DE102006051611A1

DE102006051611A1 - Lenkwelle mit einer Sensoreinheit und Montageverfahren

Info

Publication number: DE102006051611A1
Application number: DE200610051611
Authority: DE
Inventors: Christian Schillak; Thomas Unger; Markus Drees
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-11-03
Also published as: DE102006051611B4

Abstract

Eine Lenkwelle mit einer Sensoreinheit zur Erfassung einer Relativdrehung umfasst ein Geberelement (4) an einem Eingangswellenabschnitt (6) und ein Empfängerelement (5). Das Geberelement (4) ist relativ zu dem Empfängerelement (5) verdrehbar angeordnet und als Ring ausgebildet, der durch ein durch UV-Licht aushärtendes Klebemittel an dem Eingangswellenabschnitt (6) festgelegt ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Montage der Sensoreinheit an der Lenkwelle angegeben. Die Erfindung ermöglicht einen einfachen Montageablauf mit geringem Beschädigungspotential sowie eine hochgenaue und zudem spannungsfreie Positionierung der Sensoreinheit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkwelle mit einer Sensoreinheit zur Erfassung einer Relativdrehung, umfassend ein Geberelement an einem Eingangswellenabschnitt und ein Empfängerelement, wobei das Geberelement relativ zu dem Empfängerelement verdrehbar angeordnet ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein geeignetes Montageverfahren.
An modernen Fahrzeuglenkungen wird in der Regel eine Information über einen vom Fahrer aufgebrachten Lenkwinkel oder ein von diesem aufgebrachtes Lenkmoment benötigt. Hierzu kann eine Relativdrehung eines Abschnitts der Lenkwelle zu einer stationären Fahrzeugkomponente oder eine Relativdrehung zwischen zwei drehelastisch miteinander gekoppelten Wellenabschnitten mittels einer Sensoreinheit abgegriffen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage einer Lenkwelle, die mit einer Sensoreinheit ausgestattet ist, zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenkwelle gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lenkwelle zeichnet sich dadurch aus, dass das Geberelement als Ring ausgebildet ist, der durch einen unter anderem unter Einwirkung von UV-Licht aushärtenden Kleber an dem Eingangswellenabschnitt festgelegt ist.
Diese Aufgabe wir ferner durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Bei diesem wird ein ringförmiges Geberelement an einer Fügefläche mit einem unter Einwirkung von UV-Licht aushärtenden Kleber beschichtet. Das Geberelement wird hernach mit seiner Fügefläche mit einer korrespondierenden Fügefläche an dem Eingangswellenabschnitt in Anlage gebracht. Anschließend wird das Geberelement in seiner Montageposition solange um den Eingangswellenabschnitt gedreht wird, bis dieses eine vorgegebene Relativposition zu dem Empfängerelement einnimmt. Bei Erreichen der vorgegebenen Relativposition erfolgt eine Kurzzeitbestrahlung mit UV-Licht, bis eine Fixierung des Geberelements an dem Eingangswellenabschnitt erzielt ist.
Diese Vorgehensweise zeichnet sich durch eine Vielzahl von Vorteilen aus.
So kann die Ausrichtung des Geberelements relativ zu dem Empfängerelement sehr einfach vorgenommen werden, da das Geberelement hierbei spannungsfrei an dem Eingangswellenabschnitt gleitet. Die Fixierung mittels UV-Licht kommt ohne kompliziertes Handling zustande.
Bei Erreichen der Zielpositionierung erfolgte eine Fixierung ohne weitere Befestigungs- oder Spannkräfte, so dass die einmal erreichte Position mit hoher Genauigkeit erhalten bleibt.
Eine Beschädigung der Sensoreinheit durch Funken, Gase, Dämpfe oder hohe Temperaturen lässt sich durch die erfindungsgemäße Befestigung ausschließen.
Des Weiteren werden die Positionsgenauigkeit beeinträchtigende Gefügeänderungen an den miteinander zu verbindenden Elementen, wie sie beispielsweise beim Schweißen oder beim Verstemmen auftreten, vermieden.
Die Verbindung ist nach erfolgter Fertigstellung in sich spannungsfrei.
Ingesamt ergeben sich ein einfacher Montageablauf mit geringem Beschädigungspotential sowie eine Positionierung der Sensoreinheit mit hoher Genauigkeit und Qualität.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Teilexplosionsansicht einer Lenkwelle nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
2 eine Detailansicht des an dem Eingangswellenabschnitt festgelegten Geberelements.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Lenkwelle 1 für ein Kraftfahrzeug, wobei in 1 lediglich ein Abschnitt im Bereich eines Lenkungsritzels 2 dargestellt ist. An dieser Lenkwelle 1 ist eine nachfolgend näher erläuterte Sensoreinheit 3 vorgesehen, mit der ein vom Fahrer aufgebrachter Lenkwinkel oder ein vom Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment erfasst werden kann.
Die Sensoreinheit 3 umfasst ein Geberelement 4 sowie ein Empfängerelement 5, die an relativ zueinander verdrehbaren Komponenten vorgesehen werden. Bei einer Relativdrehung zueinander kann an der Empfängereinheit 5 ein Ausgangssignal abgegriffen werden, das Rückschlüsse auf die erfolgte Relativerdrehung gestattet oder diese unmittelbar repräsentiert. Geeignete Wirkprinzipien sind dem Fachmann bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
Vorzugsweise weist das Geberelement 4 eine Vielzahl vom Magnet-Polpaaren auf, die von dem Empfängerelement 5 beispielsweise induktiv oder mittels eines Hall-Sensors ausgewertet werden. Zur Erzielung einer hohen Positionsgenauigkeit wird das Geberelement 4 in besonderer Art und Weise an einem Eingangswellenabschnitt 6 der Lenkwelle 1 befestigt.
Das Geberelement 4 des Ausführungsbeispiels ist als Ringelement mit einer innenseitigen, kreiszylindrischen Fügefläche ausgeführt, das axial auf den Eingangswellenabschnitt 6 aufschiebbar ist. An letzterem ist eine korrespondierende kreiszylindrische Fügefläche 7 ausgebildet. Alternativ kann das Geberelement 4 als geteilter Ring ausgebildet sein, der um den Eingangswellenabschnitt 6 zusammengefügt wird. Diese ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Geberelement 4 aufgrund der baulichen Gegebenheiten nicht axial aufgeschoben werden kann.
Zur Befestigung des Geberelements 4 wird entweder dessen Fügefläche 6 und/oder die Fügefläche 7 des Eingangswellenabschnitts 6 mit einem Kleber bzw. einem Klebemittel beschichtet. Dieser Kleber ist selbstaushärtend, und zwar dergestalt, dass dieser bei Einwirkung von UV-Licht schneller aushärtet als ohne UV-Licht. Dabei können Kleber eingesetzt werden, die neben der Einwirkung von UV-Licht zusätzlich auch durch andere physikalische und/oder chemische Effekte aushärten.
Das Geberelement 4 kann so auf dem Eingangswellenabschnitt 6 ohne größeren Kraftaufwand in eine gewünschte Position geschoben werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Eingangswellenabschnitt 6 eine axiale Schulter 8 ausgebildet, gegen die das Geberelement 4 mit einem Vorsprung 9 in seiner Montageposition axial positioniert werden kann. Über die kreiszylindrischen Fügeflächen 6 und 7 lässt sich in einem definierten Zeitfenster, den das Klebemittel zum Aushärten benötigt, das Geberelement 4 in die gewünschte Position drehen.
Diese Position kann in Abstimmung mit dem Empfängerelement 5 eingestellt werden, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stationär gehalten ist.
Dazu wird während des Drehens des Geberelements 4 ein Ausgangssignal des Empfängerelements 5 ausgelesen. Eine Nulllage der Lenkwelle 1 kann beispielsweise durch ein Minimum des Ausgangssignals definiert sein.
Bei Erreichen der vorgegebenen Relativposition wird eine Kurzzeitbestrahlung mit UV-Licht vorgenommen, bis eine Fixierung des Geberelements 4 an dem Eingangswellenabschnitt 6 durch Aushärten zumindest eines Teilabschnitts des Klebers erzielt ist. Nach dieser Fixierung kann der noch nicht ausgehärtete Teil des Klebers ohne weitere Bestrahlung aushärten.
Das vorstehende erläuterte Verdrehen des Geberelements 4 sowie die nachfolgende UV-Bestrahlung können manuell vorgenommen bzw. ausgelöst werden. Es ist jedoch auch möglich, den gesamten Vorgang zu automatisieren und in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Empfängerelements 5 sowohl die Drehbewegung des Geberelements 4 zu steuern als auch bei Erreichen eines definierten Signalpegels, beispielsweise eines Signalminimums oder Signalmaximums, die UV-Bestrahlung auszulösen.
Zur Verbesserung der Fixierung kann an dem Geberelement 4 mindestens ein radiales Fenster 10 ausgebildet werden, um eine große Fläche für die Reaktion des Klebemittels zur Verfügung zu stellen. Allerdings kann das ausgetretene Klebemittel auch ohne Fenster bestrahlt werden.
Über das Fenster wird eine Bestrahlung im Bereich der Fügefläche 7 des Eingangswellenabschnitts 6 ermöglicht. Das Fenster 10 ist vorzugsweise eine einfache Materialausnehmung. Es ist jedoch auch möglich, das Fenster durch einen für UV-Licht transparenten Materialabschnitt des Geberelements 4 zu bilden bzw. einen solchen in dieses einzubetten.
Das Empfängerelement 5 ist ringförmig um das Geberelement 4 herum angeordnet und gibt in Abhängigkeit der relativen Winkelstellung des Geberelements 4 ein Ausgangssignal ab. Vorzugsweise ist das Empfängerelement 5 in einer Ruhestellung der Lenkwelle 1, in der an dieser keine Lenkkräfte angreifen, zu dem Geberelement 4 derart ausgerichtet, dass das Ausgangssignal des Empfängerelements 5 einen definierten Wert für die Mittenstellung, beispielsweise ein Minimum, Maximum oder einen vorgegebenen Wert, einnimmt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Empfängerelement 5 stationär gehalten, so dass aus dem Ausgangssignal ein absoluter Verdrehwinkel der Lenkwelle 1 ermittelt werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, das Empfängerelement 5 an einem relativ zu dem Eingangswellenabschnitt 6 verdrehbaren Ausgangswellenabschnitt der Lenkwelle 1 anzuordnen, wodurch eine Relativverdrehung in der Lenkwelle 1 ermittelt werden kann, die vor allem Rückschlüsse auf das aufgebrachte Drehmoment erlaubt.

1: Lenkwelle
2: Lenkungsritzel
3: Sensoreinheit
4: Geberelement
5: Empfängerelement
6: Eingangswellenabschnitt
7: Fügefläche
8: Schulter
9: Vorsprung
10: Fenster

Claims

Lenkwelle mit einer Sensoreinheit zur Erfassung einer Relativdrehung, umfassend ein Geberelement (4) an einem Eingangswellenabschnitt (6) und ein Empfängerelement (5), wobei das Geberelement (4) relativ zu dem Empfängerelement (5) verdrehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberelement (5) als Ring ausgebildet ist, der durch einen unter anderem durch UV-Licht aushärtenden Kleber an dem Eingangswellenabschnitt (6) festgelegt ist.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber selbstaushärtend ist, jedoch bei Einwirkung von UV-Licht schneller aushärtet als ohne Einwirkung UV-Licht.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberelement (4) mindestens ein radiales Fenster (10) aufweist.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (10) durch eine Ausnehmung gebildet wird.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (10) durch für UV-Licht transparentes Material gebildet wird.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangswellenabschnitt (6) eine axiale Schulter (8) aufweist, gegen die das Geberelement (4) axial anliegt.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberelement (4) als ununterbrochener Ring ausgebildet ist, der auf den Eingangswellenabschnitt (6) axial aufgeschoben ist.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Geberelement (4) eine Vielzahl vom Magnet-Polpaaren aufweist.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängerelement (5) ringförmig um das Geberelement (4) herum angeordnet ist und in Abhängigkeit der relativen Winkelstellung des Geberelements (4) ein Ausgangssignal abgibt.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängerelement (5) in einer Ruhestellung der Lenkwelle (1), in der an dieser keine Lenkkräfte angreifen, zu dem Geberelement (4) derart ausgerichtet ist, dass das Ausgangssignal des Empfängerelements (5) einen definierten Wert liefert.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängerelement (5) stationär gehalten ist.
Lenkwelle mit einer Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängerelement (5) an einem relativ zu dem Eingangswellenabschnitt (6) verdrehbaren Ausgangswellenabschnitt der Lenkwelle (1) angeordnet ist.
Verfahren zur Montage einer Sensoreinheit (3) an einer Lenkwelle (1), wobei ein Geberelement (4) an einem Eingangswellenabschnitt (6) angebracht wird, der relativ zu einem Empfängerelement (5) verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fügefläche des ringförmigen Geberelements (4) mit einer korrespondierenden Fügefläche (7) an dem Eingangswellenabschnitt (6) in Anlage gebracht wird, nachdem zumindest eine der Fügeflächen mit einem durch UV-Licht aushärtenden Kleber beschichtet worden ist, das Geberelement (4) in seiner Montageposition solange um den Eingangswellenabschnitt (6) gedreht wird, bis dieses eine vorgegebene Relativposition zu dem Empfängerelement (5) einnimmt, bei Erreichen der vorgegebenen Relativposition eine Kurzzeitbestrahlung mit UV-Licht erfolgt, bis eine Fixierung des Geberelements (4) an dem Eingangswellenabschnitt (6) erzielt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bestrahlung ein Teilabschnitt der Fügefläche (7) des Eingangswellenabschnitts (6) mit UV-Licht bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ausrichtung des Geberelements (4) eines oder mehrere Ausgangssignale des Empfängerelements (5) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines Minimums oder eines definierten Werts des Ausgangssignals eine UV-Bestrahlung vorgenommen wird.