DE10144143C1 - Torsion module for a torque detection device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Torsionsmodul für eine Drehmomenterfassungseinrichtung eines Lenksysdtems oder Lenkkraftunterstützungssystems, umfassend ein Speichenrad mit einem an der Lenkspindel befestigbaren inneren Kranz und einem über Biegespeichern mit dem inneren Kranz verbundenen und konzentrisch zu diesem angeordneten äußeren Kranz. DOLLAR A Bei einem solchen Torsionsmodul ist das technische Problem zu lösen, die gegenseitige Bewegung der Kränze begrenzende Anschlagelemente und diesen zugeordnete Anschlaganordnungen bereitzustellen, die mit hoher Präzision aber dennoch einfach und kostengünstig herstellbar sind. DOLLAR A Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Anschlagelemente als stiftartige, zylinderförmige Elemente ausgebildet sind, welche jeweils mit ihrem einen Ende fest mit dem einem Kranz verbunden sind und mit ihrem anderen, freien Ende in eine die jeweils zugeordnete Anschlaganordnung bildende, in dem anderen Kranz oder einem mit diesem fest verbundenen Speichenabschnitt angebrachte zylinderförmige Bohrung hineinragen.The present invention relates to a torsion module for a torque detection device of a steering system or steering force support system, comprising a spoke wheel with an inner ring which can be fastened to the steering spindle and an outer ring which is connected to the inner ring via bending stores and is arranged concentrically to the latter. DOLLAR A With such a torsion module, the technical problem is to be solved, to provide stop elements limiting the mutual movement of the wreaths and stop arrangements associated therewith, which can be manufactured with high precision but nevertheless easily and inexpensively. DOLLAR A This is achieved according to the invention in that the stop elements are designed as pin-like, cylindrical elements, each of which is firmly connected at one end to one ring and at the other, free end into a stop arrangement which forms the associated arrangement and in the other ring or protrude into a cylindrical bore attached to this fixedly connected spoke section.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Torsionsmodul für eine Drehmoment erfassungseinrichtung eines Lenksystems oder Lenkkraftunterstützungs systems, umfassend ein Speichenrad mit einem an der Lenkspindel befestigbaren inneren Kranz und einem über Biegespeichen mit dem inneren Kranz verbundenen und konzentrisch zu diesem angeordneten äußeren Kranz.The present invention relates to a torsion module for a torque Detection device of a steering system or power steering systems, comprising a spoke wheel with one on the steering spindle attachable inner wreath and one over bending spokes with the inner Wreath connected and arranged concentrically to this outer Wreath.
Drehmomenterfassungseinrichtungen der betreffenden Art werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um das auf das Lenkrad ausgeübte Drehmoment zu erfassen, welches als Eingangsgröße für elektrische Lenkkraftunterstützungssysteme benötigt wird. Zur Drehmomenterfassung wird dabei ein Torsionsmodul benötigt, das einen Drehwinkelversatz zwischen zwei miteinander kooperierenden Bauteilen - Lenkspindel und Lenkrad - bei Anlegen eines Drehmoments gestattet. Als Torsionsmodul für eine Lenkdrehmomenterfassungseinrichtung wird bei der DE 27 34 182 ein Körper eingesetzt, der aus zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten Ringen gebildet ist, die mit mehreren im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Metallstreifen verbunden sind. Während der obere Ring drehfest mit dem Lenkrad verbunden ist, ist der untere Ring drehfest mit der Lenkspindel verbunden. Bei Anlegen eines Drehmoments am Lenkrad und somit am dem oberen Ring unterliegen die Metallstreifen einer Torsion und sind daher einer Biegung unterworfen. Das Maß der Biegung der Metallstreifen gibt Aufschluß über das anliegende Drehmoment. Zur Erfassung dieser Größe sind an einigen Metallstreifen Dehnungsmeßstreifen angebracht, die an eine Auswerteeinheit angeschlossen sind. Ein Torsionsmodul dieser Art bietet jedoch zum einen keinen Schutz gegen Fehlmessungen durch Belastungen, die in axialer Richtung auftreten, da auch solche zu einer Biegung der Metallstreifen führen können, zum anderen weist es eine relativ große Bauhöhe in axialer Richtung auf.Torque detection devices of the type in question are in Motor vehicles used to the torque exerted on the steering wheel to record which is the input variable for electrical Power steering systems are needed. For torque detection a torsion module is required that has a rotation angle offset between two cooperating components - steering spindle and steering wheel - at Torque allowed. As a torsion module for one Steering torque detection device is a body in DE 27 34 182 used, the two spaced apart in the axial direction Rings is formed with several at the same angular distance from each other arranged metal strips are connected. While the top ring is rotatably connected to the steering wheel, the lower ring is rotatably connected to the Steering spindle connected. When applying torque to the steering wheel and thus on the upper ring the metal strips are subject to torsion and are therefore subject to a bend. The degree of bending of the Metal strips provide information about the applied torque. To capture strain gauges of this size are attached to some metal strips, which are connected to an evaluation unit. A torsion module of this kind on the one hand, does not offer protection against incorrect measurements Loads that occur in the axial direction, as such too Bend of the metal strips can lead, on the other hand, it has a relative large height in the axial direction.
Ein dem Oberbegriff des vorliegenden Hauptanspruchs entsprechendes Torsionsmodul, bei dem zwei Elemente konzentrisch zueinander angeordnet sind, ist durch die DE 37 37 696 A1 bekannt geworden. Beim Gegenstand dieses Torsionsmoduls ist ein innenliegender Kranz über als Biegestäbe ausgebildetete Speichen mit einem außenliegenden Kranz verbunden. Wechselweise zu den Biegespeichen sind biegesteife Speichen angeordnet, welche den inneren und den äußeren Kranz jeweils mittels eines in eine Anschlaganordnung eingreifenden Anschlagelements in Eingriff bringen.A corresponding to the preamble of the present main claim Torsion module in which two elements are arranged concentrically to each other are known from DE 37 37 696 A1. With the object this torsion module is an internal wreath over as bending rods trained spokes connected with an external rim. In contrast to the bending spokes, rigid spokes are arranged, which each of the inner and outer wreath in one Bring the stop assembly into engagement with the stop element.
Die EP 442 091 A1 offenbart eine Drehmomentmeßeinrichtung, die ebenfalls ein Torsionsmodul gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Hauptanspruchs aufweist. Auch bei diesem Torsionsmodul ist ein innenliegender Kranz über als Biegestäbe ausgebildetete Speichen mit einem außenliegenden Kranz verbunden. Als Überlastschutz für die Biegestäbe sind biegesteife Elemente vorhanden, welche den inneren und den äußeren Kranz jeweils mittels eines in eine Anschlaganordnung eingreifenden Anschlagelements in Eingriff bringen.EP 442 091 A1 discloses a torque measuring device that also a torsion module according to the preamble of the present main claim having. With this torsion module, too, there is an internal rim Spokes designed as bending rods with an outer rim connected. Rigid elements are used as overload protection for the bending rods available, which the inner and outer wreath each by means of a engaging stop element in a stop arrangement bring.
Damit die Verformung der Biegespeichen gering und somit elastisch bleibt, muß der bis zur Anlage der Anschlagelemente an den Anschlaganordnungen zurückzulegende Weg relativ klein gehalten werden. Entsprechend schmal sind deshalb die Luftspalte zwischen den korrespondierenden Flächen auszubilden, was bei einer im Verhältnis deutlich größeren Materialstärke in axialer Richtung Zeit- und kostenaufwendige Fertigungsverfahren bedingt.So that the deformation of the bending spokes remains small and therefore elastic, until the stop elements are in contact with the stop arrangements The distance to be covered can be kept relatively small. Correspondingly narrow are therefore the air gaps between the corresponding surfaces to train what in a relatively thicker material in axial direction Time and costly manufacturing processes required.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Torsionsmodul der genannten Art bereitzustellen, bei dem solche Anschlagelemente und diesen zugeordnete Anschlaganordnungen mit hoher Präzision aber dennoch einfach und kostengünstig herstellbar sind.The object of the present invention is therefore a torsion module to provide the type mentioned, in which such stop elements and this assigned stop arrangements with high precision but still simple and are inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlag elemente als stiftartige, zylinderförmige Elemente ausgebildet sind, welche jeweils mit ihrem einen Ende in einer radial ausgerichteten Bohrung in einem mit dem inneren Kranz einstückig ausgebildeten biegesteifen Element oder in dem äußeren Kranz befestigt sind, und welche jeweils mit ihrem anderen, freien Ende in eine die jeweils zugeordnete Anschlaganordnung bildende, in dem äußeren Kranz oder in einem mit dem inneren Kranz einstückig ausgebildeten biegesteifen Element vorhandene zylinderförmige Bohrung hineinragen.This object is achieved in that the stop elements are designed as pin-like, cylindrical elements, which each with one end in a radially aligned bore in one with the inner ring integrally formed rigid element or in attached to the outer wreath, and which each with their other, free end in one of the respectively assigned stop arrangement, in the outer wreath or in one piece with the inner wreath trained rigid element existing cylindrical bore protrude.
Neben der einfachen Herstellbarkeit bietet eine solche Anordnung gleichzeitig auch den Vorteil, nicht nur in radialer sondern auch in axialer Richtung wirksam zu sein und somit auch in dieser Richtung wirksame Kräfte begrenzen zu können, was bei dem Gegenstand nach dem Stand der Technik nicht möglich war.In addition to being easy to manufacture, such an arrangement offers at the same time also the advantage not only in the radial but also in the axial direction to be effective and therefore also effective forces in this direction to be able to limit what is the subject of the prior art was not possible.
Eine besonders einfach herzustellende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die stiftartigen, zylinderförmigen Elemente als auch die ihnen zugeordneten Bohrungen mit kreisrunden Querschnitten versehen sind.This is a particularly simple embodiment to manufacture characterized in that both the pin-like, cylindrical elements as also the holes with circular cross sections assigned to them are provided.
Eine weitere Ausführungsform, die von der kreisrunden Form abweichende Querschnitte der stiftartigen, zylinderförmigen Elemente und/oder der Bohrungen aufweist, ist zwar in der Herstellung etwas aufwendiger, bietet jedoch die Möglichkeit in axialer und in radialer Richtung unterschiedliche Bewegungsspielräume zu realisieren, so daß z. B. in axialer Richtung wirkende Mißbrauchskräfte zu einem deutlich früheren Eingriff der Anschlagelemente in der Anschlaganordnung führen als die in radialer Richtung wirkenden Lenkkräfte.Another embodiment that deviates from the circular shape Cross sections of the pin-like, cylindrical elements and / or Has holes, is somewhat more complex to manufacture, offers however, the possibility in the axial and radial directions different Realize freedom of movement so that, for. B. acting in the axial direction Abusive forces lead to a significantly earlier engagement of the stop elements in the stop arrangement lead as acting in the radial direction Steering forces.
Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further particularly favorable configurations of the invention Subject matter are specified in the subclaims and are based on of the embodiment shown in the drawing.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes Torsionsmodul in einer perspektivischen Ansicht sowie im Querschnitt. Fig. 1 A torsion module according to the invention in a perspective view and in cross section.
Fig. 2 Eine Ausschnittsvergrößerung aus der Schnittdarstellung des Torsionsmoduls aus Fig. 1 FIG. 2 shows an enlarged detail from the sectional view of the torsion module from FIG. 1
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt ein Torsionsmodul für eine Drehmoment erfassungseinrichtung eines Lenksystems oder Lenkkraftunterstützungs systems ein Speichenrad 1 mit vier Biegespeichen 3.1-3.4, die einen an der Lenkspindel befestigbaren inneren Kranz 2 mit einem konzentrisch zu diesem angeordneten, zur Befestigung an einem Lenkrad vorgesehenene äußeren Kranz 4 verbinden, und welche bei einem Drehwinkelversatz zwischen dem inneren 2 und dem äußeren Kranz 4 zumindest bereichsweise einer Biegung unterworfen sind. Der innere 2 sowie der äußere Kranz 4 weisen zur Befestigung an der Lenkspindel bzw. dem Lenkrad in axialer Richtung sich erstreckende Bohrungen 3' bzw. 4' auf. Wechselweise zu den Biegespeichen 3.1-3.4 angeordnet weist das Speichenrad 1 biegesteife Speichenabschnitte 5.1-5.4 auf, welche einstückig mit dem inneren Kranz 2 ausgeführt sind und sich von diesem bis in die Nähe des inneren Randes des äußeren Kranzes 4 erstrecken, wobei zwischen den Enden der Speichenabschnitte 5.1-5.4 und dem inneren Rand des äußeren Kranzes 4 ein Abstand eingehalten ist, der als Spaltmaß d (siehe Fig. 2) mit gängigen Herstellungsmethoden wie Sägen, Erodieren, Fräsen oder auch Stanzen ohne weiteres realisierbar ist. Die Speichenabschnitte 5.1-5.4 weisen jeweils sich in radialer Richtung erstreckende Bohrungen 5.1*-5.4* auf, die mit in dem äußeren Kranz 4 vorhandenen Bohrungen 4.1-4.4 fluchtend ausgeführt sind. Die Bohrungen 4.1-4.4 in dem äußeren Kranz 4 sowie in den Speichenabschnitten 5.1-5.4 sind dabei kreiszylindrisch ausgeführt, wobei der Durchmesser der Bohrungen 4.1-4.4 in dem äußeren Kranz größer als der Durchmesser der Bohrungen 5.1*-5.4* in den Speichenabschnitten 5.1-5.4 ist, und zwar um das zweifache des Maßes, um welches sich die beiden Kränze 2 und 4 bei einer Drehmomentbeaufschlagung gegeneinander verdrehen dürfen. Zur Begrenzung der Drehbewegung sind in den Bohrungen 5.1*-5.4* der Speichenabschnitte 5.1-5.4 zylinderförmige Stifte 6.1-6.4 eingesetzt (in Fig. 1 sind nur 6.3 und 6.4 dargestellt), die in die Bohrungen 4.1-4.4 des äußeren Kranzes 4 hineinragen und auf ihrer gesamten Länge einen dem Innendurchmesser der Bohrungen 5.1*-5.4* in den Speichenabschnitten 5.1 -5.4 entsprechenden Außendurchmesser aufweisen.As can be seen from Fig. 1, a torsion module for a torque detection device of a steering system or power steering system comprises a spoke wheel 1 with four flexible spokes 3.1-3.4 , which has an inner ring 2 which can be fastened to the steering spindle and which is arranged concentrically therewith for fastening to a steering wheel connect the provided outer ring 4 , and which are subject to a bend at least in regions when there is a rotation angle offset between the inner 2 and the outer ring 4 . The inner 2 and the outer rim 4 have bores 3 'and 4 ' which extend in the axial direction for fastening to the steering spindle or the steering wheel. Arranged alternately to the bending spokes 3.1-3.4, the spoke wheel 1 rigid spoke portions 5.1-5.4, which are integral with the inner ring 2 and extending therefrom to the vicinity of the inner edge of the outer rim 4, wherein the between the ends Spoke sections 5.1-5.4 and the inner edge of the outer rim 4, a distance is maintained, which is easily realized as a gap dimension d (see FIG. 2) with common manufacturing methods such as sawing, eroding, milling or punching. The spoke sections 5.1-5.4 each have bores 5.1 * - 5.4 * extending in the radial direction, which are aligned with the bores 4.1-4.4 present in the outer rim 4 . The holes 4.1-4.4 in the outer ring 4 and in the spoke sections 5.1-5.4 are circular cylindrical, the diameter of the holes 4.1-4.4 in the outer ring larger than the diameter of the holes 5.1 * - 5.4 * in the spoke sections 5.1- 5.4 is, namely twice the amount by which the two rings 2 and 4 may rotate against each other when torque is applied. To limit the rotational movement, cylindrical pins 6.1-6.4 are used in the bores 5.1 * - 5.4 * of the spoke sections 5.1-5.4 (only 6.3 and 6.4 are shown in FIG. 1), which protrude into the bores 4.1-4.4 of the outer ring 4 and a over their entire length to the inner diameter of the holes 5.1 * - 5.4 * in the spoke portions comprise 5.1 -5.4 corresponding outer diameter.
Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 zu sehen, sind zwischen den in die Bohrungen 4.1-4.4 in dem äußeren Kranz 4 hineinragenden freien Enden der Stifte 6.1-6.4 und den Bohrungen selbst wegen des größeren Durchmessers der Bohrungen Luftspalte vorhanden. Die freien Enden der Stifte 6.1-6.4 bilden somit Anschlagelemente, welche mit den Wänden der Bohrungen 4.1-4.4 als zugeordnete Anschlaganordnungen zusammenwirken. Die Begrenzung der Bewegung des inneren Kranzes 2 gegenüber dem äußeren Kranz 4 ist dabei sowohl in radialer als auch in axialer Richtung gegeben. As can be seen in particular from the enlarged illustration in FIG. 2, air gaps are present between the free ends of the pins 6.1-6.4 projecting into the bores 4.1-4.4 in the outer ring 4 and the bores themselves because of the larger diameter of the bores. The free ends of the pins 6.1-6.4 thus form stop elements which interact with the walls of the bores 4.1-4.4 as associated stop arrangements . The movement of the inner ring 2 relative to the outer ring 4 is limited both in the radial and in the axial direction.
Die Stifte 6.1-6.4 können in den Bohrungen 5.1*-5.4* der Speichenabschnitte 5.1-5.4 eingepreßt, geklebt, geschraubt oder in sonstiger Weise befestigt sein.The pins 6.1-6.4 can be pressed into the holes 5.1 * - 5.4 * of the spoke sections 5.1-5.4 , glued, screwed or fastened in any other way.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erfindunggemäßes Torsionsmodul selbstverständlich auch so zu realisieren, daß die Stifte 6.1-6.4 in dem äußeren Kranz 4 befestigt sind und mit ihren freien Enden in die Bohrungen 5.1*-5.4* der Speichenabschnitte 5.1-5.4 mit entsprechendem Spiel in radialer und axialer Richtung hineinragen.Deviating from the illustrated embodiment, a torsion module according to the invention can of course also be realized in such a way that the pins 6.1-6.4 are fastened in the outer ring 4 and with their free ends in the bores 5.1 * - 5.4 * of the spoke sections 5.1-5.4 with corresponding play in protrude radially and axially.
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Legal Events
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---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |