【手続補正書】
【提出日】平成18年5月17日(2006.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】      操舵角度センサの固定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  センサケーシング（１）がステアリングシャフト支承部（６）の範囲内において相対回転しないように保持されている、ステアリングコラムとその中に回転可能に支承されたステアリングシャフト（２）とを備えた車両に操舵角度センサ（ＬＷＳ）を固定する固定装置において、センサケーシング（１）内に回転可能に支承された測定要素を駆動するための回転運動伝達部材（４）がステアリングシャフト（２）と相対的に固定され、好ましくはこのステアリングシャフト上に固定され、センサケーシング（１）がステアリングシャフト（２）の回転軸線（１５）に対して横方向平面（ｘ−ｙ平面）内に移動可能に配置されていることを特徴とする固定装置。
【請求項２】  ステアリングシャフト（２）がステアリングコラム内でころがり軸受（６）、特に玉軸受によって回転可能に支承され、センサケーシング（１）がころがり軸受（６）の外側の軸受金に固定されていることを特徴とする請求項１記載の固定装置。
【請求項３】  ステリングコラムが揺動可能に形成され、かつ傾動支承台（８）を備え、ころがり軸受（６）が傾動支承台（８）とステアリングホイールの間でステアリングシャフト（２）に作用し、特に外側の軸受金に作用するセンサケーシング（１）用固定要素（３）と、傾動支承台（８）における外側の軸受金の支持範囲との間に、弾性的なねじり条片（７）、特にゴム製のねじり条片が設けられていることを特徴とする請求項２記載の固定装置。
【請求項４】  ころがり軸受（６）が傾動しないように構成され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固定装置。
【請求項５】  センサケーシング（１）が固定要素（３）によってころがり軸受（６）の外側の軸受金に連結され、固定要素（３）が少なくとも１個のアングル要素によって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の固定装置。
【請求項６】  固定要素（３）がほぼ円筒状の壁を備え、この壁がころがり軸受（６）の外側軸受金に作用し、壁が半径方向に延びる少なくとも１個の突起（３１）に連結され、この突起にセンサケーシング（１）が固定可能であ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固定装置。
【請求項７】  センサケーシング（１）が傾動支承台（８）と相対的に回転不能に配置されてい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固定装置。
【請求項８】  センサケーシング（１）が回転軸受（１４）、特にころがり軸受を介してステアリングシャフト（２）に対して支持され、かつ軸方向において保持要素（１０）によって傾動支承台（８）と相対的に保持されていることを特徴とする請求項７記載の固定装置。
【請求項９】  保持手段がばね（１０）によって形成され、このばねが傾動支承台（８）に対して軸方向に向いた力をセンサケーシング（１）に加えることを特徴とする請求項８記載の固定装置。
【請求項１０】  センサケーシング（１）が突起−溝−連結部によって、ステアリングシャフト（２）の横方向平面（ｘ−ｙ平面）内で第１の方向（ｘ方向）に半径方向に移動可能に傾動支承台（８）と相対的に形成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一つに記載の固定装置。
【請求項１１】  摺動がアダプタディスク（１７）によって行われ、このアダプタディスクがセンサケーシング（１）に連結され、かつ傾動支承台（８）と相対的に摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の固定装置。
【請求項１２】  センサケーシング（１）が横方向平面（ｘ−ｙ平面）内でアダプタディスク（１７）と相対的に第２の方向（ｙ方向）に摺動可能に配置され、第１の方向（ｘ方向）と第２の方向（ｙ方向）が平面内で互いに垂直であることを特徴とする請求項１１記載の固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に記載した車両の操舵角度センサの固定装置に関する。
【０００２】
このような固定装置は例えば米国特許第５，００２，４０２号明細書によって知られている。この明細書は特に図２に、ステアリングコラムとその中に回転可能に支承されたステアリングシャフトに対する、車両の操舵角度センサの固定装置を開示している。この場合、センサケーシングはステアリングシャフト支承部の範囲において相対回転しないように保持されている。
【０００３】
操舵角度センサ（ＬＷＳ）の原理的な構造は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０１９６４．８号公報によって知られている。
【０００４】
走行ダイナミクスコントロール、特に（ＥＳＰプログラムにおける）ヨーレイトのコントロールのための装置では、操舵角度を非常に正確にかつ誤りのないように検出しなければならない。一般的に、ステアリングコラムと操舵角度センサ連結部は所望な精度で製作することができない。その理由は、コスト、ステアリングホイールの半径方向の調節、ステアリングホイールの軸方向の調節、調節装置のクランプ機能、車両への組み込み誤差、操舵力に起因する弾性変形にある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上述の要求にもかかわらず、あらゆる運転条件下で、軸とセンサの回転軸線の正確な付設状態を維持する、操舵角度センサの固定装置を提供することである。
【０００６】
この課題は請求項１に記載された特徴の組み合わせによって解決される。本発明の原理は実質的に、センサケーシングの中心軸線とステアリングシャフトの回転軸線がセンサ範囲において正確に一致し、センサケーシングがステアリングシャフトの回転軸線に対して横方向平面内に移動可能に配置されていることにある。これにより、センサケーシングと相対的なステアリングシャフトのステアリングシャフト軸受ひいては回転軸線の“ずれ”を生じる作用が生じなくなる。というのは、回転軸線のずれによってセンサケーシングの位置が対応して移動するからである。同じことが回転運動伝達部材についても言える。この回転運動伝達部材は回転軸線のずれによって同様に摺動し、それによってセンサケーシングに対する正確な付設が維持されるからである。これと異なり、従来の提案の場合には、センサケーシングが車体に固定連結されているので、センサケーシングの中心軸線と相対的な回転軸線またはステアリングシャフト軸線の運動が、測定誤差またはセンサの損傷を生じることになる。
【０００７】
ステアリングシャフトの位置とセンサケーシングの密接な関係は、請求項２記載の特徴の組み合わせを用いることによって得られる。これは、ころがり軸受の外側の軸受金が一般的に内側の軸受金に対してひいてはステアリングシャフトまたは軸の位置に対して非常に小さな誤差を有するためである。外側の軸受金、従ってセンサケーシングが回転軸線またはステアリングシャフト軸線の半径方向運動に正確に追随するので、ステアリングシャフトのタンブリング運動はステアリングシャフトと相対的なセンサの位置に対して影響を及ぼさない。
【０００８】
外側の軸受金におけるセンサまたはセンサケーシングの固定は固定要素によって行われる。この固定要素は外側の軸受金に固定装着されているかまたは外側の軸受金に取外し不能に連結されている。連結部材が外側の軸受金に一体に連結可能であるので、外側の軸受金は同時にセンサケーシングに対する連結部材を形成している。
【０００９】
本発明の特別な効果は請求項３記載の特徴の使用によって生じる。すなわち、傾動支承台が回転点回りに回転すると、その際同時に、ステアリングシャフトの傾動可能な部分が一緒に揺動するので、ステアリングシャフトまたは軸と相対的なセンサケーシングの位置が変化しない。
【００１０】
本発明による固定装置が同時に、ステアリングシャフトに対してセンサケーシングを適合させるためのアダプタとして使用可能であると、本発明にとって特に有利である。そのために、ステアリングセンサケーシングを固定要素に取外し可能に連結することが推奨される。それによって、必要な場合には、ケーシングを簡単に交換可能であるかあるいは変更された状況に適合させることができる。
【００１１】
請求項６記載の特徴の組み合わせに相応して、固定要素の構造について、円筒状スリーブからなる構造体が推奨される。このスリーブはころがり軸受の外側の軸受金に例えばプレス嵌めによって取付けられているかあるいは他の方法で取外し可能にまたは取外し不能に連結されている。円筒状の壁には、半径方向に延びるほぼ環状円板状の突起が接続している。この突起にはセンサケーシングを固定可能である。ころがり軸受またはころ軸受は好ましくは傾動しないように形成されている。それによって、内側の軸受金ひいてはステアリングシャフトと相対的な外側の軸受金の傾動がいかなる場合でも防止される。これは平行な複数の玉（図１参照）または長い円筒状の転動体または他の公知の構造の使用によって行うことができる。
【００１２】
外側の軸受金とセンサケーシングの間の連結に関して、請求項５に記載された特徴の組み合わせが推奨される。それによって、固定要素は既に述べた連結部材として作用する。この場合、固定要素は外側の軸受金と一体に連結可能であるかまたは外側の軸受金が固定要素として軸受から外に案内されている。固定要素は上述のように、外側の軸受金と一体に連結可能である。アプタにセンサケーシングを固定する場合、固定の前にステアリングシャフト軸線に対してセンサケーシングがセンタリングまたは調整可能であることに留意すべきである。これは例えば、固定の前にステアリングシャフトの縦軸線に対して横方向平面内でステアリングシャフト軸線に対するケーシングの或る程度の運動の自由度を可能にする取外し可能な連結部によって行われ、例えば固定穴を充分に大きく形成することによって行われる。
【００１３】
上記の特徴は実質的に、固定要素またはアングル要素が軸受の外側の軸受金に対して固定連結され、センサケーシングがアングル要素に対して固定連結されていることから出発している。
【００１４】
本発明の他の実施形は請求項７記載の特徴の適用によって達成可能である。この特徴によれば、センサケーシングはステアリングシャフト軸線に対して横方向平面内で、特に傾動軸受台と相対的に相対回転しないように支承されている。これは例えば、半径方向に延びる固定要素またはアングル要素の突起に形成した半径方向の溝によって行うことができる。この溝にはセンサケーシングの突起が挿入されている。この場合勿論、センサケーシングが半径方向においてステアリングシャフト表面に対してまたはステアリング軸線に対して支持され、それによってケーシングがステアリングシャフトのアンバランス運動に追従し得ることに留意すべきである。
【００１５】
支持は例えば請求項８記載の特徴の組み合わせに従って、外側の軸受リングがセンサケーシングに作用する適当な軸受によって行うことができる。更に、回転軸線またはステアリングシャフト軸線の縦方向においてケーシングを傾動支承台と相対的に保持しなければならないことに留意すべきである。この保持は例えばばねによって行われる。このばねはばね力によってセンサケーシングを傾動支承台の方に付勢する。他の保持要素、例えば傾動支承台と相対的なセンサケーシングの或る程度の可動性を許容する薄板を使用してもよい。勿論、固定要素として作用するアングル要素を傾動支承台の外側リングに固定連結する必要はない。更に、センサケーシングは半径方向平面内で傾動支承台の向き合った半径方向表面と相対的に、Ｘ軸線およびできるだけＹ軸方向に充分に摺動可能である。その際、センサケーシングと傾動支承台の間の相対回転しない連結は変更する必要がない。このような構造は特に、傾動支承台の外側のケーシング部分が固有のころがり軸受に対してゴムインサートによって弾性的に支持され、それによってステアリングシャフトが傾動支承台と相対的に動くときに特に適している。これは最後に述べた構造にとって必要ではない。
【００１６】
既に述べたように、センサケーシングの案内溝はケーシングの半径方向外側の面と、アングル要素または固定要素の半径方向突起に嵌め込み可能である。しかし、特別なアダプタディスクを使用することができる。このアダプタディスクはセンサケーシングに連結され、傾動支承台の半径方向面と相対的に摺動可能である。このような構造の場合他の実施形において、請求項１２記載の特徴の組み合わせが推奨される。すなわち、この場合、ケーシングがアダプタディスクと相対的に半径方向に摺動可能である。両摺動方向は傾動支承台とセンサケーシングの間でその都度アダプタディスクと相対的に半径方向平面内で互いに垂直である。これによって、センサケーシングが傾動支承台に対して半径方向平面内で２つの方向（Ｘ方向とＹ方向）に摺動可能であり、それにもかかわらず傾動支承台と相対的に回転しないように配置されている。
【００１７】
回転伝達部材の構造はステアリングシャフトの衝撃またはケーシングの半径方向のずれに対して作用する。
【００１８】
次に、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は原理的な構造の半分の断面図である。軸またはステアリングシャフト２の回転角度はセンサによって感知される。センサのケーシング１は固定要素３に位置決め固定されている。この固定要素３は玉軸受６に支持されているかまたは図２，３に示すように軸受６の一体構成部品である。
【００２０】
玉軸受６または固定要素３の外側リングはエラストマーまたはゴム製の弾性的な誤差補正リング７を介して、ステアンリグコラムの傾動支承台８に固定されている。軸２の回転角度は回転伝達部材４を介して案内ピン５に、そしてセンサのエンコーダディスクに伝達される。上記の構造により、軸２の回転角度は、機械的な部品のミスアライメントにもかからず、センサのエンコーダで正確に表される。
【００２１】
図４は変形を示している。この変形の場合、回転ミスアライメントは第２の玉軸受１４によって補正される。傾動支承台８に対する相対回転不能な軸方向連結は、ロック機構１１を介して軸方向と周方向に行われる。この場合、軸方向の力は弾性的な連結部材１０を介して実現される。
【００２２】
図２，３には、図１の実施の形態の変形が示してある。図２には、連結装置として作用する固定要素３が玉軸受６の外側の軸受金に一体化されている。従って、保持器の外側リングはフランジ９を備えている。このフランジには、センサケーシング１が取外し可能にまたは取外し不能に固定可能である。図３は、フランジ９が半径方向に延長する軸方向フランジ１２によって置き換えられている点が図２と異なっている。そのほかについては、図１に関連して述べたことが当てはまる。固定個所１３での固定は好ましくは取外し可能に行われ、それによってセンサの調節が可能である。しかし、固定個所での固定は取外し不能に形成可能である。操舵角度センサの原理については付言すると、ケーシング１が傾動支承台８と相対的に固定保持され、ステアリングシャフト２に固定された回転伝達部材がステアリングシャフトと共に回転する。回転伝達部材４は溝状の凹部を有し、この凹部に案内ピンまたは回転伝達ピン５が挿入されている。測定要素は回転伝達ピン５を介して回転運動させられる。この測定装置はセンサケーシング内に回転可能に支承されている。ステアリングシャフト２の操舵角度または操舵角速度は、センサケーシングに固定されたプローブ（センサ）を介して回転連結部材の回転運動または回転位置によって決定される。
【００２３】
図５は、傾動支承台８をセンサ１側から見た図である。傾動支承台は突出する２個の回転ピン３０を備えている（この回転ピンは図１にも示してある）。この回転ピンは共通のｘ−ｘ軸線上に位置し、この軸線回りに傾動支承台８が揺動可能である。ステアリングシャフトすなわち軸２が傾動支承台８の切欠きを通過している。この軸は図２，３に示した固定要素３によって取り囲まれている。固定要素は傾動支承台のケーシングからリング状に突出するフランジ９または１２を備えている。このフランジは図５に断面が示してある。図８，３から判るように、半径方向に延びる突起３１には、センサ１をセンタリングして固定可能である。図２，３の構造は、傾動支承台８のケーシングに対して相対回転しないように固定要素３を固定することを前提としている。これは弾性的な誤差補正リング７によって加えられる摩擦力によって達成可能である。従って、固定要素３と傾動支承台８の間の相対回転しないゴム連結が前提となっている。このような相対回転不能な連結は、車両の寿命にわたって低コストで実現できるとは限らない。このようなゴム連結は更にねじり強さが弱い。なぜなら、誤差補正リング７が軸２の半径方向の撓みを許容するからである。
【００２４】
従って、図５〜８は傾動支承台８とセンサケーシング１または固定要素３の間の、周方向において形状補完的な連結を示している。この連結は図６，７に示すようなアダプタディスクまたは中間ガイド１７によって行われる。この中間ガイドまたはアダプタディスク１７は特に、固定要素３が傾動支承台８のケーシングと相対的に回転可能であるとき（例えば図１〜４に示した誤差補正リング７を省略することによって）非常に有利である。センサ１と傾動支承台ケーシングの間のねじり強さを達成するために、アダプタディスク１７によってセンサは傾動支承台８と相対的にｘ方向とｙ方向に摺動可能である。この場合同時に、傾動支承台８のケーシングと相対的なセンサの回転は不可能である。これは、アダプタディスク１７が案内突起１９を備えていることによって達成される。この案内突起が傾動支承台８の案内溝２０内で適切な変位だけｘ方向に摺動可能であることにより、アダプタディスク１７は傾動支承台のケーシングと相対的にｘ方向に移動可能である。しかし、傾動支承台８のケーシングと相対的なアダプタディスク１７の回転は不可能である。
【００２５】
センサケーシング１の溝状の案内切欠き１６内で滑動するアダプタディスク１７の案内突起１８は更に、傾動支承台８のケーシングと相対的にセンサをｙ方向に移動可能にする。この場合回転運動は阻止されている。すなわち、センサはステアリングシャフトに対して半径方向平面内で、傾動支承台８と相対的にｘ方向とｙ方向に摺動可能であり、回転不可能である。従って、回転防止は弾性的な誤差補正リング７の摩擦力の代わりに、アダプタディスク１７によって達成される。勿論、図８，９に示すように、必ずしも案内切欠き１６をセンサのケーシング１に形成する必要はない。案内切欠きは半径方向突起３１にも形成可能である。この場合、センサのケーシング１の案内突起３２は省略可能である。既に説明したように、センサケーシング１の固定は固定個所３５〜３８によってセンタリングして行われる。
【００２６】
更に、センサケーシングが例えば適当な別個の軸受によってステアリングシャフト２から離して保持されているときには勿論、アダプタディスク１７を省略することができる。この構造は図４に示した構造と似ている。この場合更に、センサケーシング１を軸方向において傾動支承台８のケーシングの方に付勢して保持しなければならない。これは例えば、図４に示した１個のばね１０によってあるいはケーシングの円形外周に分配された複数のばねによって行うことができる。更に、上述の溝とピンの連結機構の場合、それぞれ溝とピンが所属する部品を困難なく交換することができる。
【００２７】
特に図４に示した実施の形態と、図６〜９に示した、この実施の形態の発展形態の本発明の効果は、装置のねじり強さが損なわれない場合、ステアリングシャフト２の縦方向軸線に関して或る程度の誤差補正が行われることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
軸受に対するセンサの固定装置の第１の実施の形態の部分断面図である。
【図２】
固定装置またはアングル要素が外側の軸受金と一体化され、固定要素がセンサケーシングの内周面に作用する第２の実施の形態の部分図である。
【図３】
固定要素がセンサを固定する半径方向の突起を備えている、図２の実施の形態を示す図である。
【図４】
傾動支承台のケーシングとセンサとの間で直接的に力を伝達する、傾動支承台に対するセンサの軸受支持部を示す図である。
【図５】
センサケーシングのためのｘ方向の溝ガイドを備えた傾動支承台をセンサ側から見た図である。
【図６】
傾動支承台と相対的にｘ方向にアダプタディスクを移動可能にする突起を備えたアダプタケーシングを示す図である。
【図７】
図６のアダプタディスクの側面図である。
【図８】
観察者から見てアダプタディスクと相対的にセンサのｙ方向に案内されるセンサを示す図である。
【図９】
図８のセンサの部分平面図である。