DE102007057292A1 - Fastening device for e.g. torque sensor and rotational angle sensor arrangements, for motor vehicle, has dynamic and static units fixed axially and radially with one another before mounting in such manner that units are mounted together - Google Patents

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Abstract

The device has a dynamic unit (2) arranged at a steering shaft (1). A static unit (3) is provided in transmission housing. The units are fixed axially and radially with one another in such a manner that the units are mounted together before mounting. The units lie together in a mounting position over a retaining ring (8). A free area (10) is provided at the dynamic unit for accommodating an elastic part (8c). A recess is provided at the static unit for accommodating a lug of the retaining ring. An independent claim is also included for a method for mounting a device for fastening of sensor arrangement to a shaft.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befestigung einer Drehmoment- oder Drehwinkelsensoranordnungen an einer Welle, insbesondere zur Detektion von drehwinkel- oder drehmomentabhängigen Größen an der Welle oder zwischen Teilwellen nach der Gattung des Haupt- und des Nebenanspruchs.The The invention relates to a device and a method for fastening a torque or rotational angle sensor arrangements on a shaft, in particular for the detection of rotational angle or torque dependent Sizes on the shaft or between partial waves after the genus of the main and secondary claim.

Es ist an sich bekannt, dass Sensoranordnungen fest an der Welle oder den Teilwellen bzw. an Gehäuseteilen befestigt werden müssen, um zusammen mit elektrischen, magnetischen, optischen oder anderen Sensormitteln absolute oder relative Drehbewegungen der Welle oder zwischen Teilwellen der Welle dauerhaft und sicher zu erfassen.It is known per se, that sensor assemblies fixed to the shaft or must be attached to the part shafts or to housing parts, around together with electrical, magnetic, optical or other Sensor means absolute or relative rotational movements of the shaft or to detect durably and safely between partial waves of the wave.

Solche Sensoranordnungen werden zum Beispiel bei berührungslosen Winkelsensoren zur Messung einer relativen Verdrehung der zwei Wellenenden eines sich drehenden Torsionssystems mit zwei Teilwellen als Teil einer Lenkwelle eines Fahrzeugs angewendet, um damit das auf die Gesamtwelle ausgeübte Drehmoment zu ermitteln, vorzugsweise bei einem Einsatz in Lenksystemen eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Lenkkraftunterstützung.Such Sensor arrangements become, for example, contactless Angle sensors for measuring a relative rotation of the two shaft ends a rotating torsion system with two partial waves as part a steering shaft of a vehicle applied to it on the Total torque applied to determine torque, preferably when used in steering systems of a motor vehicle with electrical Power Steering.

Beispielsweise ist aus der DE 10256322 A1 bekannt, dass ein Drehmomentsensor zur Erfassung des an einer Lenkwelle in einem Kraftfahrzeug anstehenden Drehmoments jeweils an zwei sich gegenüberliegenden Teilwellen der Welle angebracht ist. Auf der ersten Teilwelle ist hier eine drehfest angebrachte Hülse mit Magneten vorhanden und auf der anderen Teilwelle ist ein Magnetfeldsensor der Sensoranordnung angebracht, der dem Magneten an der ersten Teilwelle über einen Zwischenraum gegenüberliegt.For example, is from the DE 10256322 A1 It is known that a torque sensor for detecting the torque applied to a steering shaft in a motor vehicle is mounted on two opposite partial shafts of the shaft. On the first part of shaft here a rotatably mounted sleeve with magnets is present and on the other part of a shaft wave magnetic sensor sensor assembly is mounted, which is opposite to the magnet on the first part of a wave across a gap.

Bei dieser bekannten Anordnung hängt der im Zwischenraum erzeugte magnetische Fluss von der Drehwinkellage zischen dem Magneten und dem Detektor der Sensoranordnung ab, wobei zwischen den Teilwellen der Welle ein Torsionselement angeordnet ist, sodass hieraus das auf die Welle einwirkende Drehmoment messbar ist.at this known arrangement depends on the generated in the space magnetic flux from the angular position hiss the magnet and the detector of the sensor arrangement, wherein between the partial waves the shaft is arranged a torsion element, so that from the Torque acting on the shaft is measurable.

Ein solcher Drehmomentsensor besteht außerdem in der Regel aus zwei Einheiten, nämlich einer dynamischen Einheit, welche sich mit der Lenkwelle bzw. dem Torsionssystem mitdreht und einer ortsfesten Einheit mit einer Elektronik, welche an dem umgebenden Getriebegehäuse fixiert ist. Die dynamische Einheit ist dabei über die zwei Teilwellen der Lenkwelle, wie zuvor beschrieben, verteilt befestigt und kann deshalb auch in eine Statorbaugruppe und beispielsweise in eine Magnetbaugruppe unterteilt werden. Die Statorbaugruppe besteht mindestens aus dem Statorhalter und zum Beispiel zwei weichmagnetischen Bauteilen, wobei optional weitere Bauteile in die Statorbaugruppe integriert werden können.One such torque sensor is also usually of two units, namely a dynamic unit, which rotates with the steering shaft or the torsion system and a stationary unit with electronics connected to the surrounding Gearbox is fixed. The dynamic unit is over the two partial waves of the steering shaft, as before described, distributed fastened and can therefore also in a Statorbaugruppe and For example, be divided into a magnet assembly. The stator assembly consists of at least the stator holder and, for example, two soft magnetic Components, with optional other components in the stator assembly can be integrated.

Die so gebildeten statischen und dynamischen Sensoreinheiten können zum Beispiel in einer aus der DE 102004055124 A1 bekannten Weise permanent durch ein Gleitlager miteinander verbunden werden. Das Gleitlager bestimmt die axiale und die radiale Lage der Sensoreinheiten zueinander. Nachteilig ist hierbei insbesondere die Abhängigkeit des Sensorsignals von der Qualität des Gleitlagers, insbesondere über die Lebensdauer und über Temperaturwechsel.The static and dynamic sensor units thus formed can be, for example, in one of the DE 102004055124 A1 known manner permanently connected by a sliding bearing. The plain bearing determines the axial and the radial position of the sensor units to each other. The disadvantage here is in particular the dependence of the sensor signal on the quality of the sliding bearing, in particular over the life and temperature change.

Die Sensorelektronik kann zum Beispiel in die dynamische Einheit integriert werden. Die Spannungsversorgung und die Signalausgänge werden dabei mittels einer Wickelfeder realisiert, wobei dieses Prinzip eine stärkere innere Rei bung durch die Wickelfeder aufweist. Das Reibmoment dieses bekannten Systems verhält sich bei wechselnden Temperaturen ungleichmäßig und außerdem bewirkt der Sensoraufbau eine erhöhte Geräuschbildung.The Sensor electronics can be integrated into the dynamic unit, for example become. The power supply and the signal outputs be realized by means of a coil spring, this Principle a stronger inner Rei environment by the clock spring having. The frictional torque of this known system behaves unevenly at changing temperatures and in addition, the sensor structure causes an increased Noise.

Bei einer anderen bekannten Ausführung mit einer Gleitlagerung ist die Sensorelektronik in die statische Einheit integriert. Der Sensor wird dabei vollständig auf die Welle montiert und zur Übertragung des Magnetflusses zwischen der statischen und der dynamischen Sensoreinheit sind zusätzlich weichmagnetische Bauteile in den Sensoreinheiten integriert. Das Gleitlager positioniert die weichmagnetischen Komponenten der statischen und der dynamischen Sensoreinheit dabei in axialer und radialer Richtung. Diese bekannte Ausführung bedingt eine hohe Funktionalität des Gleitlagers auch unter störendem Temperatureinfluss über eine hohe Lebensdauer, die aber nur mit hochwertigen und kostenintensiven Materialien für das Gleitlager gewährleistet werden kann. Für ein solches Gleitlager müssen in der Regel spezielle Kunststoffe verwendet werden, sodass der Einsatz von preiswerten Standardkunststoffen nur realisiert werden kann.at another known embodiment with a sliding bearing the sensor electronics are integrated in the static unit. Of the Sensor is completely mounted on the shaft and to transfer the magnetic flux between the static and the dynamic sensor unit are additionally soft magnetic Components integrated in the sensor units. The plain bearing is positioned soft magnetic components of static and dynamic Sensor unit in the axial and radial directions. This known Execution requires a high functionality of the Slide bearing even under disturbing temperature influence on a long life, but only with high quality and costly Materials are ensured for the sliding bearing can. For such a sliding bearing must be in the Usually special plastics are used, so the use of inexpensive standard plastics can only be realized.

Es weiterhin auch aus der EP 1584908 A2 bekannt, dass die Sensoranordnung aus drei voneinander unabhängig zu montierenden Baugruppen besteht, nämlich der statischen Sensoreinheit, der dynamischen Sensoreinheit und einer Magnetbaugruppe. Die statische und die dynamische Sensoreinheit werden hierbei ebenfalls getrennt in den Bauraum an der Lenkwelle montiert, die statische Einheit wird mit dem umgebenden Gehäuse fest verbunden und die dynamische Einheit wird mit der Welle verbunden und anschließend in das Gehäuse montiert.It also continues from the EP 1584908 A2 It is known that the sensor arrangement consists of three components which are to be mounted independently of one another, namely the static sensor unit, the dynamic sensor unit and a magnet assembly. The static and the dynamic sensor unit are also here separately mounted in the space on the steering shaft, the static unit is firmly connected to the surrounding housing and the dynamic unit is connected to the shaft and then mounted in the housing.

Die Montage der statischen Sensoreinheit erfolgt dabei quer zur Achse der Lenkwelle und die dynamische Sensoreinheit wird axial auf die Welle montiert und dann anschließend axial in das Getriebegehäuse gefügt. Zur Übertragung des Magnetflusses zwischen der statischen und der dynamischen Sensoreinheit sind dabei zusätzlich weichmagnetische Bauteile in den Sensoreinheiten integriert und die Positionierung der weichmagnetischen Bauteile der statischen und der dynamischen Sensoreinheit wird ausschließlich durch das umgehende Gehäuse, die Lagerung und der Lenkwelle realisiert. Auch diese Anordnung bedingt in der Regel eine aufwendige Nachbearbeitung des Getriebegehäuses im Bereich der Lagerstelle für die statische Sensoreinheit. Die Führung der statischen Sensoreinheit im Getriebegehäuse quer zur Achsrichtung führt zu erhöhten geometrischen Toleranzen und die Positioniergenauigkeit der für das Funktionsprinzip der wichtigen statischen und dynamischen Sensoreinheiten sinkt. Dieses bekannte Befestigungsprinzip beinhaltet außerdem Einschränkungen der geometrischen Variation der weichmagnetischen Bauteile.The Assembly of the static sensor unit takes place transversely to the axis the steering shaft and the dynamic sensor unit is axially on the Shaft mounted and then axially into the gearbox together. To transfer the magnetic flux between the static and the dynamic sensor unit are additional soft magnetic components integrated in the sensor units and the Positioning of soft magnetic components of static and The dynamic sensor unit is exclusively by realizes the immediate housing, the bearing and the steering shaft. This arrangement also requires a complex post-processing usually of the gear housing in the area of the bearing for the static sensor unit. The leadership of the static Sensor unit in the gearbox housing transversely to the axial direction leads to increased geometric tolerances and the positioning accuracy of the for the operating principle of the important static and dynamic sensor units decreases. This known attachment principle also includes Limitations of the geometric variation of soft magnetic Components.

Nachteilig an diesem Prinzip ist weiterhin, dass für die Montage der statischen und der dynamischen Sensoreinheit getrennte Prozessabläufe vorgesehen werden müssen. Weiterhin gibt es keine direkte Positionierung zwischen der statischen und der dynamischen Sensoreinheit zum Zeitpunkt der Montage. In die Signalauslegung des Sensors muss daher die lange Toleranzkette über die Gehäuseöffnungen, die Lagersitze, die Lager und die Lenkwelle berücksichtigt werden.adversely On this principle continues to be that for the assembly of the static and the dynamic sensor unit separate process flows must be provided. Furthermore, there is no direct Positioning between the static and the dynamic sensor unit at the time of installation. In the signal design of the sensor must therefore the long tolerance chain over the housing openings, take into account the bearing seats, the bearings and the steering shaft become.

Befinden sich weiterhin die weichmagnetischen Komponenten der statischen Sensoreinheit (Flussleiter) zwischen den weichmagnetischen Komponenten der dynamischen Sensoreinheit (Statoren) muss die Position zwischen diesen im Betrieb über die Temperatur und die Lebensdauer gewährleistet werden, wobei eine Berührung der weichmagnetischen Einzelteile auszuschließen ist.Are located continue to be the soft magnetic components of the static Sensor unit (flux guide) between the soft magnetic components The dynamic sensor unit (stators) must have the position between this in operation over the temperature and the life be ensured, with a touch of the soft magnetic items is excluded.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Befestigung einer Sensoranordnungen an einer Welle aus, insbesondere zur Detektion von drehwinkel- oder drehmomentabhängigen Größen an der Welle, mit einer dynamischen an der Welle gehaltenen Einheit und einer statischen Einheit an einem Gehäuse aus, bei der eine Verbesserung der Montagefähigkeit und eine Erhöhung der Sensorgenauigkeit erreicht werden soll.The The invention relates to a device for mounting a sensor arrangements on a shaft, in particular for the detection of angle of rotation or torque-dependent sizes on the shaft, with a dynamic unit held on the shaft and a static one Unit on a housing, which is an improvement the ability to install and an increase in sensor accuracy should be achieved.

Gemäß der Erfindung sind die zuvor erwähnten Einheiten vor der Montage in vorteilhafter Weise axial und radial derart miteinander fixiert, dass sie gemeinsam montierbar sind.According to the Invention are the aforementioned units before assembly advantageously axially and radially fixed together in such an advantageous manner that they can be mounted together.

In besonders vorteilhafter Weise liegen gemäß der Erfindung die Einheiten in einer Montagestellung über einen Sicherungsring aneinander, wobei der Sicherungsring in der Montagestellung sowohl in der dynamischen Einheit als auch der statischen Einheit einrastet. Zur Einrastung an der dynamischen Einheit weist der Sicherungsring ein federndes Teil auf, das in eine über den Umfang der dynamischen Einheit verlaufende Nut axial führbar ist. Zur Einrastung an der statischen Einheit weist der Sicherungsring einen Bügel mit Nasen auf, die in eine Ausnehmung der Einheit, insbesondere in einen Statorhalter, ebenfalls axial führbar sind.In Particularly advantageous way are according to the Invention the units in a mounting position on a Circlip to each other, the locking ring in the mounting position in both the dynamic unit and the static unit locks. For locking on the dynamic unit has the circlip a resilient part that extends into one over the circumference of the dynamic unit extending groove is axially feasible. For locking on the static unit has the circlip a stirrup with noses that fit into a recess of the unit, in particular in a stator holder, also axially feasible are.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zur Aufnahme des Sicherungsringes nach der Montage der Einheiten in einen Bauraum zwischen der Welle und dem Gehäuse ein Freiraum an der dynamischen Einheit zur Aufnahme des federnden Teils des Sicherungsringes und eine weitere Ausnehmung an der statischen Einheit zur Aufnahme der Nase des Sicherungsringes vorhanden.According to one particularly advantageous embodiment of the invention for receiving the retaining ring after assembly of the units in a space between the shaft and the housing Free space on the dynamic unit for receiving the resilient part of the circlip and another recess on the static Unit for receiving the nose of the retaining ring available.

Bei einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage der zuvor beschriebenen Vorrichtung werden in einem ersten Verfahrensschritt die beiden Einheiten, fixiert durch den eingerasteten Sicherungsring, zusammen in den Bauraum, bestehend beispielsweise aus einer Lenkwelle für ein Kraftfahrzeug und dem umgebenden Getriebegehäuse, axial eingefügt und in einem zweiten Verfahrensschritt wird der Sicherungsring axial nach innen derart eingedrückt, dass eine Entrastung durchgeführt wird. Zur Entrastung des Sicherungsringes kann auf einfache Weise die zuvor beschriebene Nase in die axial innen liegende weitere Ausnehmung der statischen Einheit und das federnde Teil in den axial innen liegenden Freiraum der dynamischen Einheit geführt werden.at an advantageous method according to the invention for mounting the device described above are in one first procedural step the two units, fixed by the latched circlip, together in the space, consisting for example, from a steering shaft for a motor vehicle and the surrounding gear housing, inserted axially and in a second process step, the retaining ring becomes axial pushed inwards in such a way that a unlatching is performed. To unlock the locking ring can easily previously described nose in the axially inner further recess the static unit and the resilient part in the axially inside lying free space of the dynamic unit.

Nach der Montage können die Einheiten axial mittels einer form-, kraft- oder stoffschlüssigen Verbindung in an sich bekannter Weise an der Lenkwelle und am Getriebegehäuse fixiert werden. Die Einheiten können darüber hinaus auch in ihrer Winkellage durch eine korrespondierende Nut- und Federanordnung an der Welle und/oder am Gehäuse fixiert sein.To assembly, the units can be moved axially by means of a non-positive or cohesive connection in per se known Way to be fixed to the steering shaft and the transmission housing. In addition, the units can also be in their Angular position by a corresponding tongue and groove arrangement be fixed to the shaft and / or the housing.

Dadurch, dass erfindungsgemäß die statische und die dynamische Einheit der Sensoranordnung zusammengefasst und als eine geschlossene Einheit dann zusammen auch mit der Lenkwelle montiert werden kann, ergibt sich eine einfach zu handhabende Montage während des Einbaus der Sensoranordnung in das Getriebegehäuse, verbunden mit einem geringen Aufwand bei der Herstellung der Lagerflächen für die Sensoranordnung im Getriebegehäuse. Damit die Sensoranordnung und die Lenkwelle zeitgleich in das Getriebegehäuse geführt werden können, müssen diese eine hohe Konzentrizität zueinander aufweisen, da ansonsten die statische Sensoreinheit während der Montage mit dem Getriebegehäuse unzulässig kollidiert und der Sensor beschädigt werden kann.The fact that according to the invention the static and the dynamic unit of the sensor assembly summarized and then together with the steering shaft can be mounted as a closed unit, resulting in an easy-to-use installation during installation of the sensor assembly in the transmission housing, associated with a low effort the production of the bearing surfaces for the sensor assembly in the transmission housing. So that the sensor assembly and the steering shaft out at the same time in the gear housing can be, they must have a high concentricity to each other, otherwise the static sensor unit during assembly with the transmission housing inadmissible collide and the sensor can be damaged.

Nach der Montage wird die feste Verbindung zwischen der dynamischen und der statischen Einheit der Sensoranordnung aufgehoben, wodurch sich insbesondere der Vorteil ergibt, dass das sonst benötigte verschleißbehaftete Gleitlager entfällt, da die Führung der statischen und der dynamischen Einheit durch des Getriebegehäuse, insbesondere durch die Wälzlagerung, übernommen wird. Das eventuell sich ergebende Spiel zwischen statischer und dynamischer Einheit resultiert lediglich aus dem Lagerspiel der Wälzlagerung zwischen der Lenkwelle und dem Getriebegehäuse.To the assembly becomes the firm connection between the dynamic and the the static unit of the sensor assembly repealed, resulting in particular the advantage is that the otherwise wear-prone Plain bearing is eliminated, since the leadership of the static and the dynamic unit through the transmission housing, in particular by the rolling bearing, taken over becomes. The possibly resulting game between static and dynamic unit results only from the bearing clearance of the Rolling bearing between the steering shaft and the transmission housing.

Die Lagerfläche für die statische Einheit und die Lagerfläche für die Wälzlagerung können gemäß der Erfindung jedoch in einer Werkstückaufspannung bei gleicher Werkzeugausrichtung gefertigt werden, womit die Lagerstellen untereinander sehr geringe maßliche Abweichungen in ihrer Lage zueinander aufweisen, sodass durch die geringe Abstandsabweichung eine hohe Konzentrizität und Parallelität zueinander gewährleistet ist.The Storage area for the static unit and the Storage area for rolling bearings can according to the invention, however, in a workpiece clamping at be made the same tool alignment, so the bearings with each other very small dimensional deviations in their Position to each other, so that by the small distance deviation a high concentricity and parallelism to each other is guaranteed.

Die zeitgleiche Führung der Lenkwelle zur Wälzlagerung und damit zum Getriebegehäuse und der statischen Sensoreinheit zum Getriebegehäuse führt dazu, dass die statische Einheit zur dynamischen Sensoreinheit, die wiederum mit der Lenkwelle fest verbunden ist, geführt werden muss. Diese Führungsfunktion übernimmt in vorteilhafter Weise der erfindungsgemäße Sicherungsring, denn er führt die statische Sensoreinheit zur dynamischen Sensoreinheit in radialer und axialer Richtung, sodass eine entsprechende Führung durch eine Anlagentechnik in der Montagelinie entfallen kann.The simultaneous guidance of the steering shaft for rolling bearing and thus to the gear housing and the static sensor unit To the gearbox causes the static Unit to the dynamic sensor unit, in turn, fixed to the steering shaft connected, must be guided. This leadership function takes over Advantageously, the locking ring according to the invention, because it leads the static sensor unit to dynamic Sensor unit in the radial and axial direction, so that a corresponding Leadership by a plant technology in the assembly line omitted can.

Die Aufhebung der Lagesicherung durch den Sicherungsring kann dabei automatisiert erfolgen. Zum Beispiel durch einfache Stifte, welche in der Montagerichtung axial nach innen ausgefahren werden und den Sicherungsring aus seiner Führungsposition verschieben.The Cancellation of the position assurance by the retaining ring can thereby automated. For example, by simple pins, which be extended axially inwards in the mounting direction and the Move locking ring out of its guiding position.

Mit der Erfindung kann somit zusammenfassend eine Optimierung der Geometrie bei verbesserter Montage erreicht werden. Vorteilhaft ist hier insbesondere gegenüber der in der Beschreibungseinleitung erwähnten EP 1584908 A2 , dass die Ausrichtung der Sensoranordnung gleichzeitig radial und axial erfolgen kann. Damit stehen für die Magnetfeldübertragung zur Sensoranordnung eine größere Zahl an Geometrien und Ausführungen insbesondere der weichmagnetischen Bauteile, zur Verfügung, wodurch sich erhebliche Optimierungspotenziale ergeben, wie zum Beispiel eine Anpassungen an den magnetischen Feldlinienverlauf, eine Kostenoptimierung oder eine besondere Gestaltung, Lagerung und Fixierung der Bauteile.With the invention can thus be summarized optimization of the geometry with improved assembly can be achieved. It is advantageous here in particular with respect to the mentioned in the introduction EP 1584908 A2 in that the alignment of the sensor arrangement can take place simultaneously radially and axially. Thus, for the magnetic field transmission to the sensor arrangement, a larger number of geometries and designs in particular the soft magnetic components available, resulting in significant optimization potentials, such as an adjustment to the magnetic field line course, cost optimization or special design, storage and fixation of the components ,

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigen:One Embodiment of the invention will be with reference to FIGS explained the drawing. Show it:

1 ein vereinfachtes Anwendungsbeispiel einer Drehmomentsensoranordnung an der Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges mit einer statischen und einer dynamischen Einheit im Schnitt, 1 a simplified application example of a torque sensor arrangement on the steering shaft of a motor vehicle with a static and a dynamic unit in section,

2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherungsringes zwischen der statischen und der dynamischen Einheit in einer Montagestellung, 2 An embodiment of a locking ring according to the invention between the static and the dynamic unit in an assembly position,

3 den erfindungsgemäßen Sicherungsring nach der 2 zwischen der statischen und der dynamischen Einheit nach der Montage der Sensoranordnung, 3 the locking ring according to the invention after the 2 between the static and the dynamic unit after assembly of the sensor assembly,

4 eine Ansicht einer Sensoranordnung für einen Drehmomentsensor mit dem Sicherungsring vor dem Aufschieben auf die Lenkwelle, 4 a view of a sensor arrangement for a torque sensor with the retaining ring before sliding onto the steering shaft,

5 eine Ansicht der einer Sensoranordnung nach der 4 während des Aufschiebens auf die Lenkwelle und 5 a view of a sensor arrangement according to the 4 while sliding on the steering shaft and

6 eine Ansicht der einer Sensoranordnung nach der 4 bzw. 5 nach dem Aufschieben auf die Lenkwelle und dem Einfügen in ein Getriebegehäuse der Lenkwelle. 6 a view of a sensor arrangement according to the 4 respectively. 5 after sliding onto the steering shaft and inserting it into a transmission housing of the steering shaft.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

1 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Bestimmung eines auf eine Welle ausgeübten Drehmoments an einer Lenkwelle 1 eines Kraftfahrzeuges. Die Lenkwelle 1 bildet hier ein Torsionssystem, wie es in dem eingangs erwähnten Stand der Technik DE 10256322 A1 beschrieben ist. Ein linker Teil 1a bildet hierbei die Eingangswelle mit einer Magnetbaugruppe und ein rechter Teil 1b bildet hier die Ausgangswelle mit einer Drehmomentsensoranordnung. Die Drehmomentsensoranordnung weist hier eine dynamische Einheit 2 auf, die sich mit der Lenkwelle 1 des Torsionssystems mitdreht und dazu fest auf dieser angeordnet ist, sowie eine statische Einheit 3, welche in einem Getriebegehäuse 5 mechanisch fixiert ist. Die statische Einheit 3 enthält hier nicht näher beschriebene Sensorelemente zur Erfassung der Drehbewegung der Lenkwelle 1 bzw. der Relativbewegung zwischen den Teilwellen des Torsionssystems der Lenkwelle 1 und eine entsprechend angepasste Elektronik zur Auswertung der Sensorsignale. 1 shows a section through a device for determining a torque exerted on a shaft on a steering shaft 1 a motor vehicle. The steering shaft 1 here forms a torsion system, as in the above-mentioned prior art DE 10256322 A1 is described. A left part 1a This forms the input shaft with a magnet assembly and a right-hand part 1b here forms the output shaft with a torque sensor arrangement. The torque sensor arrangement here has a dynamic unit 2 on, dealing with the steering shaft 1 the torsion system rotates and is fixed to this, and a static unit 3 which are in a gearbox 5 mechanically fixed. The static unit 3 contains sensor elements not described here in detail for detecting the rotational movement of the steering shaft 1 or the relative movement between the partial waves of the torsion system of the steering shaft 1 and one accordingly adapted electronics for the evaluation of the sensor signals.

Die Lenkwelle 1 ist über ein Wälzlager 6 im Getriebegehäuse 5 drehbar gelagert und auf der Lenkwelle 1 ist ein Magnet 7 fest angebracht, dessen durch das Torsionssystem beeinflusste Feldlinien in den Sensorelementen in der sta tischen Einheit 3 in einer an sich aus dem erwähnten Stand der Technik bekannten Weise auswertbar sind.The steering shaft 1 is about a rolling bearing 6 in the gearbox 5 rotatably mounted and on the steering shaft 1 is a magnet 7 firmly attached, whose influenced by the torsion field lines in the sensor elements in the sta tables unit 3 can be evaluated in a manner known per se from the cited prior art.

Um die beiden Einheiten 2 und 3 der Sensoranordnung vor der Montage axial und radial zu fixieren ist ein Sicherungsring 8 angeordnet, der in den Schnitten anhand 2 und 3 näher beschrieben ist. Der Sicherungsring 8 wird in der statischen Einheit 3 geführt und zur dynamischen Einheit 2 hin wird der Sicherungsring 8 vor der Montage nach der 2 in einer über den Umfang der dynamischen Einheit 2 verlaufenden Nut 9 geführt. Hinter der Nut 9 befindet sich ein Freiraum 10 zur Aufnahme des Sicherungsringes 8 nach dem Lösen der Axialsicherung (3). Diese Führung des Sicherungsringes 8 verhindert, dass der Sicherungsring 8 nach seinem Lösen aus der Nut 9 (3) noch in Berührung mit der dynamischen Einheit 2 gelangt.To the two units 2 and 3 To fix the sensor assembly axially and radially before mounting is a locking ring 8th arranged in the sections based 2 and 3 is described in more detail. The circlip 8th will be in the static unit 3 guided and to the dynamic unit 2 towards the circlip 8th before mounting after the 2 in one beyond the scope of the dynamic unit 2 extending groove 9 guided. Behind the groove 9 there is a free space 10 for receiving the retaining ring 8th after releasing the axial lock ( 3 ). This guide of the retaining ring 8th prevents the circlip 8th after releasing it from the groove 9 ( 3 ) still in contact with the dynamic unit 2 arrives.

Vor der Montage der Sensoranordnung mit den Einheiten 2 und 3 wird der Sicherungsring 8 gemäß 2 über einen Bügel 8a in einen als Statorschutz 3a wirkenden Bestandteil der statischen Einheit 3 mittels Nasen 8b in seine Montagestellung in eine Ausnehmung 3b der Einheit 3 geclipst. Der Formschluss zur dynamischen Einheit 2 wird ebenfalls durch eine Nut-Feder-Verbindung mit einem federnden Teil 8c des Sicherungsringes 8 in die Nut 9 hergestellt, sodass die Sensoranordnung, bestehend aus den Einheiten 2 und 3, so zusammen zur Montage geliefert werden kann.Before mounting the sensor assembly with the units 2 and 3 becomes the circlip 8th according to 2 over a hanger 8a in one as a stator protection 3a acting component of the static unit 3 by means of noses 8b in its mounting position in a recess 3b the unit 3 clipped. The form fit to the dynamic unit 2 is also a tongue and groove connection with a resilient part 8c of the circlip 8th in the groove 9 made, so that the sensor assembly consisting of the units 2 and 3 , so together for assembly can be delivered.

Das Aufsetzen der Sensoranordnung auf die Lenkwelle 1 erfolgt dabei über die dynamische Einheit 2, um ein vorzeitiges Lösen des Sicherungsringes 8 zu vermeiden. Beim Einführen der Lenkwelle 1 mit der montierten Sensoranordnung, bestehend aus den Einheiten 2 und 3, in das Getriebegehäuse 5 (1) verhindert die geometrische Gestaltung der Nut-Feder-Verbindung der Teile 8c und 9 ein Lösen des Sicherungsrings 8.The placement of the sensor assembly on the steering shaft 1 takes place via the dynamic unit 2 to premature release of the circlip 8th to avoid. When inserting the steering shaft 1 with the assembled sensor arrangement, consisting of the units 2 and 3 , in the gearbox 5 ( 1 ) prevents the geometric design of the tongue and groove joint of the parts 8c and 9 a release of the locking ring 8th ,

Nach dem Erreichen der Endstellung der Sensoranordnung im Bauraum zwischen der Lenkwelle 1 und dem Getriebegehäuse 5 (1) wird das federnde Teil 8c des Sicherungsringes 8 mittels einer axialen Kraft in der Montagerichtung aus der Nut 9 der dynamischen Einheit 2 gedrückt und axial in den Freiraum 10 hinter der Nut 9 gemäß der 3 verschoben. Eine darauf folgende Clipsverbindung zwischen der Nase 8b des Sicherungsringes 8 und einer weiteren Ausnehmung 3c in der Einheit 3 fixiert den Ring auf Dauer in der Sensoranordnung ohne eine Berührung zwischen den sich gegeneinander bewegenden Teilen.After reaching the end position of the sensor assembly in the space between the steering shaft 1 and the transmission housing 5 ( 1 ) becomes the resilient part 8c of the circlip 8th by means of an axial force in the mounting direction of the groove 9 the dynamic unit 2 pressed and axially into the free space 10 behind the groove 9 according to the 3 postponed. A subsequent clip connection between the nose 8b of the circlip 8th and a further recess 3c in the unit 3 permanently fixes the ring in the sensor assembly without contact between the mutually moving parts.

4 zeigt eine Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel der beiden Einheiten 2 und 3 der Sensoranordnung nach den vorherigen Figuren, bei dem zu erkennen ist, wie der Sicherungsring 8 zwischen dem Statorhalter 2a der dynamischen Einheit 2 und dem Statorschutz 3a der statischen Einheit 3 liegt. Der Sicherungsring 8 ist hier ebenfalls mit seinem Bügel 8a und seinem federnden Teil 8c erkennbar. Die Einheiten 2 und 3 sind somit in ihrer axialen und radialen Richtung fixiert, sie können sich jedoch vor der Montage in ihrer Winkellage gegeneinander verdrehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sicherungsring 8 noch mit Schlitzen 8d versehen, damit dieser hier eine entsprechende Nachgiebigkeit besitzt, um beim zuvor beschriebenen Verschieben des Sicherungsringes 8 diesen nicht zu beschädigen. 4 shows a view of an embodiment of the two units 2 and 3 the sensor arrangement according to the previous figures, in which it can be seen as the retaining ring 8th between the stator holder 2a the dynamic unit 2 and the stator protection 3a the static unit 3 lies. The circlip 8th is also here with his strap 8a and its springy part 8c recognizable. The units 2 and 3 are thus fixed in their axial and radial directions, but they can rotate in front of the assembly in their angular position against each other. In the illustrated embodiment, the retaining ring 8th still with slots 8d provided so that this here has a corresponding compliance to the previously described displacement of the retaining ring 8th not to damage this.

Aus 5 ist eine Ansicht auf die zuvor beschriebene Vorrichtung während des Aufbringens auf die Lenkwelle 1 gemäß Pfeil 12 als Montagerichtung ersichtlich. Hier wird deutlich, wie die mit dem Sicherungsring 8 verbundenen Einheiten 2 und 3 der Sensoranordnung gemeinsam auf die Lenkwelle 1 aufgeschoben werden können, bis diese in etwa an einem Bund 13 festsitzend anliegen.Out 5 is a view of the device described above during application to the steering shaft 1 according to arrow 12 as mounting direction visible. Here it becomes clear how the with the circlip 8th connected units 2 and 3 the sensor assembly together on the steering shaft 1 can be postponed until this is roughly on a fret 13 firmly seated.

Die Lenkwelle 1 mit den Einheiten 2 und 3 kann dann gemäß 6 in das Getriebegehäuse 5 eingefügt werden, wobei nach dem Erreichen der Endposition der Sicherungsring 8 aus seiner Montagestellung entrastet werden kann, sodass danach die dynamische Einheit 2 und die statische Einheit 3 nicht mehr direkt miteinander verbunden sind. Die Führungsfunktionen zwischen diesen Einheiten 2 und 3 wird dann von der Wälzlagerung (zum Beispiel Wälzlager 6 aus der 1) im Getriebegehäuse 5 übernommen. Die statische Einheit 3 ist dann mit dem Getriebegehäuse 5 kraft- und/oder formschlüssig verbunden und dauerhaft fixiert.The steering shaft 1 with the units 2 and 3 can then according to 6 in the gearbox 5 be inserted, wherein after reaching the end position of the retaining ring 8th can be unlocked from its mounting position, so afterwards the dynamic unit 2 and the static unit 3 are no longer directly connected. The leadership functions between these units 2 and 3 is then from the rolling bearing (for example bearings 6 from the 1 ) in the gearbox 5 accepted. The static unit 3 is then with the gearbox 5 non-positively and / or positively connected and permanently fixed.

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Claims (13)

Vorrichtung zur Befestigung einer Sensoranordnungen auf einer Welle, insbesondere zur Detektion von drehwinkel- oder drehmomentabhängigen Größen an der Welle mir einer dynamischen an der Welle gehaltenen Einheit (2) und einer statischen Einheit (3) an einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (2, 3) vor der Montage axial und radial derart miteinander fixiert sind, dass sie gemeinsam montierbar sind.Device for mounting a sensor arrangement on a shaft, in particular for detecting rotational angle or torque-dependent variables on the shaft with a dynamic unit held on the shaft ( 2 ) and a static unit ( 3 ) on a housing, characterized in that the units ( 2 . 3 ) are axially and radially fixed together before assembly in such a way that they are mounted together. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (2, 3) in einer Montagestellung über einen Sicherungsring (8, 8a bis 8d) aneinanderliegen, wobei der Sicherungsring (8, 8a bis 8d) in der Montagestellung sowohl in der dynamischen Einheit (2) als auch der statischen Einheit (3) einrastet.Device according to claim 1, characterized in that the units ( 2 . 3 ) in a mounting position via a retaining ring ( 8th . 8a to 8d ), wherein the retaining ring ( 8th . 8a to 8d ) in the assembly position both in the dynamic unit ( 2 ) as well as the static unit ( 3 ) engages. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einrastung an der dynamischen Einheit (2) der Sicherungsring (8) ein federndes Teil (8c) aufweist, das in eine über den Umfang der dynamischen Einheit (2) verlaufenden Nut (9) führbar ist.Device according to claim 2, characterized in that for latching to the dynamic unit ( 2 ) the circlip ( 8th ) a resilient part ( 8c ), which extends into one beyond the scope of the dynamic unit ( 2 ) groove ( 9 ) is feasible. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einrastung an der statischen Einheit (3) der Sicherungsring (8) einen Bügel (8a) mit Nasen (8b) aufweist, die in eine Ausnehmung (3b) der Einheit (3), insbesondere in einen Statorhalter (3a), führbar sind.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that for latching to the static unit ( 3 ) the circlip ( 8th ) a bracket ( 8a ) with noses ( 8b ), which in a recess ( 3b ) the unit ( 3 ), in particular in a stator holder ( 3a ), are feasible. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur festen Aufnahme des Sicherungsringes (8) nach der Montage der Einheiten (2, 3) in einen Bauraum zwischen der Welle und dem Gehäuse ein Freiraum (10) an der dynamischen Einheit (2) zur Aufnahme des federnden Teils (8c) und eine Ausnehmung (3c) an der statischen Einheit (3, 3a) zur Aufnahme der Nase (8b) des Sicherungsringes (8) vorhanden ist.Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that for firmly receiving the retaining ring ( 8th ) after assembly of the units ( 2 . 3 ) in a space between the shaft and the housing a free space ( 10 ) at the dynamic unit ( 2 ) for receiving the resilient part ( 8c ) and a recess ( 3c ) on the static unit ( 3 . 3a ) for receiving the nose ( 8b ) of the retaining ring ( 8th ) is available. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (2, 3) nach der Montage axial mittels einer form-, kraft- oder stoffschlüssigen Verbindung an der Welle und/oder am Gehäuse fixiert sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the units ( 2 . 3 ) are fixed axially after assembly by means of a positive, non-positive or cohesive connection to the shaft and / or on the housing. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (2, 3) in ihrer Winkellage durch eine korrespondierende Nut- und Federanordnung an der Welle und/oder am Gehäuse fixiert sind.Device according to claim 6, characterized in that the units ( 2 . 3 ) are fixed in their angular position by a corresponding tongue and groove arrangement on the shaft and / or on the housing. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Lenkwelle (1) eines Kraftfahrzeuges ist und das Gehäuse das Getriebegehäuse (5) der Lenkwelle (1) darstellt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft is a steering shaft ( 1 ) of a motor vehicle and the housing is the transmission housing ( 5 ) of the steering shaft ( 1 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (8a) des Sicherungsringes (8) radiale Schlitze (8d) aufweist.Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the bracket ( 8a ) of the retaining ring ( 8th ) radial slots ( 8d ) having. Verfahren zur Montage einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die beiden Einheiten (2, 3) fixiert durch den eingerasteten Sicherungsring (8, 8a bis 8d) zusammen in einen Bauraum, bestehend aus der Lenkwelle (1) und dem Getriebegehäuse (4), axial in der Montagerichtung eingefügt werden und dass in einem zweiten Verfahrensschritt der Sicherungsring (8, 8a bis 8d) axial ebenfalls in der Montagerichtung derart eingedrückt wird, dass eine Entrastung durchgeführt wird.Method for mounting a device according to one of the preceding claims, characterized in that in a first method step, the two units ( 2 . 3 ) fixed by the latched locking ring ( 8th . 8a to 8d ) together in a space consisting of the steering shaft ( 1 ) and the transmission housing ( 4 ), are inserted axially in the mounting direction and that in a second process step, the retaining ring ( 8th . 8a to 8d ) is also pressed axially in the mounting direction such that a unlatching is performed. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entrastung des Sicherungsringes (8, 8a bis 8d) die Nase (8b) in eine axial innen liegende Ausnehmung (3c) der statischen Einheit (3) und das federnde Teil (8c) in einen axial innen liegenden Freiraum (10) der dynamischen Einheit (2) geführt wird.A method according to claim 10, characterized in that for unlocking the retaining ring ( 8th . 8a to 8d ) the nose ( 8b ) in an axially inner recess ( 3c ) of the static unit ( 3 ) and the resilient part ( 8c ) in an axially inner space ( 10 ) of the dynamic unit ( 2 ) to be led. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageschritte in einer Werkstückaufspannung bei gleicher Werkzeugausrichtung durchgeführt werden, wobei eine zeitgleiche Führung der Lenkwelle (1) zur Wälzlagerung (6) und damit zum Getriebegehäuse (5) und der statischen Einheit (3) zum Getriebegehäuse (5) sowie der statischen Einheit (3) über die Führungsfunktion des Sicherungsrings (8) zur dynamischen Einheit (2), die mit der Lenkwelle (1) fest verbunden wird, durchgeführt wird.A method according to claim 10 or 11, characterized in that the assembly steps are carried out in a workpiece clamping with the same tool alignment, wherein a simultaneous guidance of the steering shaft ( 1 ) for rolling bearing ( 6 ) and thus to the transmission housing ( 5 ) and the static unit ( 3 ) to the transmission housing ( 5 ) as well as the static unit ( 3 ) about the guiding function of the locking ring ( 8th ) to the dynamic unit ( 2 ), with the steering shaft ( 1 ) is performed. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt eine Magnetbaugruppe montiert wird.A method according to claim 10, 11 or 12, characterized characterized in that in a further method step, a magnet assembly is mounted.
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