DE19805106C1

DE19805106C1 - Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten absoluten Nullstellung zwischen einem um seine Längsachse in beiden Richtungen drehbaren zylindrischen Körper und einem feststehenden zylindrischen Körper

Info

Publication number: DE19805106C1
Application number: DE19805106A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl Ing Boebel; Detlef Dipl Phys Dr Kerkmann; Thomas Dipl Phys Weber; Frank Dipl Ing Blaesing
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2018-02-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Erkennens bzw. Erfassens von vordefinierten Positionen zwischen zwei gegeneinander drehbaren Körpern. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfas sen einer vordefinierten absoluten Nullstellung zwischen einem um seine Längsachse in beide Richtungen drehbaren zylindrischen Körper (Rotor) und einem feststehenden zylindrischen Körper (Stator).

Derartige Vorrichtungen werden zum Erkennen einer vordefinierten Grundstellung - der Nullstellung - zwischen Rotor und Stator benötigt. Da von ausgehend kann erfaßt werden, ob der Rotor in die eine oder in die andere Richtung um seine Längsachse ausgelenkt wurde. Beispielsweise werden derartige Vorrichtungen bei Kraftfahrzeugen in der Lenksäulen- Lenkrad-Einheit eingesetzt, um zu erfassen, wann sich das Lenkrad in seiner Geradeausstellung befindet. Die erfaßte Lenkradgeradeausstellung kann dazu verwendet werden, um etwa eine elektronisch realisierte selbsttätige Rückstellung eines Fahrtrichtungsanzeigers nach einer Kur venfahrt herbeizuführen oder um eine Lenkwinkelsensorik zu initialisieren.

In der DE 29 13 008 C3 ist eine solche Vorrichtung zur selbsttätigen Fahrtrichtungsanzeigerrückstellung beschrieben. Diese Vorrichtung ver wendet eine Gabellichtschranke bestehend aus zwei als Sender einge setzten Fotodioden und zwei als Empfänger vorgesehenen Fototransisto ren, die am Stator angeordnet sind. Als Lichtschranke wird eine am Rotor gelagerte Scheibe verwendet, durch welche beim Drehen des Lenkrades eine oder beide Sichtverbindungen zwischen den jeweiligen Sende-Emp fangseinrichtungen unterbrochen werden. Zum Betrieb dieser Vorrichtung ist diese an eine Steuerelektronik angeschlossen, welche sowohl durch den die Fahrtrichtung anzeigenden Tastschalter als auch von den Aus gängen der Empfänger beaufschlagt wird. Gemäß einem vorgegebenen Algorithmus kann eine Erkennung der Lenkraddrehrichtung ausgehend von der Geradeausstellung und eine Rückstellung des Fahrtrichtungsan zeigers nach Beendigung der Kurvenfahrt durchgeführt werden. Auch wenn mit einer solchen Vorrichtung zufriedenstellende Ergebnisse erhält lich sind, stellt sich als Nachteil der notwendigerweise zu betreibende konstruktive Aufwand dar. Zum einen ist in der Lenksäulen-Lenkrad-Ein heit eines Kraftfahrzeuges nur beschränkter Einbauraum vorhanden. Zu dem muß berücksichtigt werden, daß in der Lenksäulen-Lenkrad-Einheit auch weitere Module integriert werden müssen, wie beispielsweise Stromübertragungssysteme, so daß der zur Verfügung stehende Einbau raum weiter beschränkt ist. Zum anderen ist ein zusätzlicher Montageauf wand zum Einbau einer solchen Vorrichtung notwendig.

Eine Bestimmung der Geradeausstellung des Lenkrades eines Kraftfahr zeuges kann auch durch Erfassen der Raddrehzahlunterschiede der durch das Lenkrad gelenkten Räder erfolgen. Dies setzt auf der konstruk tiven Seite jedoch voraus, daß die gelenkten Räder über entsprechende Sensoren verfügen. Ferner setzt eine derartige Erfassung einer Gerade ausstellung des Lenkrades voraus, daß sich das Kraftfahrzeug bewegt, da ansonsten bei einer Betätigung des Lenkrades keine Raddrehzahlunter schiede zwischen dem rechten und dem linken Rad erfaßbar sind.

Aus der DE 41 23 781 A1 ist ein Winkelsensor bekannt geworden, mit dem ein Winkelerfassungsbereich von mehr als 360° abdeckbar ist. Zu diesem Zweck ist eine Spirale aus flexiblem Material zwischen einem Statorteil und einem sich um eine Achse drehenden Rotorteil vorgesehen, welches Rotorteil Beläge trägt, die mit der Spirale einen sich mit der Drehung in seiner Kapazität ändernden Kondensator bildet. In Abhängigkeit von der ermittelten Kapazität des jeweils aus einem Belag und der Spirale oder einem Spiralenabschnitt gebildeten Kondensators ergibt sich dann die Winkelstellung des Rotorteils im Bezug auf das Statorteil. Eine bestimmte Kapazität des aus der Spirale und dem Belag gebildeten Kondensators kann als Nullstellung oder im Falle eines Einsatzes als Lenkwinkelsensors als Geradeausstellung der gelenkten Räder definiert sein. Dieser bekannte Winkelsensor vermag jedoch nicht den Anforderungen an die Genauigkeit einer Erfassung einer absoluten Nullstellung zwischen einem Rotor und einem Stator zu genügen, da die Spirale in dem zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil liegenden Zwischenraum frei beweglich ist und somit in Folge von Vibrationen oder Bewegungen in ihrem Abstand zu einem Belag variieren kann. Folglich ändert sich die Kapazität des Kondensators. Für einen Einsatz als Lenkwinkelsensor ist ein Winkelsensor gemäß diesem Dokument nicht geeignet.

Ausgehend von dem zuerst diskutierten Stand der Technik liegt der Erfin dung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten absoluten Nullstellung zwischen einem um seine Längs achse in beiden Richtungen drehbaren zylindrischen Körper und einem feststehenden zylindrischen Körper vorzuschlagen, die mit einfachen Mit teln realisierbar ist und sich insbesondere auch für einen Einsatz in einer Lenksäulen-Lenkrad-Einheit eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen durch eine Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten absoluten Nullstellung zwischen einem um seine Längsachse in beide Richtungen drehbaren zylindrischen Kör per (Rotor) und einem feststehenden zylindrischen Körper (Stator) gelöst, welche beiden Körper mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß ein durch die äußere Mantelfläche des innenliegenden Kör pers und die innere Mantelfläche des außenliegenden Körpers begrenzter Wickelspalt gebildet ist, von welchen Mantelflächen eine zumindest in ei nem Bereich als Elektrode wirkend ausgebildet ist (Mantelelektrode), in welchem Wickelspalt ein flexibles Flach band dergestalt angeordnet ist, daß sein eines Ende am Rotor und sein anderes Ende am Stator befestigt ist und in der Nullstellung der beiden Körper zueinander mit einem Ab schnitt um die äußere Mantelfläche des innenliegenden Körpers in der einen Richtung und mit einem weiteren Abschnitt an der inneren Mantel fläche des außenliegenden Körpers anliegend in entgegengesetzter Richtung gewickelt ist, so daß zwischen den beiden Abschnitten eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife gebildet ist, welches Flachband in der Nullstellung zwischen Rotor und Stator im Bereich der die Wickel richtung des Flachbandes umkehrenden Schleife als Elektrode (Anlageelektrode) wirkend ausgebildet ist, welche Anlageelektrode über eine Zuleitung elektrisch kontaktierbar ist und welche ebenfalls elektrisch kontaktierbare Mantelelektrode bezüglich der Mantelfläche dergestalt angeordnet ist, daß beim Drehen des Rotors in eine Richtung ein Kon densator bestehend aus der Mantelelektrode und der durch die Drehbe wegung in eine parallele Anordnung mit der Mantelelektrode gelangende Anlageelektrode gebildet ist.

Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten absoluten Nullstellung zwischen einem um seine Längsachse in beide Richtungen drehbaren zylindrischen Körper (Rotor) und einem feststehenden zylindrischen Körper (Stator) gelöst, welche beiden Körper mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß ein durch die äußere Mantelfläche des innenliegenden Körpers und die innere Mantelfläche des außenliegenden Körpers begrenzter Wickelspalt gebildet ist, in welchem Wickelspalt zwei flexible Flachbänder dergestalt angeordnet sind, daß deren eines Ende am Rotor und deren anderes Ende am Stator befestigt ist und in der Nullstellung der beiden Körper zueinander jeweils mit einem Abschnitt um die äußere Mantelfläche des innenliegenden Körpers in der einen Richtung und mit einem weiteren Abschnitt an der inneren Mantelfläche des außenliegenden Körpers anliegend in entgegengesetzter Richtung gewickelt ist, so daß zwischen den beiden Abschnitten jeweils eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife gebildet ist, welches eine Flachband in der Nullstellung zwischen Rotor und Stator im Bereich der die Wickelrichtung dieses Flachbandes umkehrenden Schleife als Elektrode (Anlageelektrode) wirkend ausgebildet ist, und welches andere Flachband auf einer Länge als Elektrode (Flachbandelektrode) wirkend ausgebildet ist, welche Länge der Elektrode zumindest so bemessen ist, damit beim Drehen des Rotors in eine Richtung ein Kondensator bestehend aus der Flachbandelektrode und der durch die Drehbewegung in eine parallele Anordnung mit der Flachbandelektrode gelangenden Anlageelektrode gebildet ist.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen nutzen die sich einstellenden Ka pazitätsunterschiede zwischen zwei elektrisch kontaktierbaren Elektroden aus, wobei sich die Kapazitätsunterschiede durch unterschiedlichen Ab stand bzw. unterschiedliche Anordnung der Elektroden zueinander in Ab hängigkeit von der Stellung zwischen Rotor und Stator ergeben. Zu die sem Zweck verwenden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen ein Flach band, welches in einem zwischen dem Rotor und dem Stator angeordne ten Wickelraum dergestalt angeordnet, daß dieses mit seinem einen Ende um den innenliegenden Körper in der einen Richtung und mit seinem an deren Ende innenseitig am äußeren Körper anliegend in entgegenge setzter Richtung gewickelt ist. Das Flachband bildet somit innerhalb des Wickelraumes eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife aus. Derje nige Flachbandabschnitt, der in der Nullstellung zwischen Rotor und Sta tor die die Wickelrichtung umkehrende Schleife bildet, ist als Elektrode wirkend ausgebildet, welche Elektrode über eine Zuleitung elektrisch kontaktierbar ist. Bei einer Drehbewegung des Rotors in die eine oder in die andere Richtung gelangt diese als Anlageelektrode bezeichnete Elek trode in eine parallele Anordnung zur inneren Mantelfläche des äußeren Körpers oder zur äußeren Mantelfläche des inneren Körpers. Diese Anla gebewegung der Anlageelektrode wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um dadurch mit einer weiteren Elektrode, die beispielsweise einer oder beiden Mantelflächen zugeordnet sein kann oder die durch ein weiteres als Elektrode wirkendes Flachband gebildet sein kann, einen Kondensator zu bilden. In derjenigen Stellung der Anlageelektrode, in der diese nahe an der weiteren Elektrode anliegt, ist ein Kondensator hoher Kapazität gebil det. Entsprechend gering ist die Kapazität, wenn die Anlageelektrode durch Drehen des Rotors in die andere Richtung am anderen Körper angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Länge der weiteren Elektrode kann die dann erfaßte Kapazität auch einen sehr geringen Wert ein nehmen. Wird die Anlageelektrode infolge eines Drehens des Rotors durch ihre Nullstellung geführt, in der diese als die Wickelrichtung dieses Flachbandes umkehrende Schleife ausgebildet ist, dann ist ausgehend von einer vorherigen Anlage dieser Elektrode an einer weiteren ein Kapa zitätsabfall ggf. ein Kapazitätsminimum feststellbar, so daß auf diese Weise die Nullstellung zwischen Rotor und Stator auch über mehrere Um drehungen hinaus absolut definierbar ist. Entsprechend ist die Drehrich tung des Rotors detektierbar. Insbesondere eignen sich die erfindungs gemäßen Vorrichtungen zum Initialisieren eines Lenkwinkelsensorsy stems.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Bildung des Kondensators eine Mantelelektrode vorgesehen, die entweder der inneren Mantelfläche des äußeren Körpers oder der äußeren Mantelfläche des inneren Körpers zugeordnet sein kann. Diese Mantelelektrode ist bezüglich der jeweiligen Mantelfläche in einer Position vorgesehen, die der Position entspricht, an der durch Drehen des Rotors die Anlageelektrode zur Anlage gelangt. In einer Weiterbildung dieser Ausführung ist vorgesehen, daß beide Mantel flächen jeweils eine mit der Anlageelektrode zusammenwirkende Mantel elektrode aufweisen. Durch eine solche Anordnung sind zwei Kondensa toren gebildet, deren Kapazitäten sich beim Drehen des Rotors durch die Nullstellung gegenläufig verhalten. Der eine Kondensator ist durch die dem äußeren Körper zugeordnete Mantelelektrode und der Anlageelek trode gebildet, während der andere Kondensator durch die der Mantelflä che des inneren Körpers zugeordnete Elektrode und die Anlageelektrode gebildet ist. Entsprechend kann ebenfalls vorgesehen sein, daß die ge samte innere Mantelfläche des außenliegenden Körpers sowie die äußere Mantelfläche des innenliegenden Körpers etwa durch metallisches Be dampfen als Elektroden ausgebildet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung ist als mit der Anlageelektrode zur Bil dung des Kondensators zusammenwirkende weitere Elektrode eine als Flachband ausgebildete Elektrode vorgesehen, die wie auch das Flach band der Anlageelektrode sowohl am Rotor als auch am Stator mit ent sprechenden Wicklungen befestigt ist. Bei dieser Ausgestaltung kann vor gesehen sein, daß die Flachbandelektrode, die wie auch das Flachband der Anlageelektrode eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife ausbil det, im Bereich der sich in der Nullstellung zwischen Rotor und Stator ausbildenden Schleife eine Isolierung eingebracht ist, so daß durch die Flachbandelektrode zwei einzelne Elektroden gebildet sind. In Abhängig keit von der Drehrichtung des Rotors legt sich die Anlageelektrode sodann in eine parallele Anordnung zu der einen oder der anderen Elektrode. Auf diese Weise sind ebenfalls zwei bezüglich ihrer Kapazität beim Drehen des Rotors durch die Nullstellung gegenläufige Kondensatoranordnungen gebildet.

Besonders bevorzugt ist eine Verwendung einer dieser Vorrichtungen zur Erfassung der absoluten Nullstellung einer Lenksäulen-Lenkrad-Einheit, bei welcher zur elektrischen Stromübertragung zwischen der Lenksäule als Rotor auf einen Stator eine Wickelfederkassette vorgesehen ist. Bei einer solchen Wickelfederkassette sind die stromübertragenden Kabel in einem oder mehreren Flachkabeln vereinigt, die unter Ausbildung einer die Wickelrichtung umkehrende Schleife wie auch die erfindungsgemäßen Flachbänder in dem Wickelspalt angeordnet sind. Zur Unterstützung des Wickelvorganges dieser Flachkabel werden Blindbänder eingesetzt. In Ab hängigkeit von der Ausgestaltung der Nullstellungserkennungsvorrichtung können eine oder mehrere dieser Blindbänder als Elektrodenflachbänder im Sinne der oben beschriebenen Erfindung eingesetzt sein. Derartige Wickelfederkassetten sind im Kraftfahrzeugbereich weit verbreitet, so daß eine solche vorbereitete Wickelkassette ohne zusätzlichen Montageauf wand mit einer integrierten Nullstellungserfassungsvorrichtung zur Beauf schlagung etwa eines Fahrdynamiksystemes oder etwa zum selbsttätigen Rückstellen eines Fahrtrichtungsanzeigers montierbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie Weiterbildungen sind Be standteil der übrigen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Figuren beschreibung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten Nullstellung zwischen einem um seine Längsachse in beiden Richtungen drehbaren Rotor und ei nem Stator in der Nullstellung zwischen Rotor und Stator,

Fig. 1a ein eine Anlageelektrode beinhaltendes Flachband,

Fig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 nach Drehen des Rotors ausge hend von der Nullstellung in die eine Richtung,

Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 1 nach Drehen des Rotors ausge hend von der Nullstellung in die entgegengesetzte Richtung,

Fig. 4 ein Diagramm darstellend sich einstellende Kapazitätsände rungen beim Drehen des Rotors verwendend eine weitere Ausgestaltung der Erfindung und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Wickelfederkassette einer Lenksäulen-Lenkrad-Einheit zum Übertragen von elek trischem Strom mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten Nullstellung gemäß einer weiteren Ausgestal tung.

Fig. 1 zeigt in einer Anordnung einen als zylindrischen Körper ausgebil deten Rotor 1, etwa eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges und einen kon zentrisch bezüglich des Rotors 1 angeordneten Stator 2. Der Stator ist ein zylindrischer Rohrabschnitt, dessen innere Mantelfläche 3 von der äuße ren Mantelfläche 4 des Rotors 1 beabstandet ist. Durch die äußere Man telfläche 4 des Rotors 1 und die innere Mantelfläche 3 des Stators 2 wird in radialer Richtung ein Wickelspalt 5 begrenzt, in dem ein flexibles Flach band 6 aus Kunststoff angeordnet ist. Fig. 1 zeigt den Rotor 1 und den Stator 2 in ihrer Nullstellung, in welcher das eine Ende des Flachbandes 6 um die äußere Mantelfläche 4 des Rotors 1 gewickelt und an dieser be festigt ist und das andere Ende des Flachbandes 6 in entgegengesetzter Wickelrichtung an der inneren Mantelfläche 3 des Stators 2 anliegend ge wickelt und an dieser befestigt ist. Die beiden Flachbandabschnitte sind durch eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife 7 voneinander ge trennt. Die Anzahl der Wicklungen des Flachbandes 6 um den Rotor 1 bzw. den Stator 2 ist abhängig von der gewünschten Umdrehungszahl, die mit dem Rotor 1 in die eine bzw. in die andere Richtung getätigt wer den sollen.

Dem Flachband 6 ist eine Elektrode 8 zugeordnet, die in der in Fig. 1 gezeigten Nullstellung zwischen Rotor 1 und Stator 2 sich auf den Bereich der Schleife 7 beschränkt. Die Elektrode 8 ist zu ihrer grafischen Hervor hebung mit größerer Strichstärke dargestellt als die übrigen Abschnitte des Flachbandes 6; dieses ist den in den Figuren gezeigten Beispielen nicht als konstruktive Maßnahme (Aufdickung) anzusehen. Die Elektrode 8 kann unterschiedlich ausgebildet sein; beispielsweise kann die Elek trode 8 durch eine metallische Bedampfung des aus Kunststoff bestehen den Flachbandes 6 erstellt sein. Die Elektrode 8 kann jedoch auch in dem Flachband 6 als darin enthaltener elektrischer Leiter vorgesehen sein. Die Elektrode 8 ist durch eine elektrische Zuleitung, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der statorseitigen Befestigung abgreifbar ist, elektrisch kontaktierbar.

Der inneren Mantelfläche 3 des Stators 2 ist eine Mantelelektrode 9 zuge ordnet, die sich in demjenigen Bereich der Mantelfläche 3 befindet, in wel chem die Anlageelektrode 8 des Flachbandes 6 zur Anlage gelangt, wenn der Rotor 1 im Uhrzeigersinn bewegt wird. Der äußeren Mantelfläche 4 des Rotors 1 ist ebenfalls eine Mantelelektrode 10 zugeordnet, die so po sitioniert ist, daß die Anlageelektrode 8 beim Drehen des Rotors 1 gegen den Uhrzeigersinn in diesem Bereich zur Anlage gelangt. Die Anlageelek trode 8 ist mit den Mantelelektroden 9, 10 zur Bildung von zwei Konden satoren geschaltet, wobei ein Kondensator aus der Anlageelektrode 8 und der Mantelelektrode 9 und ein weiterer Kondensator aus der Anlageelek trode 8 und der Mantelelektrode 10 gebildet werden kann. In Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors 1 wird durch das Heranführen der Anla geelektrode 8 an eine der beiden Mantelelektroden 9 oder 10 ein Kon densator hoher Kapazität gebildet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Elek trode 8 handelt es sich um eine metallische Schicht innerhalb des Flach bandes 6, so daß durch den die Elektrode 8 umgebenen Kunststoff diese Oberfläche gegenüber den Mantelelektroden 9, 10 elektrisch isoliert ist.

Das Flachband 6 ist zur Verdeutlichung desselben in einer schematisier ten Draufsicht in Fig. 1a dargestellt. Erkennbar ist darin die elektrische Zuleitung 11 und der durch die Zuleitung 11 kontaktierbare Elektrodenab schnitt 8. Die Elektrode 8 ist zu beiden Seiten des Flachbandes 6 wirkend angeordnet, damit sowohl ein Kondensator mit der Mantelelektrode 10 als auch mit der Mantelelektrode 9 gebildet werden kann.

Beim Drehen des Rotors gegen den Uhrzeigersinn ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Nullstellung erfolgt sodann eine Anlage der Anlageelek trode 8 an der Mantelelektrode 10. Diese Stellung zwischen Rotor 1 und Stator 2 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der Übersicht halber lediglich die Anlageelektrode 8 des Flachbandes 6 gezeigt ist. Beim Drehen des Ro tors im Uhrzeigersinn erfolgt dann eine Anlage der Anlageelektrode 8, wie in Fig. 3 gezeigt, an die Mantelelektrode 9.

Selbstverständlich kann der Rotor 1 in beide Richtungen weiter als die in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Positionen gedreht werden, jedoch ändert sich die jeweilige Kondensatoranordnung dadurch nicht.

Die gegenläufige Kapazitätsänderung beim Drehen des Rotors aus seiner in Fig. 2 gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, bei wel cher sich die Kapazität des durch den durch die Elektroden 8 und 10 ge bildeten Kondensators auf Null absenkt, wohingegen sich die Kapazität des aus der Elektroden 8 und 9 gebildeten Kondensators von einer gerin gen zu einer höheren Kapazität einstellt, wird zur Erfassung der absoluten Nullstellung zwischen Rotor 1 und Stator 2 verwendet, wobei durch den Schnittpunkt der gegenläufigen Kurven die Nullstellung zwischen Rotor und Stator definiert ist.

In einem weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Rotor 1 und der Stator 2 aus Kunststoff hergestellt und sowohl die äußere Mantelfläche des Rotors 1 als auch die innere Mantelfläche des Stators 2 mit einer metallischen Schicht, etwa durch Bedampfen auf getragen, versehen. Die sich ändernde Position der Anlageelektrode 8 beim Drehen des Rotors durch die Nullstellung hat dann zur Folge, daß in beiden Kondensatoren unabhängig von der Stellung des Rotors Kapazi täten erfaßbar sind, die sich jedoch deutlich voneinander unterscheiden. In Fig. 4 ist die Kapazitätsänderung der beiden Kondensatoren C₁, C₂ dargestellt, wenn der Rotor durch die Nullstellung gedreht wird. Dabei ist der Kondensator C₁ aus der dem Rotor zugeordneten Mantelelektrode und der Anlageelektrode und der Kondensator C₂ aus der dem Stator zu geordneten Mantelelektrode und der Anlageelektrode gebildet. Der Schnittpunkt der sich ändernden Kapazitäten gibt die Nullstellung in der Rotor-Stator-Anordnung wieder. Ist der Rotor bezüglich des Stators aus seiner Nullstellung herausgedreht, ändern sich die Kapazitäten der Kon densatoren C₁ sowie C₂ unabhängig davon, wie weit der Rotor in diese Richtung gedreht wird bzw. wieviele Umdrehungen der Rotor in diese Richtung gedreht wird, nicht.

Anstelle eines Bedampfens der Mantelflächen zur Ausbildung von Elek troden können ebenfalls aufgeklebte Folienelektroden oder elektrisch lei tende Folienbereiche, die im Wege eines Heißprägeverfahrens in die Kör per integriert sind, verwendet werden.

In Fig. 5 ist eine Wickelfederkassette 12 einer nicht näher dargestellten Lenksäulen-Lenkrad-Einheit zur Übertragung von Strom zwischen dem Stator 13 und dem als Lenksäule dienenden Rotor 14 dargestellt. Zu die sem Zweck ist in den Wickelspalt 15 ein Flachkabel 16 dergestalt einge setzt, daß sein eines Ende in einer Richtung um den Rotor 14 gewickelt und endseitig daran befestigt ist und daß dessen anderes Ende in entge gengesetzter Richtung innenseitig an dem Stator 13 anliegend gewickelt und ebenfalls endseitig befestigt ist. Die Wickelrichtungsumkehrung des Flachkabels 16 wird durch eine mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeich nete Schleife gebildet. Im Bereich der jeweils endseitigen Befestigung des Flachkabels 16 erfolgt eine nicht näher dargestellte Kontaktierung der einzelnen Litzen. Zur Unterstützung eines einwandfreien Auf- und Abwic kelns des Flachkabels 16 in Abhängigkeit von der Drehung der Lenksäule 14 sind drei bezüglich des Flachkabels 16 als Blindkabel zu bezeichnende Flachbänder vorgesehen, die entsprechend dem Flachkabel 16 statorsei tig sowie rotorseitig angeordnet und befestigt sind. Eines dieser Flach bänder nämlich das Flachband 18 ist entsprechend dem in Fig. 1a ge zeigten ausgebildet, so daß die in Fig. 5 durch dieses Flachband gebil dete Schleife 19 eine Anlageelektrode 20 beinhaltet bzw. darstellt. Ein weiteres Blindkabel, nämlich das Blindkabel 21 ist als Flachbandelektrode ausgebildet, die zur Erstellung eines Kondensators mit der Elektrode 20 des Flachbandes 18 zusammenwirkt. Zu diesem Zweck ist die Flachband elektrode 21 über ihre gesamte Länge als Bandelektrode ausgebildet. Durch Drehen der Lenksäule 14 in die eine oder in die andere Richtung gelangt sodann die Elektrode 20 entweder an einen am Stator 13 gewickelten Abschnitt der Flachbandelektrode 21 oder an einen um die Lenksäule 14 gewickelten Abschnitt zur Anlage, so daß in beiden Fällen durch die Elektroden 20 und 21 jeweils ein Kondensator gebildet ist. Der Kapazitätsverlauf dieses durch die Elektroden 20, 21 gebildeten Kondensators ausgehend von einer Stellung, bei der die Lenksäule 14 nach rechts eingeschlagen in eine die Nullstellung überschreitende Stel lung, bei der die Lenksäule 14 nach links gedreht worden ist, ist durch ein die Nullstellung darstellendes Minimum gekennzeichnet. Anstelle der in Fig. 5 dargestellten Flachbandelektrode kann auch eine solche vorge sehen sein, die lediglich im Bereich ihrer Schleife und der daran angren zenden Abschnitte als Elektrode wirkend ausgebildet ist, wobei diese Ab schnitte zumindest so bemessen sein müssen, daß diese dem Anlagebe reich der Elektrode 20 entsprechen.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle der Flachbandelektrode 21 eine solche vorgesehen, die im Bereich ihrer in der Nullstellung zwischen Rotor 14 und Stator 13 sich ausbildenden Schleife eine elektrische Isolierung aufweist, so daß zwei Elektrodenab schnitte gebildet sind. Die Kapazitätsänderungen einer solchen Ausge staltung entsprechen der in Fig. 4 gezeigten.

Bezugszeichenliste

1

Rotor

2

Stator

3

Innere Mantelfläche des Stators

4

Äußere Mantelfläche des Rotors

5

Wickelspalt

6

Flachband

7

Schleife

8

Anlageelektrode

9

Mantelelektrode

10

Mantelelektrode

11

Elektrische Zuleitung

12

Wickelfederkassette

13

Stator

14

Rotor; Lenksäule

15

Wickelspalt

16

Flachkabel

17

Schleife

18

Flachband, Blindkabel

19

Schleife

20

Anlageelektrode

21

Flachbandelektrode, Blindkabel
C₁

Kondensator
C₂

Kondensator

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten absoluten Nullstel lung zwischen einem um seine Längsachse in beide Richtungen drehbaren zylindrischen Körper (Rotor) (1) und einem feststehen den zylindrischen Körper (Stator) (2), welche beiden Körper (1, 2) mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß ein durch die äußere Mantelfläche (4) des innenliegenden Körpers (1) und die innere Mantelfläche (3) des außenliegenden Körpers (2) begrenzter Wickelspalt (5) gebildet ist, von welchen Mantelflächen (3, 4) eine zumindest in einem Bereich als Elektrode wirkend aus gebildet ist (Mantelelektrode) (9, 10), in welchem Wickelspalt (5) ein flexibles Flachband (6) dergestalt angeordnet ist, daß sein ei nes Ende am Rotor (1) und sein anderes Ende am Stator (2) befe stigt ist und in der Nullstellung der beiden Körper (1, 2) zueinander mit einem Abschnitt um die äußere Mantelfläche (4) des innenlie genden Körpers (1) in der einen Richtung und mit einem weiteren Abschnitt an der inneren Mantelfläche (4) des außenliegenden Körpers (2) anliegend in entgegengesetzter Richtung gewickelt ist, so daß zwischen den beiden Abschnitten eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife (7) gebildet ist, welches Flachband (6) in der Nullstellung zwischen Rotor (1) und Stator (2) im Bereich der die Wickelrichtung des Flachbandes (6) umkehrenden Schleife (7) als Elektrode (Anlageelektrode) (8) wirkend ausgebildet ist, welche Anlageelektrode (8) über eine Zuleitung (11) elektrisch kontaktier bar ist und welche ebenfalls elektrisch kontaktierbare Mantelelek trode (9, 10) bezüglich der Mantelfläche (3, 4) dergestalt angeord net ist, daß beim Drehen des Rotors (1) in eine Richtung ein Kon densator bestehend aus der Mantelelektrode (9, 10) und der durch die Drehbewegung in eine parallele Anordnung mit der Mantele lektrode (9, 10) gelangende Anlageelektrode (8) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Mantelflächen (3, 4) ein als Elektrode wirkender Bereich (9, 10) zugeordnet ist, so daß beim Drehen des Rotors (1) in die eine Richtung ein Kondensator bestehend aus der der äußeren Mantel fläche (4) des innenliegenden Körpers (1) zugeordneten Mantele lektrode (10) und der durch die Drehbewegung in eine parallele Anordnung mit dieser Mantelelektrode (10) gelangenden Anlage elektrode (8) und beim Drehen des Rotors (1) in die entgegenge setzte Richtung ein Kondensator bestehend aus der der inneren Mantelfläche (3) des außenliegenden Körpers (2) zugeordneten Mantelelektrode (9) und der durch die Drehbewegung in eine pa rallele Anordnung mit dieser Mantelelektrode (9) gelangenden An lageelektrode (8) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageelektrode und die Mantelelektrode als metallische Beschichtung eines Kunststoffsubstrates vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anlageelektrode (8) zur Bildung der notwendigen Elektrodenisolation des Kondensators oberseitig isoliert ist.

5. Vorrichtung zum Erfassen einer vordefinierten absoluten Nullstel lung zwischen einem um seine Längsachse in beide Richtungen drehbaren zylindrischen Körper (Rotor) (14) und einem feststehen den zylindrischen Körper (Stator) (13), welche beiden Körper (13, 14) mit axialem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß ein durch die äußere Mantelfläche des innenliegenden Körpers und die innere Mantelfläche des außenliegenden Körpers begrenzter Wickelspalt (15) gebildet ist, in welchem Wickelspalt (15) zwei flexi ble Flachbänder (18, 21) dergestalt angeordnet sind, daß deren eines Ende am Rotor (14) und deren anderes Ende am Stator (14) befestigt ist und in der Nullstellung der beiden Körper zueinander jeweils mit einem Abschnitt um die äußere Mantelfläche des in nenliegenden Körpers (14) in der einen Richtung und mit einem weiteren Abschnitt an der inneren Mantelfläche des außenliegen den Körpers (13) anliegend in entgegengesetzter Richtung gewic kelt sind, so daß zwischen den beiden Abschnitten jeweils eine die Wickelrichtung umkehrende Schleife (17, 19) gebildet ist, welches eine Flachband (18) in der Nullstellung zwischen Rotor (14) und Stator (13) im Bereich der die Wickelrichtung dieses Flachbandes (18) umkehrenden Schleife (17) als Elektrode (Anlageelektrode) (20) wirkend ausgebildet ist, und welches andere Flachband (21) auf einer Länge als Elektrode (Flachbandelektrode) (21) wirkend ausgebildet aufweist, welche Länge der Elektrode (21) zumindest so bemessen ist, damit beim Drehen des Rotors (14) in eine Richtung ein Kondensator bestehend aus der Flachbandelektrode (21) und der durch die Drehbewegung in eine parallele Anordnung mit der Flachbandelektrode (21) gelangenden Anlageelektrode (20) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachbandelektrode durch einen Isolator in zwei elektrisch kontak tierbare Bereiche unterteilt ist, welcher Isolator im Bereich der die Wickelrichtung dieses Flachbandes umkehrenden Schleife ange ordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anlageelektrode zur Bildung zweier Kondensatoren zwei Flachbandelektroden zusammenwirken.

8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Vorrichtung zur Übertragung von elektrischem Strom zwi schen einem Stator und einem Rotor umfassend eine Wickelfeder kassette (12), in dessen Wickelspalt (15) neben dem oder den für die Erkennung einer Nullstellung vorgesehenen Flachbändern (18, 21) ein oder mehrere Flachkabel (16) zur Stromübertragung ange ordnet sind, wobei das oder die Flachbänder (18, 21) Teil der in ei ner solchen Wickelfederkassette (12) eingesetzten Blindbänder zur Unterstützung des Wickelvorganges sind.

9. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß eine solche Wickelfederkassette (12) in einer Lenksäulen-Lenkrad-Einheit eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist.