(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパーツからなるハウジング（５）を備えるセンサ装置（１）であって、
前記ハウジング（５）内に、測定値発生器（２０，３０）及び測定値記録器（１２，１４）を備える少なくとも１つのセンサ（３，４）が配置されており、
前記ハウジング（５）は、少なくとも１つのハウジング上側部分（６）及び少なくとも１つのハウジング下側部分（７）を有し、組み立てられた状態では、協働してノイズのための増幅器として機能しうる互いに隣接した第１中空室（５．１）と第２中空室（５．２）を取り囲んでいる、
センサ装置において、
前記第１中空室（５．１）と前記第２中空室（５．２）との間にある境界領域（５．３，５．４）に、それぞれ１つの分離構造体（９）が配置されており、
前記分離構造体（９）は、前記第１中空室（５．１）と前記第２中空室（５．２）とを分離して、前記ノイズの振動を減衰させ、
前記分離構造体（９）は、それぞれ１つの第１リブ要素（９．１）及びそれぞれ１つの第２リブ要素（９．２）を含むラビリンス構造として構成されており、
前記第１リブ要素（９．１）及び前記第２リブ要素（９．２）は、当該第１リブ要素（９．１）及び当該第２リブ要素（９．２）のリブが互いに噛み合って、当該第１リブ要素（９．１）と当該第２リブ要素（９．２）との間にメアンダ（９．３）が形成されるように互いに配置されている、
ことを特徴とするセンサ装置（１）。
【請求項２】
前記第１中空室（５．１）の矩形の底面と、前記第２中空室（５．２）の円環セグメント形の底面とにおいて、２つの境界領域（５．３，５．４）が形成されており、前記２つの境界領域（５．３，５．４）に、それぞれ１つの分離構造体（９）が配置されている、
請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記第１リブ要素（９．１）は、前記第１中空室（５．１）と前記第２中空室（５．２）との間にある前記境界領域（５．３，５．４）において、前記ハウジング下側部分（７）に結合されており、
前記第２リブ要素（９．２）は、前記第１中空室（５．１）と前記第２中空室（５．２）との間にある前記境界領域（５．３，５．４）において、前記ハウジング上側部分（６）に結合されている、
請求項１または２記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記分離構造体（９）は、接着結合又は溶接結合によって前記ハウジング（５）に結合されているか、又は、共通のプラスチック射出成形工程において前記ハウジング上側部分（６）及び／又は前記ハウジング下側部分（７）に成形されている、
請求項１から３のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサは、回転部材の回転角度を検出するための角度センサ（３，４）として構成されており、前記回転部材の回転運動に基づく角度情報を生成し、
前記回転部材には、ロータリーエンコーダ（２）が相対回動不能に結合されており、
前記角度センサ（３，４）の第１構成要素は、回動可能に支持されており、且つ、前記ロータリーエンコーダ（２）に結合されており、
前記角度センサ（３，４）の第２構成要素は、前記第１構成要素に対して予め定められた軸方向間隔（Ｌ）をおいて位置固定的に配置されている、
請求項１から４のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記第１構成要素は、測定値発生器（２０，３０）である、請求項５記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記第２構成要素は、測定値記録器（１２，１４）である、請求項５記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記回転部材は、前記ハウジング（５）に設けられた円形の開口部を通して挿入されており、
前記ロータリーエンコーダ（２）は、メイン歯付き輪（２．１）を備える円環リングとして構成されており、少なくとも１つの連動体（２．２）を介して前記回転部材に相対回動不能に結合されている、
請求項５から７のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記ハウジング（５）の前記第２中空室（５．２）は、前記円環リングとして構成された前記ロータリーエンコーダ（２）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、
請求項８記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記第１構成要素は、回路基板（１０）上に配置されている、
請求項５から９のいずれか１項記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記第１構成要素、及び前記第２構成要素は、前記ハウジング（５）の前記第１中空室（５．１）の内部に配置されている、
請求項１０記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の上位概念に記載の車両用のセンサ装置に関する。
【０００２】
従来技術から、複数のパーツからなるハウジングを備える、とりわけ操舵角を検出するための車両用のセンサ装置であって、前記ハウジング内に、測定値発生器及び測定記録器を備えるそれぞれ少なくとも１つのセンサが配置されている形式のセンサ装置が公知である。このようなハウジングは一般的に、少なくとも１つのハウジング上側部分及び少なくとも１つのハウジング部分を有し、組み立てられた状態では、協働してノイズのための増幅器として機能しうる互いに隣接した少なくとも２つの中空室を取り囲んでいる。このように、センサハウジング内部の中空室は、例えば共振増幅器として機能するおそれがあり、このような共振増幅器は、互いに隣接する中空室の寸法が合計してノイズ周波数の波長の整数倍に相当する場合に、ノイズの特定の周波数を増幅させる可能性がある。ノイズは、例えば可動部材によって形成され、１．５〜２．５ｋＨｚの範囲の周波数と、０．１４〜０．２３ｍの波長とを有する。
【０００３】
発明の開示
これに対して、独立請求項１に記載の特徴を有する本発明に係る車両用のセンサ装置は、望ましくないノイズの増幅を阻止することができるか、又は少なくとも格段に低減することができるという利点を有する。本発明の実施形態は、中空室の寸法が、発生するノイズ信号の波長の整数倍に相当し得ないように、設けられている中空室同士を分離する。これによって有利には、ノイズの増幅を阻止することができる。
【０００４】
本発明の実施形態は、複数のパーツからなるハウジングを備える、車両用のセンサ装置であって、前記ハウジング内に、測定値発生器及び測定値記録器を備える少なくとも１つのセンサが配置されている、センサ装置を提供する。前記ハウジングは、少なくとも１つのハウジング上側部分及び少なくとも１つの下側部分を有し、組み立てられた状態では、協働してノイズのための増幅器として機能しうる互いに隣接した少なくとも２つの中空室を取り囲んでいる。第１中空室と第２中空室との間にある境界領域に、それぞれ１つの分離構造体が配置されており、前記分離構造体は、前記第１中空室と前記第２中空室とを分離して、ノイズの振動を減衰させる。
【０００５】
従属請求項に記載された手段及び発展形態によって、独立請求項１に記載された車両用のセンサ装置の有利な改善が可能である。
【０００６】
特に有利には、前記第１中空室の実質的に矩形の底面と、前記第２中空室の実質的に円環セグメント形の底面とにおいて、２つの境界領域を形成することができ、前記２つの境界領域に、それぞれ１つの分離構造体を配置することができる。
【０００７】
本発明に係るセンサ装置の有利な１つの実施形態では、前記分離構造体は、それぞれ１つの第１リブ要素及びそれぞれ１つの第２リブ要素を含むラビリンス構造として構成されており、前記第１リブ要素及び前記第２リブ要素は、当該第１リブ要素及び当該第２リブ要素のリブが互いに噛み合って、当該第１リブ要素と当該第２リブ要素との間にメアンダが形成されうるように互いに配置することができる。好ましくは、前記第１リブ要素は、前記第１中空室と前記第２中空室との間にある前記境界領域において、前記ハウジング下側部分に結合させることができ、前記第２リブ要素は、前記第１中空室と前記第２中空室との間にある前記境界領域において、前記ハウジング上側部分に結合させることができる。ハウジング上側部分がハウジング下側部分の上に被せ嵌められると、ラビリンス構造として構成された分離構造体のメアンダが形成される。これら２つのハウジング部分は、例えば複数のクリップ結合を介して互いに結合させることができ、この場合には一方のハウジング部分に、対応するバネ弾性の係止突起部を配置し、他方のハウジング部分に、対応する係止開口部を配置して、この係止開口部内で係止突起部を係止させることができる。もちろん分離構造体は、ノイズを減衰させるために適した別の形状を有することも可能である。前記分離構造体、又は前記分離構造体の個々のリブ要素は、例えば接着結合又は溶接結合によって前記ハウジングに結合させることができる。さらには、前記分離構造体又は前記リブ要素を、共通のプラスチック射出成形工程において前記ハウジング上側部分及び／又は前記ハウジング下側部分に成形することができ、こうすることによって、分離構造体をハウジングに結合させるための追加的な結合プロセスが不要となる。
【０００８】
本発明に係るセンサ装置の別の１つの有利な実施形態では、前記少なくとも１つのセンサが、回転部材の回転角度を検出するための角度センサとして構成されており、前記回転部材の回転運度に基づく角度情報を生成することができる。前記回転部材には、ロータリーエンコーダを相対回動不能に結合させることができ、前記角度センサの第１構成要素を、回動可能に支持し、且つ、前記ロータリーエンコーダに結合させることができる。前記角度センサの第２構成要素は、前記第１構成要素に対して予め定められた軸方向間隔をおいて位置固定的に配置することができる。つまり、本センサ装置の可能な１つの実施形態では、前記角度センサの第１構成要素として測定値発生器が、回動可能に支持されており、且つ、前記ロータリーエンコーダに結合されており、前記角度センサの第２構成要素として測定値記録器が、前記測定値発生器に対して予め定められた軸方向間隔をおいて位置固定的に配置されているということを意味する。これに代えて、前記角度センサの第１構成要素として測定値記録器が、回動可能に支持されており、且つ、前記ロータリーエンコーダに結合されており、前記角度センサの第２構成要素として測定値発生器が、前記測定値記録器に対して予め定められた軸方向間隔をおいて位置固定的に配置されるようにしてもよい。
【０００９】
本発明に係るセンサ装置の別の１つの実施形態では、前記回転部材を、前記ハウジングに設けられた円形の開口部を通して挿入することができ、前記ロータリーエンコーダは、メイン歯付き輪を備える円環リングとして構成することができ、少なくとも１つの連動体を介して前記回転部材に相対回動不能に結合させることができる。この場合、前記ハウジングの前記第２中空室は、前記円環リングとして構成された前記ロータリーエンコーダを少なくとも部分的に取り囲むことができる。さらには、前記少なくとも１つの角度センサの位置固定の前記第１構成要素、すなわち、例えば磁界センサとして構成された測定値記録器、又は、例えば永久磁石として構成された測定値発生器を、回路基板上に配置することができる。さらには、前記少なくとも１つの角度センサの位置固定の前記第１構成要素と、回動可能に支持された前記第２構成要素とを、前記ハウジングの前記第１中空室の内部に配置することができる。
【００１０】
本発明の実施例を図面に図示し、以下の記載にてより詳細に説明する。図面では、同じ又は類似の機能を実施する構成要素又は要素には、同じ参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る車両用のセンサ装置の１つの実施例の概略分解斜視図である。
【図２】図１の車両用のセンサ装置のためのハウジング下側部分の概略斜視図である。
【図３】図１の車両用のセンサ装置のためのハウジング上側部分の概略斜視図である。
【図４】組み立てられた図１の車両用のセンサ装置の断面図である。
【００１２】
発明を実施するための形態
図１〜４から見て取れるように、本発明に係るセンサ装置１の図示された実施例は、複数のパーツからなるハウジング５を含み、このハウジング５内には、測定値発生器２０，３０及び測定値記録器１２，１４を備える少なくとも１つのセンサ３，４が配置されている。ハウジング５は、少なくとも１つのハウジング上側部分６及び少なくとも１つのハウジング下側部分７を有し、組み立てられた状態では、協働してノイズのための増幅器として機能しうる互いに隣接した少なくとも２つの中空室５．１，５．２を取り囲んでいる。第１中空室５．１と第２中空室５．２との間にある境界領域５．３，５．４に、それぞれ１つの分離構造体９が配置されており、この分離構造体９は、第１中空室５．１と第２中空室５．２と分離して、ノイズの振動を減衰させる。
【００１３】
図１〜４からさらに見て取れるように、図示された実施例におけるセンサ装置１は、車両の操舵角を検出するように構成されており、歯車として構成された２つの測定値発生器２０，３０を用いてステアリングホイールの複数回の回転に対して操舵角を測定する。これら２つの測定値発生器２０，３０は、ロータリーエンコーダ２の大きなメイン歯付き輪２．１を介して、図示されていないステアリングシャフトに結合されている。従って、第１測定値発生器２０は、第１測定値記録器１２と共に第１角度センサ３を形成しており、第２測定値発生器３０は、第２測定値記録器１４と共に第２角度センサ３を形成している。この場合、ノイズを発生させる可能性のある可動部材は、回転する測定値発生器２０，３０と、ロータリーエンコーダ２とに相当する。歯車として構成された測定値発生器２０，３０の中央には、詳細には図示されていない永久磁石が配置されており、磁界センサとして構成された測定値記録器１２，１４を用いて、歯車として構成された測定値発生器２０，３０の回転角度を検出することができる。測定値記録器１２，１４は、好ましくはホールセンサとして構成されており、対応する測定値発生器２０，３０に対して予め定められた軸方向間隔Ｌをおいて、回路担体１０上に位置固定的に配置されている。このことにより、測定値記録器１２，１４の電気的接触及び給電が容易になる。これに代えて、各測定値記録器１２，１４を歯付き輪に相対回動不能に結合して、各測定値発生器２０，３０のほうを回路担体１０上に位置固定的に配置するようにしてもよい。２つの測定値発生器２０，３０の各歯付き輪２２，３２の歯の数は、それぞれわずかに異なっており、互いの回転角度に関連して、歯車として構成された測定値発生器２０，３０とロータリーエンコーダ２のそれぞれの回転数を特定することもできる。ロータリーエンコーダ２は、ステアリングシャフトに設けられた対応する凹部に係合する連動体２．２を介して、ステアリングシャフトに相対回動不能に結合されている。従って、２つの角度センサ３，４によって検出された角度情報を評価することによって、複数回の回転にわたるステアリングシャフト又はステアリングホイールの回転角度を特定することができる。
【００１４】
図１及び４からさらに見て取れるように、メイン歯付き輪２．１を備えるロータリーエンコーダ２は、少なくとも１つの連動体２．２を介して、図示されていない回転するステアリングシャフトに結合されており、メイン歯付き輪２．１は、回転するステアリングシャフトの運動を、第１測定値発生器２０の第１歯付き輪２２と、第２測定値発生器３０の第２歯付き輪３２とに伝達する。この場合、第１歯付き輪２２の歯の数は、第２歯付き輪３２の歯の数とは異なっている。第１角度センサ３は、第１周期性を有する第１測定値発生器２０の第１歯付き輪２２の歯の数に基づいて第１角度情報を生成し、第２角度センサ４は、第２周期性を有する第２測定値発生器３０の第２歯付き輪３２の歯の数に基づいて第２角度情報を生成する。歯の数がそれぞれ異なることによって、互いの角度情報に関連して、歯付き輪のそれぞれの回転数を特定することもできる。このようにして、複数回の回転にわたる、回転するステアリングシャフトの角度を、従来技術から公知の計算方法によって一義的に特定することができる。
【００１５】
図１〜４からさらに見て取れるように、第１角度センサ３及び第２角度センサ４は、複数のパーツからなる１つの共通のハウジング５内に配置されており、角度センサ３，４の位置固定の測定値記録器１２，１４は、１つの共通の回路担体１０上に配置されている。ハウジング５は、図示された実施例では、ハウジング上側部分６及びハウジング下側部分７からなる。これら２つのハウジング部分６，７は、回転するステアリングシャフトが挿入される円形の開口部を有しており、このステアリングシャフトの回転角度が検出される。開口部を取り囲むハウジング領域には、実質的に円環セグメント形の底面を有する第２中空室５．２が形成されており、この第２中空室５．２の外側に、メイン歯付き輪２．１を備えるロータリーエンコーダ２が回動可能に導かれている。円環セグメント形のハウジング領域には、矩形のハウジング領域が続いており、この矩形のハウジング領域は、実質的に矩形の底面を有する第１中空室５．１を形成しており、この第１中空室５．１内には、２つの測定値記録器１２，１４を備える回路基板１０と、２つの測定値発生器２０，３０とが配置されている。
【００１６】
図２〜４から見て取れるように、第１中空室５．１の実質的に矩形の底面と、第２中空室５．２の実質的に円環セグメント形の底面との間には、２つの境界領域５．３，５．４が形成されており、図示された実施例では、これら２つの境界領域５．３，５．４に、ラビリンス構造として構成されたそれぞれ１つの分離構造体９が配置されている。分離構造体９は、図示された実施例では、それぞれ１つの第１リブ要素９．１及びそれぞれ１つの第２リブ要素９．２を含み、第１リブ要素９．１及び第２リブ要素９．２は、これらのリブ要素９．１，９．２のリブが互いに噛み合って、これらのリブ要素９．１，９．２の間にメアンダ９．３が形成されるように互いに配置されている。図２からさらに見て取れるように、第１リブ要素９．１は、中空室５．１と５．２の間にある境界領域５．３，５．４において、ハウジング下側部分７に結合されている。第２リブ要素９．２は、中空室５．１と５．２の間にある境界領域５．３，５．４において、ハウジング上側部分６に結合されている。図示された実施例では、リブ要素９．１，９．２は、接着結合又は溶接結合によってハウジング５に結合されている。これに代えて、リブ要素９．１，９．２を、共通のプラスチック射出成形工程においてハウジング上側部分６及び／ハウジング下側部分７に成形してもよい。さらには、分離構造体９を一体的に形成して、中空室５．１と５．２の間にある境界領域５．３，５．４において、ハウジング下側部分７又はハウジング上側部分６のいずれか一方に結合させることもできる。境界領域５．３，５．４に配置された分離構造体９によって、望ましくないノイズの増幅を有利に阻止することができるか、又は少なくとも格段に低減することができる。リブ要素９．１，９．２は、例えばプラスチック射出成形方法においてプラスチック射出成形部品として製造することができるか、又は、３Ｄプリンタによって印刷プロセスで製造することができる。
【００１７】
図１及び４からさらに見て取れるように、２つの測定値発生器２０，３０の歯付き輪２２，３２は、メイン歯付き輪２．１が測定値発生器２０，３０の歯付き輪２２，３２と噛合領域において噛み合って、これらの歯付き輪２２，３２を駆動することができるように配置されている。２つの測定値発生器２０，３０は、噛合領域を除き、ハウジング下側部分７に形成された内壁によって取り囲まれている。２つの測定値発生器２０，３０は、ハウジング下側部分７に配置されたガイド部７．３の上にそれぞれ回動可能に支持されている。ハウジング下側部分７にはさらに、２つのガイドピン７．１が形成されており、これらのガイドピン７．１の上には回路基板１０が、対応するガイド孔１６を通して正確な位置で被せ嵌められる。ハウジング上側部分６には対応する収容部６．２が配置されており、組み立てられた状態では、この収容部６．２内にガイドピン７．１の端部領域が差し込まれている。２つのハウジング部分６，７は、詳細には図示されないクリップ結合によって互いに結合される。第１ハウジング部分６にはさらにプラグ収容部６．１が形成されており、このプラグ収容部６．１は、回路基板１０上に配置されているコンタクト要素１８との電気的接続を形成するための図示されていないプラグを収容することができる。第２ハウジング部分７には、貫通孔を有する複数の固定用タブ７．２が配置されており、これらの固定用タブ７．２によってハウジング５を車両に固定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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