(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のケーシング部分（１）と第２のケーシング部分（37）を有するケーシングと、このケーシング内に配置された回転可能なコードディスク（２）と、電気回路（34）と、コードディスクを走査する少なくとも１個の走査装置（35）とを備えた、操舵角センサのモジュールにおいて、コードディスク（２）が第１のケーシング部分（１）に対して間隔をおいてこの第１のケーシング部分に回転可能に直接支承され、第１のケーシング部分（１）が円形の開口（22）を有し、この円形開口の縁部において環状壁（21）がケーシング内部の方に向いていることと、コードディスク（２）がケーシング内部に向く環状壁（21）の端面に支持されていることと、コードディスク（２）から突出する係止アーム（４）が環状壁（21）を介して半径方向外向きの係止フック（38）によって第１のケーシング部分（１）の外面に作用していることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
走査装置（35）が第１のケーシング部分（１）に固定連結されたソケットに挿入されていることを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
環状壁（１）が周方向の溝（39）を備え、この溝に係止フック（38）が係合していることを特徴とする請求項１または２記載のモジュール。
【請求項４】
円形のコードディスク（２）が第１のケーシング部分（１）の円形の開口（22）に対応する中央の円形貫通穴（23）を備え、この貫通穴の縁から係止アーム（４）が突出し、グループをなして貫通穴の円形縁部に設けられた係止アームの間において、弓形の支持壁（24）がコードディスクに立設され、この支持壁が円形開口（22）内に挿入された弓形の搬送環（5,6）を支持していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモジュール。
【請求項５】
走査装置（35）用のソケットが複数の光源と、この光源に付設された複数の検出器を収容窪み内に収容し、この収容窪みが３列をなして弓形に配置され、ソケットが収容窪みの壁内に、光ビームを送受信するためのスリット状の開口を備え、ソケットが端面のところで開放した弓形の溝を備え、この溝に、半径方向で互いに対向する穴が開口し、溝が円形に動く、コードディスク（２）のコードトラックまたはインクリメンタルトラックの突起（31,32）を収容することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のモジュール。
【請求項６】
第１のケーシング部分（１）に段付きのセンタリングピン（33）が設けられ、コードディスクを取り囲む印刷回路基板（34）がこのセンタリングピンを介してセンタリングされ、かつ第１のケーシング部分（１）に対して間隔をおいて保持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のモジュール。
【請求項７】
第１のケーシング部分（１）に窪み（36）成形され、光源と検出器に付設された印刷回路基板とソケットがこの窪み内でセンタリングして積層可能であり、特にソケットおよびまたは印刷回路基板が窪み壁によって付加的にセンタリング可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば市販のユニットとして車両のステアリングホイールに取付け可能である操舵角センサに関する。操舵角センサは車両のヨー角コントロールのために必要である。このヨー角コントロールは、例えばスリップしやすいカーブで車両がスリップしないようにする。このようなコントロール装置は前輪の瞬時の操舵角を知る必要がある。この操舵角と他のパラメータから、車両の走行状態が測定および制御される。このようなセンサの場合にはコードディスクが設けられている。このコードディスクはステアリングホイールに少なくとも間接的に連結されているので、ステアリングホイールの位置が付設のコードに基づいてコードディスクから直接読みとることができる。このようなコードディスクの作用はドイツ連邦共和国特許出願公開第19532903号明細書に既に説明されている。このようなコードディスクは比較的に正確に作動する。これは正確なコントロールのために必要である。他方では、簡単かつ低コストの構造を達成するために、操舵角の走査装置がセンサの印刷回路基板に一体化されている。更に、測定値エラーを避けるために、走査装置とコードを有するコードディスクとの間隔を正確に保つことが非常に重要である。そのための一例では、コードディスクと走査装置が一つの構造グループとしてまとめられ、この構造グループがケーシング内に完全に取付けられる。このような手段は勿論、比較的にコストがかかる。コードディスクが固有の組み立て板に回転可能に支承され、この組み立て板がケーシング内に組み込まれると、更に、ベース板と、走査装置の印刷回路基板または組み立て板の誤差が加算されることに留意すべきである。
そこで、本発明は、請求項１の上位概念に記載された種類の、操舵角を測定するためのセンサモジュールから出発する。本発明の課題は、センサにとって必要な部品と構造グループを、所属のケーシング内に簡単かつ低コストで取付けることである。この課題は本発明に従い、請求項１の特徴部分に記載された特徴の組み合わせによって解決される。本発明は原理的には、コードディスクをケーシングに直接回転可能に支承することにある。これにより、コードディスクを非常に正確に調節することができる。特に、駆動舌片に対してコードディスク駆動装置を正確に配向することによってコードディスクの位置を非常に正確に定めなければならない場合には、本発明によって多くの利点が生じる。なぜなら、ケーシングの位置がコードディスクの強制される位置によって定まるからである。
コードディスクをケーシングに直接支承するための簡単な構造は、請求項１記載の他の特徴によって達成される。コードディスクを直接的または間接的に駆動するステアリングホイールの位置によって、一方では、センサモジュールのケーシングの位置が予め定められる。他方では、ステアリングホイールに達するステアリングコラムは、ステアリングロッドとステアリングリンクを連結できるようにするために、スペースを維持しなければならない。従って、コードディスクの駆動装置と支承部との間の距離を短くするために、ケーシングを通るステアリングコラムの貫通穴の縁部に支承部を設けることが所望される。そのために、環状壁がケーシング底内の貫通穴の縁部に取付けられる。この環状壁はケーシング底に対して離してコードディスクの蓋面を保持するので、コード歯のためのスペースが確保される。このコード歯は特に、コードディスクの蓋面から軸方向にケーシング底まで延びる。他方では、コードディスクの位置はケーシング底に対して一義的に固定される。というのは、ばねアームがコードディスクをケーシング底の環状壁に係合させて弾性的に保持するからである。
走査装置の位置をコードディスクに一義的に付設するために、本発明の他の実施形に従って、請求項２記載の手段が推奨される。走査装置がケーシングに一義的に結合されるので、位置がコードディスクに対して一義的に固定される。というのは、走査装置とコードディスクがケーシングに直接連結されているからである。
ケーシング底からコードディスクが外れないようにするために、本発明の他の実施形では、請求項３記載の特徴の組み合わせが推奨される。この特徴の組み合わせによれば、コードディスクをケーシング底に挿入する際に、ばねアームは、その係止フックがばね壁の縁部に背後から係合するまで、環状壁によって偏向させられる。ばねアームは減張状態で特にコードディスクの回転軸線に対して特に平行に延び、係止フックのスペースを作るために、組み込み時にのみ幾分偏向し、円形穴を通過することができる。請求項３記載の溝がケーシング底と円形穴の方へ開放しているので、この溝はケーシング底に沿って延びるＬ字形の輪郭を有する。
ケーシング内でのコードディスクの係止連結部と、コードディスクの駆動装置を簡単に形成するために、他の実施形では、請求項４記載の特徴の組み合わせが推奨される。この特徴の組み合わせによれば、コードディスクはケーシング底よりも幾分小さな円形穴を有する。従って、ばねアームは穴寄りの環状壁の内面に対して平行に延びている。しかし、コードディスクの穴の縁部からばねアームだけでなく、ほぼ同じ高さの支持壁が立設されている。この支持壁は環を有し、この環を介して、コードディスクが少なくとも間接的にステアリングホイールによって駆動される。
コーディングを形成するコードディスクの歯に対して、光学的な走査装置を簡単にセンタリングするために、本発明の他の実施形では、請求項５記載の特徴の組み合わせが推奨される。コードディスクがケーシング底の支承個所に直接作用するので、請求項２に記載したケーシングのセンタリングピン（または他のセンタリング手段）を介して走査装置をその位置に配向すると有利である。請求項５記載の特徴によれば、走査装置の構成要素が共通のソケット内で互いに調節され、それによってケーシング底を介して、コードディスクのコーディングされた歯に対して調節される。従って、走査装置の構成要素はそれに付設された窪みによって互いに動かないように配向され、溝内に達するスリットを経て光学的に互いに連結される。この溝軌道に沿って、円形に並べられた長方形のコード歯が移動する。このコード歯は走査され、それによってコード歯の位置が測定される。
コードディスクの印刷回路基板の両側を装備のために使用できるようにするために、本発明の他の実施形では、請求項６記載の手段が推奨される。これは特に、走査装置の走査要素が印刷回路基板に一体化されている場合に当てはまる。ケーシング底に対する印刷回路基板の間隔により、印刷回路基板の片側または場合によっては両側に装備できるようにするために必要なスペースが形成される。実際には、印刷回路基板の片側に装備し、反対側で印刷回路基板上の導線に対する連結部をろう付けすることが有利である。その際、歩進機構（ドイツ連邦共和国特許出願公開第19602060号明細書参照）の接触片と接触リングは同じ側にあり、この側で接触個所がろう付けされる。走査装置のソケットが別個に取付け可能なユニットとして形成され、それによってソケットが容易に交換可能であるかあるいは組み立て時に容易に適合可能であると、本発明の他の実施形において、請求項７記載の特徴の組み合わせが推奨される。なぜなら、この場合にも、ケーシング内での走査装置の位置とコードディスクの位置とをしっかりと関連づけることができるからである。
次に、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、コードディスクを取付けたケーシング底の開放状態を示す斜視図、
図２はコードディスクを駆動するための伝達モジュールを備えたケーシングの断面図、
図３はコードディスクが係止されたケーシング底を下側から見た斜視図、
図４〜６は操舵角センサのためのケーシングの平面図、側面図および底面図である。
図１には、第１のケーシング部分１、すなわち開放したケーシング底１が示してある。このケーシング底１にコードディスク２が回転可能に支承されている。その際、コードディスクはケーシング環状壁21（図２参照）に支持されている。このケーシング環状壁はケーシング底１の円形開口22を画成している。ケーシング環状壁21でのコードディスク２の支承は半径方向と軸方向に行われる。コードディスク２の蓋12はケーシング環状壁21の端面に載っている。更に、コードディスク２は円形貫通穴23を有する。この円形貫通穴は円形開口22よりも幾分小さい。この円形貫通穴の縁部からアーム（例えばばねアーム３）が軸方向下方に延び、その際円形開口22寄りのケーシング環状壁21の面に寄りかかっているので、コードディスクは半径方向においても保持されている。弾性的な係止アーム４はその自由端に、半径方向外側に向いた係止フック38を備えている。この係止フック38はケーシング環状壁21の下側縁部に下側から係合し、それによってコードディスクを軸方向で保持している。係止アーム４の間には、支持壁24が設けられている。この支持壁は係止アームと同じ円周上にあり、係止アームとほぼ同じ長さを有するがしかし、係止アームよりも幅が非常に広い。そのため弾性ではないこの支持壁は搬送環5,6を支持する。コードディスクはこの搬送環を介してステアリングホイールによって間接的に駆動される。この場合、ステアリングホイールによって駆動される回転可能な伝達ユニット27の搬送舌片25,26は回転運動のためにコードディスクを駆動する。
コードディスクの外側縁部と、半径方向において更に内側にあるインクリメンタル円に沿って、コードトラックとインクリメンタルトラックがコードディスクに取付けられている。この場合、コードトラック31は下側に突出する歯を備えている。この歯はコードの形をしてコードディスク２の回転位置を示し、インクリメンタルトラック32の歯が瞬時の位置変化を測定するために役立つ。このインクリメンタル歯は互いに等間隔をおいて配置され、下側に向いている。コードディスクの作用は本出願人のドイツ連邦共和国特許出願項空き第19532903号明細書に既に記載されている。印刷回路基板34は段付き位置決めピン33（図１参照）を介してケーシング底に対して間隔をおいて固定されている。この場合、印刷回路基板はコードディスクの外側輪郭をほぼ弧状に取り囲んでいる。図示していない位置決めピンによって、象徴的に示した走査装置、すなわちソケット35がケーシング底に対して固定されている。この場合、ソケットはコードディスクを走査するために送光器と受光器を備えている。ソケットはケーシング底内に対応する輪郭を有する窪み内に配置され、弓形の溝を有する。この溝はコードディスク２の回転時にインクリメンタル歯またはコード歯を通過させる。コードディスク２の位置測定は送光器と受光器の間の光束を通過するコーディング歯およびインクリメンタル歯に基づく光束の変化によって行われる。図６はソケット35を収容するための下側に湾曲する窪み36を示している。この窪みにより、ソケット35内の弓形の溝の底がこの溝を通過するコードディスク２の歯の開放端部よりも低い位置にある。この場合、コードディスクは平らに保持可能である。
図１には更に、ステッピングスイッチに属するラチェットホイール８が示してある。このラチェットホイールは本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第19601965号明細書に関連して既に説明した。ラチェットホイール８に固定連結された回転軸20は印刷回路基板34を通ってケーシング内の支承穴に回転可能に支承されている。これにより、支承軸の上端部は第１のケーシング部分１に載置された第２のケーシング部分、すなわちケーシング蓋37に支承されている。
図３はケーシング底１を下側から見た図である。この図から係止アーム４が良好に見える。この係止アームは係止フック38を介して、円形開口22の下側縁部の周方向の開放溝39に係合している。搬送環5,6は所属の搬送舌片25,26と同様に異なる幅を有するので、コードディスク２の位置は搬送舌片に対して固定されている。この場合、２個の環５または２個の舌片25は環６または舌片26よりも幅が狭い。本発明の範囲内では、コードトラックを伝達ユニット27の舌片25,26上に搬送する必要はない。それどころか、ステアリングホイールによって直接的な駆動が行われる。ケーシング底１は図３から明らかなように、係止ばね40によって係止される。ケーシング蓋37は伝達ユニット27と関連してこのユニットのための収容室を形成するために内側に段が付けられている。それによって、ケーシング蓋37は同時に伝達ユニット27のためのケーシング底を形成する。この構造は本発明に関連して強制されるものではなく、本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第19602060号明細書に別個に説明されている。
走査装置のソケットと共に所属の電子回路を交換できるようにするために、ソケットに印刷回路基板部分を付設し、この印刷回路基板をソケットの窪み36に別個に挿入することが推奨される。それによって、ソケットと印刷回路基板部分は上下に配置される。
【図４】
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【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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