DE102004007270A1

DE102004007270A1 - Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder -momenten

Info

Publication number: DE102004007270A1
Application number: DE102004007270A
Authority: DE
Inventors: Keramettin Seven; Eberhard Didam; Jörg Diekmann; Bernd Hellmann; Christof Lausser; Marco Reichelt
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co; TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA; TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2004-02-14
Filing date: 2004-02-14
Publication date: 2005-09-01
Also published as: WO2005077733A1

Abstract

Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder Drehmomenten an einer Welle insbesondere zum Messen von Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten an einer Lenkspindel (2) mit folgenden Merkmalen: DOLLAR A - die Vorrichtung weist einen Rotor (1), einen Stator (3) und ein Gehäuse (4) auf; DOLLAR A - das Gehäuse (4) weist ein Oberteil (4a) und ein Unterteil (4b) auf und schließt den Rotor (1) und den Stator (3) ein; DOLLAR A der Stator (3) ist durch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder Drehmomenten an einer Welle insbesondere zum Messen von Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten an einer Lenkspindel.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 197 39 358 A1 bekannt ist, weist einen Rotor, einen Stator und ein Gehäuse auf, welches in der genannten Druckschrift als Mantelrohr bezeichnet ist. Der Stator ist dabei am Gehäuse befestigt. Die Befestigung des Stators an dem Gehäuse, die in der genannten Druckschrift nicht näher dargestellt ist, erfolgt üblicherweise über Schrauben. Dieses ist sowohl in der Konstruktion als auch in der Produktion aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine einfache Befestigung vorzugsweise ohne weitere Befestigungsmittel des Stators an dem Gehäuse möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Demgemäß weist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ein Gehäuse auf, dass ein Oberteil und ein Unterteil umfasst und den Rotor und den Stator zumindest teilweise einschließt. Der Stator ist dabei durch Klemmung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden. Allein die Klemmwirkung des gegeneinander verspannten Ober- und Unterteils bewirkt somit die Befestigung des Stators in bzw. an dem Gehäuse. Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel sind nicht erforderlich. Damit ist sowohl die Konstruktion als auch die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfacher.

Gemäß der Erfindung kann der Stator unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Zwischenelemente durch Klemmung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein. Das Zwischenelement kann zwischen dem Stator und dem Oberteil und/oder zwischen dem Stator und dem Unterteil des Gehäuses angeordnet sein. Gemäß der Erfindung kann der Stator unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Ausgleichselemente durch Klemmung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein. Auch die Ausgleichselemente können dabei zwischen dem Stator und dem Oberteil und/oder zwischen dem Stator und dem Unterteil angeordnet sein.

Das Zwischenelement kann fest mit dem Ausgleichselement verbunden sein.

Gemäß der Erfindung kann das Ausgleichselement zumindest eine Feder umfassen. Ebenso ist es möglich, dass das Ausgleichselement einen O-Ring umfasst. Ein O-Ring ist bevorzugt aus einem elastischen Gummi oder einem vergleichbaren elastischen Kunststoff hergestellt. Im Übrigen können die Federn aus Metall oder aus einem elastischen Kunststoff hergestellt sein.

Das Oberteil und das Unterteil des Gehäuses können miteinander verschraubt sein.

Der Rotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Stator der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ein beweglicher Teil bzw. ein feststehender Teil eines Sensors, insbesondere eines induktiven Sensors sein oder einen beweglichen Teil bzw. einen feststehenden Teil eines Sensors, insbesondere eines induktiven Sensors umfassen.

Die Erfindung ist anhand von Beispielen in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
1 einen Schnitt durch eine auf eine Lenkspindel montierte erste erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 eine Schnittdarstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,
3 ein erstes Zwischen- und Ausgleichselement,
4 ein zweites Zwischen- und Ausgleichselement,
5 ein drittes Zwischen- und Ausgleichselement und
6 einen Stator mit einem Zwischen- und Ausgleichselement.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, so auch die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung, weist einen Rotor 1 einen Stator 3 und ein den Rotor 1 und den Stator 3 vorzugsweise vollständig umgebendes Gehäuse 4 auf. Das Gehäuse umfasst dabei ein Oberteil 4a und ein Unterteil 4b. Die beiden Gehäuseteile sind über Verbindungsmittel 7 die z. B. Schrauben umfassen können, wie es in 1 dargestellt ist, miteinander verbunden.
Der Rotor 1, der in der 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf einer Lenkspindel 2 drehfest angebracht. Diese Lenkspindel 2 durchgreift eine Öffnung in dem Stator 3 und ist unter anderem in dem Unterteil 4b des Gehäuses über ein Lager 8 drehbar gelagert.
Der Rotor 1 umfasst bewegliche Teile eines Sensors, z. B. eines Induktivsensors, während der Stator 3 feststehende und rotierende Teile dieses Sensors umfasst. Diese beweglichen bzw. festen Teile des Sensors sind in 1 nicht gesondert dargestellt.
Das Unterteil 4b des Gehäuses 4 weist einen hohlzylindrischen Abschnitt auf, der eine stirnseitige Flanschfläche 13 hat, über welche das Unterteil 4b an dem Oberteil 4a anliegt. Das Oberteil 4a ist ebenfalls in einem Abschnitt als Hohlzylinder ausgeführt und das Oberteil 4a weist stirnseitig eine dem Unterteil 4b zugewandte Flanschfläche 11 auf, welche an der Flanschfläche 13 des Unterteils 4b anliegt (siehe auch 1a). Benachbart zu der besagten Flanschfläche 13 des Unterteils 4b ist ein Absatz 14 vorgesehen. Der Absatz 14 hat eine Höhe, die der Höhe eines umlaufenden Bunds an der Außenseite des Stators 3 entspricht. Der Stator 3 greift mit diesem Bund in den Absatz 14 ein. Der Bund liegt dabei auf dem Absatz 14 und an der Flanschfläche 11 des Oberteils 4a des Gehäuses an und ist somit zwischen dem Unterteil 4b und dem Oberteil 4a des Gehäuses 4 eingeklemmt. Dadurch ist der Stator 3 in dem Gehäuse 4 befestigt. Besondere Befestigungsmittel zum Fixieren des Stators in dem Gehäuse, beispielsweise Schrauben oder dergleichen, müssen nicht vorgesehen werden.
Bei der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in 2 dargestellt ist, und die ebenfalls einen Rotor 1, einen Stator 3 und ein Gehäuse 4 umfasst, wobei der Rotor 1 auf einer Lenkspindel 2 befestigt ist, die das Gehäuse 4 und den Stator 3 durchgreift, ist der Stator 3 durch Klemmung in dem Gehäuse 4 befestigt. Dazu ist ein Zwischenelement 5 und ein Ausgleichselement 6 vorgesehen, welche zwischen dem Oberteil 4a und dem Stator 3 eingesetzt sind. Außerdem liegt der Stator 3 gegenüberliegend zu dem Zwischenelement 5 und dem Ausgleichselement 6 an dem Unterteil 4b des Gehäuses 4 an. Der Stator ist dadurch zwischen dem Unterteil 4b und dem Oberteil 4a und der Zwischenschaltung des Zwischenelements 5 und des Ausgleichselements 6 eingeklemmt und so in dem Gehäuse befestigt. Das Zwischenelement 5 hat dabei die Aufgabe, einen Raum zwischen dem Stator 3 und dem Oberteil 4a des Gehäuses 4 auszufüllen. Das Zwischenelement 5 liegt dabei jedoch nicht unmittelbar am Oberteil 4a an, vielmehr ist zwischen dem Zwischenelement 5 und dem Oberteil 4a das Ausgleichselement 6 eingesetzt. Das Ausgleichselement 6 ist als Spiralfeder ausgeführt, die in einer Bohrung des Zwischenelements 5 geführt gehalten wird. Das Oberteil 4a, das über Verbindungsmittel 7 fest mit dem Unterteil 4b verbunden ist, übt über das Ausgleichselement 6 eine Kraft auf das Zwischenelement 5 und den Stator 3 aus, welche den Stator 3 geklemmt zwischen dem Oberteil 4a und dem Unterteil 4b fixiert. Das Ausgleichselement 6 hat dabei die Aufgabe Fertigungstoleranzen zwischen den einzelnen Bauteilen bzw. verschiedene Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturschwankungen auszugleichen und so stets für eine sichere klemmende Befestigung des Stators 3 im Gehäuse zu sorgen.
In den 3 bis 5 sind verschiedene kombinierte Zwischen- und Ausgleichselemente 5, 6 dargestellt. Dabei handelt es sich bei dem in 3 dargestellten Zwischen- und Ausgleichselement 5, 6 um ein ringförmiges Teil, das aus einem ringförmigen Zwischenelement 5 und einem aus Gummi bestehenden ringförmigen Ausgleichselement 6 zusammengesetzt ist. Das in der 4 dargestellte Zwischen- und Ausgleichselement 5, 6 weist ebenfalls ein ringförmiges Zwischenelement 5 auf. An einer Stirnseite dieses Zwischenelements 5 sind Bohrungen vorgesehen, in welche als Ausgleichselemente 6 dienende Federn eingesetzt sind. Das in der 5 teilweise dargestellte Zwischen- und Ausgleichselement 5, 6 weist ebenfalls ein ringförmiges Zwischenelement 5 auf, an dem als Ausgleichselement 6 dienende Federarme befestigt sind.
Der in der 6 dargestellte Stator 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Abschnitt auf, an welchem ein Zwischenelement 5 angebracht ist. Dieses Zwischenelement umfasst lediglich einen Abschnitt des äußeren Umfangs des Bereichs des Stators, der mit dem Rotor (nicht dargestellt) zusammenwirkt. Auf der Oberseite des Zwischenelements 5 ist ein Ausgleichselement 6 aus einem federnden Gummi aufgelegt.

Claims

Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder Drehmomenten an einer Welle insbesondere zum Messen von Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten an einer Lenkspindel (2) mit folgenden Merkmalen: – die Vorrichtung weist einen Rotor (1), einen Stator (3) und ein Gehäuse (4) auf; – das Gehäuse (4) weist ein Oberteil (4a) und ein Unterteil (4b) auf und schließt den Rotor (1) und den Stator (3) ein; – der Stator (3) ist durch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) unter Zwischenschaltung eines oder mehrer Zwischenelemente (5) durch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) unter Zwischenschaltung eines oder mehrer Ausgleichselemente (6) durch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) fest mit dem Ausgleichselement verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (6) zumindest eine Feder umfasst.
Vorrichtung nach einer der Ansprüche 3 bis, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (6) einen O-Ring umfasst.
Vorrichtung nach einer der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (4a) und das Unterteil (4b) des Gehäuses miteinander verschraubt sind.
Vorrichtung nach einer der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) einen beweglichen Teil und der Stator (3) einen feststehenden und/oder weiteren beweglichen Teil eines induktiven Sensors umfasst.