte entspricht, wird das Anzeige­ element in radialer Richtung durch die sich drehende Scheibe angetrieben, wobei hier allerdings der Radialweg die von der Scheibe zurückgelegten Umdrehungen beschreibt.

Dabei kann beispielsweise die Scheibe in den sich drehenden Deckel des Verbinders integriert sein und das Anzeigeelement aus der Mantelfläche des Gehäuses hervorragen.

Die Erfindung ist besonders zweckmäßig bei einer Konstruk­ tion gemäß den Merkmalen nach Anspruch 3. Dabei kann der Verbinder mit einem Lenkwinkelsensor eine Einheit bilden und diese Einheit wiederum ggf. in einen Lenkstockschalter inte­ griert sein. Gerade bei der Montage derart kompliziert aus­ gestalteter Baugruppen ist es besonders wichtig, daß hin­ sichtlich der Winkellage des Verbinders keine Fehler auf­ treten. Im übrigen sind die Gehäuseteile der den Verbinder ergänzenden Baugruppen auch für die Lagerung und Führung des Anzeigeelements geeignet.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung bei einem in einem Lenkstockschalter oder zumindest in einen Lenkwinkelsensor integrierten Verbinder erhält man durch die Merkmalskombina­ tion nach Anspruch 4. Danach ist die ohnedies für den Lenk­ winkelsensor benötigte drehende Codescheibe gleichzeitig derart ausgestaltet, daß sie das Anzeigeelement antreiben kann. Dabei wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 die Codescheibe in der Regel durch den Lenk­ stock direkt angetrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 in geschnittener Darstellung einen Verbinder, wel­ cher mit einem Lenkwinkelsensor zu einer Einheit vereint ist, wobei diese Einheit wiederum in einen Lenkstockschalter integriert ist und

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung die Einheit nach Fig. 1.

Die Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist weitgehend in der Paten­ tanmeldung 19 15 706.4 (P 8683) beschrieben. In Fig. 1 ist ein Lenkstock eines Fahrzeugs zu erkennen, mit welchem der Deckel 2 des Wickelfederverbinders 3 verbunden ist. Die bei­ den zuletzt genannten Teile haben die gleiche Drehachse, so daß sich der Deckel 2 mit dem Lenkstock 1 um die Drehachse 4 dreht. Ein Gehäuseabschnitt 5 bildet sowohl die Seitenwand als auch den Boden des Verbinders 3, wobei der Gehäuseab­ schnitt 5 fahrzeugfest angeordnet ist. In dem Innenraum des Wickelfederverbinders 3 sitzt nur symbolisch dargestellt eine an sich bekannte Wickelfeder 10. Dabei ist das drehbare zweite Ende der Wickelfeder mit dem Deckel 2 verbunden, wäh­ rend das nicht drehbare erste Ende des Verbinders 3 gegen­ über dem Gehäuseabschnitt 5 arretiert ist.

Der Gehäuseabschnitt 5 bildet gleichzeitig einen Deckelab­ schnitt 6 eines Lenkwinkelsensors 7, in dem eine Codescheibe 8 ebenfalls drehbar gelagert ist. Die Codescheibe 8 ist vor­ zugsweise starr, wenn auch lösbar mit dem Deckel 2 verbun­ den, so daß diese beiden Bauelemente sich gleichsinnig dre­ hen. Der von der Codescheibe 8 zurückgelegte Drehwinkel ent­ spricht damit dem gleichzeitig von dem Deckel 2 und damit dem bewegbaren zweiten Ende der Wickelfeder 10 zurückgeleg­ ten Drehwinkel. Die Codescheibe ist mit ringförmigen Ansät­ zen 11 versehen, die senkrecht auf der Codescheibe stehen und welche Codierungen beispielsweise in Form von Ausnehmun­ gen tragen, die bei sich drehender Codescheibe durch einen ortsfesten Detektor 12 ausgewertet werden können. Der Detek­ tor 12 sitzt auf einem Sensorboden 13, der beispielsweise als isolierende Zwischenschicht oder aber als Leiterplatte 13 ausgestaltet sein kann. An den Sensorboden schließt sich der Innenraum 14 eines Lenkstockschalters an, in den die Einheit aus Wickelfederverbinder 3 und Lenkwinkelsensor 7 integriert ist. Die Gesamteinheit aus den drei zuletzt ge­ nannten Baugruppen ist auf das Lenkstockgehäuse 15 aufgera­ stet, welches fahrzeugfest angeordnet ist.

Für die Erfindung nun besonders wichtig ist, daß die Ober­ seite der Codescheibe 8 mit einer Spiralnut 16 versehen ist, die als erstes Antriebsmittel dient. In die Spiralnut taucht ein Abtaststift 17 ein, welcher zwar radial verschiebbar in einer Gleitnut 18 geführt ist, aber in dieser Nut senkrecht zur Betrachtungsebene, also in tangentialer Richtung, nicht bewegt werden kann. Somit ziehen oder schieben je nach Dreh­ richtung der Codescheibe und damit des Deckels 2 die Seiten­ wände der Spiralnut den Abtaststift 17 radial nach innen bzw. radial nach außen. Mit dem Abtaststift 17 ist ein An­ zeigeelement 19 verbunden, welches tangential nicht beweg­ lich, aber radial verschiebbar in der Gleitnut 18 gelagert ist. Die Lage des schieberförmigen Anzeigeelements 19 ent­ spricht somit dem Drehwinkel der Codescheibe 8 und damit des Deckels 2, wobei der Deckel wiederum die Drehlage des dreh­ baren zweiten Endes des Wickelfederverbinders 3 festlegt. Dabei wandert der Anzeigeschieber 19 in Grenzen solange nach außen bzw. innen, wie sich der Deckel 2 in der gleichen Richtung dreht, bis schließlich der Abtaststift 17 gegen einen nicht dargestellten Anschlag läuft. Diese Bewegung erfolgt über mehrere volle Umdrehungen des Deckels 2 und damit der Codescheibe 8 hinweg in gleicher Richtung.

Fig. 2 zeigt Teile der Ausgestaltung nach Fig. 1 in perspek­ tivischer Darstellung. Dabei trägt der Deckel 2 einen elek­ trischen Anschluß 21, der mit dem bewegbaren zweiten Ende der Wickelfeder elektrisch verbunden ist. Sowohl das An­ zeigeelement 19 als auch der Deckel 2 sind mit jeweils einer Markierung 22 versehen, die in Abhängigkeit von dem Drehwin­ kel des Deckels 2 ihre Lage ändern. Den bewegbaren Markie­ rungen 22 ist jeweils eine ortsfeste Markierung 23 zugeord­ net, wobei die vier Markierungen sich in der für die Montage des Systems bevorzugten Ausgangslage befinden. Aus der so definierten neutralen Lage kann der Deckel 2 in beiden Rich­ tungen mehrere gleichsinnige Umdrehungen gefahrlos zurück­ legen, ohne daß die Feder 10 beschädigt wird. Mit Hilfe der Markierungen 22, 23 läßt sich also nicht nur die Zahl der Umdrehungen, sondern auch die Winkellage innerhalb einer Umdrehung des Deckels gegenüber dem Gehäuse 6 feststellen und dementsprechend der Verbinder in seine Montagelage zu­ rückbringen.

Bei der Montage eines Lenkstockschalters muß gewährleistet sein, daß der drehbare Teil der Wickelfederkassette in immer der gleichen Stellung montiert wird. Dazu wird ein Schieber mit einer Markierung verwendet. Der Schieber wird über eine spiralförmige Führungsrille verschoben. Wenn die Markierun­ gen am Schieber und am Gehäuse deckungsgleich sind, ist op­ tisch erkennbar die Wickelfelder i.O.

Das besondere Merkmal an der Erfindung ist, daß man kein Zusatzteil für die spiralförmige Führungsrille benötigt, sondern diese in die Codescheibe des Lenkwinkelsensors inte­ griert.

Claims (6)

1. Wickelfederverbinder, bei dem ein erstes Ende der Wic­ kelfeder (10) vorzugsweise in einem Fahrzeug gegenüber einer Drehachse (4) ortsfest gehalten ist, während das zweite Ende (21) der Feder (10) mit einem gegenüber der Drehachse (4) um mehrere Umdrehungen drehbaren Anschluß (21) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Ende ein mit einem Anzeigeelement (19) versehe­ nes Getriebe mechanisch verbunden ist, wobei das Getrie­ be (16, 17) das Anzeigeelement (19) derart antreibt, daß bei einer Drehung des zweiten Endes (21) um seine Dreh­ achse (4) durch die Stellung des Anzeigeelementes die Drehwinkellage des zweiten Endes gegenüber einer Aus­ gangslage (22, 23) angezeigt ist.

2. Wickelfederverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Getriebe (16, 17) eine um die Drehachse (4) des zweiten Endes drehbare Scheibe (8) aufweist, welche spiralförmige erste Führungsmittel (16), insbe­ sondere Nut oder Vorsprung, besitzt, daß das Anzeige­ element (19) radial verschiebbar sowie tangential unver­ schiebbar gelagert ist und daß das Anzeigeelement (19) mit einem zweiten Führungsmittel (17) am ersten Füh­ rungsmittel (16) derart angreift, daß das Anzeigeelement (19) bei einer Drehung der Scheibe (8) radial verschoben wird.

3. Wickelfederverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit dem Lenkwinkelsensor (8, 11-13) eines Fahrzeugs zusammengefügt ist und vorzugsweise die Einheit aus Wickelfederverbinder und Lenkwinkelsen­ sor in das Gehäuse eines Lenkstockschalters (14) inte­ griert ist.

4. Wickelfederverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmigen ersten Führungs­ mittel (16) in die Codescheibe (8) des Lenkwinkelsensors eingearbeitet sind.

5. Lenkwinkelsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Codescheibe (8) mit mindestens einem senk­ recht auf der Codescheibe (8) stehenden ringförmigen Ansatz (11) versehen ist, der die Codierung der Codescheibe trägt.

6. Wickelfederverbinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Codescheibe mit dem drehbar ge­ lagerten Lenkstock (1) des Fahrzeugs unmittelbar gekop­ pelt ist.