Die
Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Fahrzeuglenkungen
und spezieller diejenigen Komponenten einer Fahrzeuglenkung, die Lenkbewegungen
von einem Fahrer zu einem Lenkgetriebe übertragen und die
auftretenden Lenkkräfte abtasten. Ferner betrifft die Erfindung
die Montage von Lenkbaugruppen bei der Fertigung von Kraftfahrzeugen.The
This invention relates generally to the technical field of vehicle steering
and more particularly those components of a vehicle steering system, the steering movements
transferred from a driver to a steering gear and the
to feel occurring steering forces. Furthermore, the invention relates
the assembly of steering assemblies in the manufacture of motor vehicles.
Gegenwärtig übliche
Fahrzeuglenkungen weisen unter anderem ein Lenkrad, eine Lenkwelle mit
mindestens zwei durch ein Kreuzgelenk verbundenen Lenkwellenteilen
sowie ein Lenkgetriebe und eine Servoeinheit zur Lenkunterstützung
auf. Ein lenkgetriebeseitiges Lenkwellenteil ist über einen Torsionsstab
mit dem Lenkgetriebe verbunden. Die durch die Lenkkräfte
hervorgerufene Verwindung des Torsionsstabs wird abgetastet und
dient zur hydraulischen oder elektrischen Ansteuerung der Servoeinheit. DE 195 17 621 A1 zeigt
ein Beispiel für eine Lenkung dieser grundlegenden Bauweise.Currently common vehicle steering systems include, among other things, a steering wheel, a steering shaft with at least two connected by a universal joint steering shaft parts and a steering gear and a servo unit for steering assistance. A steering gear side steering shaft part is connected via a torsion bar with the steering gear. The caused by the steering forces distortion of the torsion bar is scanned and used for hydraulic or electrical control of the servo unit. DE 195 17 621 A1 shows an example of a steering this basic design.
Bei
Fahrzeuglenkungen mit Torsionsstab bestehen jedoch in mehrerlei
Hinsicht Probleme. So sind diese Lenkungen üblicherweise
derart dimensioniert, dass sich der Torsionsstab bei Lenkbewegungen
erheblich – beispielsweise um bis zu 8° – verdreht.
Ein solcher Verwindungswinkel ist für hydraulische Ventilsysteme
erforderlich und auch bei elektronischer Abtastung wünschenswert,
um mit einem relativ nah am Torsionsstab angeordneten Sensor eine ausreichende
Genauigkeit zu erzielen. Ein Verwindungswinkel von 8° entspricht
jedoch am Umfang eines Lenkradkranzes einer Bewegung in Umfangsrichtung
von ungefähr 2 cm. Dadurch ergibt sich ein indirektes,
schwammiges Lenkgefühl. Eine Lenkung mit einer direkteren,
mit weniger Federweg behafteten Übertragung von Lenkbewegungen
zum Lenkgetriebe wäre wünschenswert.at
However, vehicle steering with torsion bar exist in several ways
Regards problems. So these steering are common
dimensioned such that the torsion bar during steering movements
significantly - for example, up to 8 ° - twisted.
Such a twist angle is for hydraulic valve systems
required and also desirable with electronic scanning,
around with a sensor arranged relatively close to the torsion sufficient
To achieve accuracy. A twist angle of 8 ° corresponds
However, on the circumference of a steering wheel rim of a movement in the circumferential direction
of about 2 cm. This results in an indirect,
spongy steering feel. A steering with a more direct,
with less suspension afflicted transmission of steering movements
to the steering gear would be desirable.
Ferner
weist der Torsionsstab, um den benötigten Verwindungswinkel
dauerhaft bereitstellen zu können, eine erhebliche Baulänge – beispielsweise ungefähr
8 cm – auf. Diese Baulänge bedingt eine erhebliche
Gehäusegröße, da der Torsionsstab auf
beiden Seiten gelagert werden muss und möglichst auch ein
mechanischer Anschlag für die maximale Verwindung des Torsionsstabes
vorhanden sein soll. Neben dem hohen Materialbedarf beeinträchtigt
ein großes Gehäuse auch die Einbaumöglichkeiten
in den Motorraum.Further
points the torsion bar to the required twist angle
To be able to provide permanently, a considerable length - for example, approximately
8 cm - on. This length requires a considerable
Case size, as the torsion bar on
both sides must be stored and possibly also one
mechanical stop for the maximum twisting of the torsion bar
should be present. In addition to the high material requirements impaired
a large housing also the installation options
in the engine compartment.
Außerdem
ist eine Lenkung mit Torsionsstab eine komplexe Baugruppe, die eine
aufwändige Montage bei einem Zulieferer erfordert.Furthermore
is a steering with torsion bar a complex assembly, the one
requires complex assembly at a supplier.
Das US-Patent 6,517,113 zeigt
eine Drehmoment-Messvorrichtung, die zwischen eine Lenkwelle und
ein Lenkrad montiert ist. Die Messvorrichtung weist einen inneren
und einen äußeren Ring auf, die über
radial verlaufende Federstege miteinander verbunden sind. Der innere
Ring ist drehfest mit dem fahrerseitigen Ende der Lenkwelle verbunden,
und der äußere Ring trägt das Lenkrad.
Bei Lenkbewegungen verbiegen sich die Federstege in der Art von Blattfedern.
Ein elektrischer Sensor misst die Relativbewegung zwischen dem äußeren
Ring und einem weiteren, starr an der Lenkwelle angebrachten Ring.The U.S. Patent 6,517,113 shows a torque-measuring device which is mounted between a steering shaft and a steering wheel. The measuring device has an inner and an outer ring, which are interconnected via radially extending spring webs. The inner ring is rotatably connected to the driver-side end of the steering shaft, and the outer ring carries the steering wheel. When steering movements bend the spring bars in the manner of leaf springs. An electrical sensor measures the relative movement between the outer ring and another, rigidly attached to the steering shaft ring.
Die
Anordnung gemäß dem US-Patent 6,517,113 ersetzt
im Ergebnis den Torsionsstab durch die radial verlaufenden Federstege.
Dies ist jedoch ebenfalls problematisch, weil das Lenkgefühl nicht
optimal ist, die Messvorrichtung viel Material benötigt
und sich ein mechanischer Anschlag nur schwer verwirklichen lassen
würde.The arrangement according to the U.S. Patent 6,517,113 replaced as a result, the torsion bar by the radially extending spring bars. However, this is also problematic because the steering feel is not optimal, the measuring device requires much material and a mechanical stop would be difficult to achieve.
Die
Erfindung hat die Aufgabe, die Probleme des Standes der Technik
zumindest zum Teil zu lösen und eine Lenkbaugruppe bereitzustellen,
die bei kostengünstiger Bauweise ein gutes Fahrgefühl
vermittelt. Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, ein kostengünstiges
Montageverfahren bereitzustellen.The
Invention has the object of the problems of the prior art
at least in part to solve and provide a steering assembly,
the cost-effective design a good driving experience
taught. Furthermore, the invention has the object, a cost-effective
To provide assembly method.
Die
Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche
definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen
optionale Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung.The
Invention is governed by the independent claims
Are defined. The dependent claims relate to
optional features of embodiments of the invention.
Ein
erheblicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich mit geringem
Aufwand eine gegen Querkräfte unempfindliche Konstruktion
verwirklichen lässt. Auch bei Kurvenfahrten ist sichergestellt, dass
die Lenkbaugruppe nur die vom Fahrer aufgebrachten Lenkkräfte
misst und nicht durch Zentrifugal- oder Beschleunigungskräfte
beeinflusst wird. Dies gilt in besonderem Maße bei Ausgestaltungen der
Erfindung, bei denen das zweite starre Element mittels eines Lagers
drehbar an dem Lenkwellenteil gelagert ist, weil dann Querkräfte
oder Beschleunigungskräfte oder vom Fahrer ausgeübte
Druck- oder Zugkräfte über das Lager in das Lenkwellenteil
geleitet werden können und die Genauigkeit der Lenkkraftmessung
nicht beeinträchtigen.One
significant advantage of the invention is that with low
Expenditure insensitive to shear forces construction
can be realized. Even when cornering is ensured that
the steering assembly only the steering forces applied by the driver
measures and not by centrifugal or accelerating forces
being affected. This applies in particular to embodiments of
Invention in which the second rigid element by means of a bearing
is rotatably mounted on the steering shaft part, because then lateral forces
or acceleration forces or exerted by the driver
Compressive or tensile forces on the bearing in the steering shaft part
can be passed and the accuracy of the steering force measurement
do not interfere.
Die
Idee, das zweite starre Element mittels eines Lagers drehbar an
dem Lenkwellenteil zu lagen, wird auch als eigenständige
Erfindung erachtet, die unabhängig von der Anordnung des
mindestens einen Verbindungsteils in Umfangsrichtung der Lenkwelle
ist.The
Idea, the second rigid member by means of a bearing rotatably
to lie the steering shaft part is also considered independent
Regardless of the arrangement of the
at least one connecting part in the circumferential direction of the steering shaft
is.
Weitere
Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den
beigefügten schematischen Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:Further
Features, advantages and objects of the invention will become apparent from the
attached schematic drawings of several embodiments.
Show it:
1A eine
perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe
in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1A a perspective apart drawn view of a steering assembly in a first embodiment of the invention,
1B eine
Detailansicht des Bereichs B in 1A, 1B a detail view of the area B in 1A .
1C eine
Draufsicht auf das Lenkrad der montierten Lenkbaugruppe in dem ersten
Ausführungsbeispiel, 1C a plan view of the steering wheel of the mounted steering assembly in the first embodiment,
1D eine
in Richtung der Zeichenebene von 1C geschnittene
Ansicht eines Teils des Lenkrades von 1C mit
Blickrichtung zum Fahrer hin, 1D one towards the drawing plane of 1C cut view of a part of the steering wheel of 1C looking towards the driver,
2 eine
perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe
in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 a perspective exploded view of a steering assembly in a second embodiment of the invention,
3A eine
perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe
in einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3A a perspective exploded view of a steering assembly in a third embodiment of the invention,
3B eine
Draufsicht auf das Lenkrad der montierten Lenkbaugruppe in dem dritten
Ausführungsbeispiel, 3B a plan view of the steering wheel of the mounted steering assembly in the third embodiment,
3C eine
Schnittansicht in Richtung C-C von 3B, 3C a sectional view in the direction CC of 3B .
3D eine
Schnittansicht in Richtung D-D von 3B, 3D a sectional view in the direction DD of 3B .
4A und 4B je
eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in
einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4A and 4B each a perspective exploded view of a steering assembly in a fourth embodiment of the invention,
5A und 5B je
eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in
einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, 5A and 5B each a perspective exploded view of a steering assembly in a fifth embodiment of the invention,
6A eine
perspektivische Ansicht einer montierten Lenkbaugruppe in einem
sechsten Ausführungsbeispiel, 6A a perspective view of a mounted steering assembly in a sixth embodiment,
6B eine
Draufsicht auf die Lenkbaugruppe von 6B, 6B a plan view of the steering assembly of 6B .
6C eine
Schnittansicht in Richtung C-C von 6B, 6C a sectional view in the direction CC of 6B .
6D eine
Schnittansicht in Richtung D-D von 6B, 6D a sectional view in the direction DD of 6B .
7A eine
perspektivische Ansicht einer montierten Lenkbaugruppe in einem
siebten Ausführungsbeispiel, 7A a perspective view of a mounted steering assembly in a seventh embodiment,
7B eine
Seitenansicht der Lenkbaugruppe von 7B, 7B a side view of the steering assembly of 7B .
7C eine
Schnittansicht in Richtung C-C von 7B, 7C a sectional view in the direction CC of 7B .
7D eine
Schnittansicht in Richtung D-D von 7B, 7D a sectional view in the direction DD of 7B .
8A eine
perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe
in einem achten Ausführungsbeispiel, 8A a perspective exploded view of a steering assembly in an eighth embodiment,
8B eine
Detailansicht des Bereichs B in 8A, 8B a detail view of the area B in 8A .
9A–9D je
eines auseinandergezogene Ansicht eines Lenkgetriebes, und 9A - 9D each an exploded view of a steering gear, and
9E eine
Detailansicht eines Bereichs von 9D. 9E a detailed view of an area of 9D ,
Bei
dem in 1A–1D gezeigten
Ausführungsbeispiel einer Lenkbaugruppe sind die erfindungsgemäßen
Bauteile lenkradseitig angeordnet. Die Lenkbaugruppe weist einen
fahrerseitigen Lenkwellenabschnitt 10.1 als Lenkwellenteil
auf. Ein im wesentlichen starrer radialer Arm 12.1 ist
als erstes starres Element drehfest an dem Lenkwellenabschnitt 10.1 angebracht,
und zwar in einer Ausrichtung, in der der Arm 12.1 bei
Geradeausfahrt nach unten weist. An seinem radial äußeren
Ende weist der Arm 12.1 zwei seitliche flache Bereiche 14.1, 16.1 auf,
die je einen ersten Kraftübertragungsabschnitt bilden.At the in 1A - 1D shown embodiment of a steering assembly, the components of the invention are arranged on the steering wheel side. The steering assembly has a driver-side steering shaft section 10.1 as a steering shaft part. A substantially rigid radial arm 12.1 is the first rigid element rotationally fixed to the steering shaft portion 10.1 attached, in an orientation in which the arm 12.1 when driving straight down. At its radially outer end, the arm 12.1 two lateral flat areas 14.1 . 16.1 on, each forming a first power transmission section.
Ein
Lenkrad 18.1 dient im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
als zweites starres Element. Das Lenkrad 18.1 umfasst in
an sich bekannter Weise einen Lenkradkranz 20.1, der über
zwei Lenkradspeichen 22.1, 24.1 mit einem inneren
Ringabschnitt 26.1 verbunden ist. Der innere Ringabschnitt 26.1 – und
somit das gesamte Lenkrad 18.1 – ist drehbar an
dem Lenkwellenabschnitt 10.1 gelagert; hierzu dient ein
am fahrerseitigen Ende des Lenkwellenabschnitts 10.1 angebrachtes
Lager 28.1, das beispielsweise als Kugel-, Nadel- oder
Gleitlager ausgestaltet sein kann.A steering wheel 18.1 serves in the embodiment described here as a second rigid element. The steering wheel 18.1 includes in a conventional manner a steering wheel rim 20.1 that has two steering wheel spokes 22.1 . 24.1 with an inner ring section 26.1 connected is. The inner ring section 26.1 - and thus the entire steering wheel 18.1 - Is rotatable on the steering shaft section 10.1 stored; this is served at the driver's side end of the steering shaft section 10.1 attached warehouse 28.1 , which may be configured for example as a ball, needle or sliding bearings.
Der
Lenkradkranz 20.1 weist in einem bei Geradeausfahrt unterem
Bereich eine radiale innere Ausnehmung auf, so dass der Lenkradkranz 20.1 in diesem
Bereich auf einen dünnen Steg 21.1 verdünnt ist.
In Ausführungsvarianten ist es auch möglich, den Lenkradkranz 20.1 in
dem genannten Bereich ganz zu unterbrechen; denn muss jedoch besonders
auf die Stabilität und Verwindungssteifheit des Lenkrads 18.1 geachtet
werden. 1A und 1B zeigen eine
Ausgestaltung mit dem Steg 21.1, während in 1C und 1D eine
Ausgestaltung ohne Steg – mit einem vollständig
unterbrochenen Lenkrad 18.1 dargestellt ist. Im übrigen
sind die Ausgestaltungen jedoch identisch, so dass hier von zwei
Varianten eines einzigen Ausführungsbeispiels gesprochen
wird.The steering wheel rim 20.1 has a radial inner recess in a lower region when driving straight ahead, so that the steering wheel rim 20.1 in this area on a thin bridge 21.1 is diluted. In embodiments, it is also possible, the steering wheel rim 20.1 to break completely in that area; However, it must be especially on the stability and torsional rigidity of the steering wheel 18.1 be respected. 1A and 1B show an embodiment with the web 21.1 while in 1C and 1D a design without bridge - with a completely interrupted steering wheel 18.1 is shown. For the rest, however, the embodiments are identical, so that here of two variants ei nes single embodiment is spoken.
Die
von dem Steg 21.1 und zwei seitlichen Endflächen 30.1, 32.1 des
Lenkradkranzes 20.1 begrenzte Ausnehmung dient zur Aufnahme
eines radial äußeren Endes des Arms 12.1.
Hierbei bilden die Endflächen 30.1, 32.1,
die je eine vertiefte Aufnahme 34.1, 36.1 aufweisen,
je einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt.The from the jetty 21.1 and two lateral end surfaces 30.1 . 32.1 of the steering wheel rim 20.1 limited recess serves to receive a radially outer end of the arm 12.1 , Here are the end surfaces 30.1 . 32.1 , which each have a deepened picture 34.1 . 36.1 each having a second power transmission section.
Bei
Geradeausfahrt besteht beidseitig ein geringer Abstand – beispielsweise
je 0,5 mm oder je 1 mm – zwischen den Endflächen 30.1, 32.1 des Lenkradkranzes 20.1 und
den zugeordneten flachen Bereichen 14.1, 16.1 des
radialen Arms 12.1; dies ist in 1C und 1D gezeigt.
Optisch und haptisch ist der radiale Arm 12.1 ähnlich
den Lenkradspeichen 22.1, 24.1 ausgestaltet, so
dass der Arm 12.1 für den Fahrer den Einruck einer
dritten Lenkradspeiche vermittelt.When driving straight ahead, there is a small distance on both sides - for example, 0.5 mm or 1 mm each - between the end faces 30.1 . 32.1 of the steering wheel rim 20.1 and the associated flat areas 14.1 . 16.1 of the radial arm 12.1 ; this is in 1C and 1D shown. Optical and haptic is the radial arm 12.1 similar to the steering wheel spokes 22.1 . 24.1 designed so that the arm 12.1 for the driver gives the impression of a third steering wheel spoke.
Normal
starke Lenkbewegungen werden von dem Lenkrad 18.1 als erstem
starren Element zum radialen Arm 12.1 als zweitem starren
Element durch zwei Verbindungsteile übertragen, die hier
als Schraubenfedern 38.1, 40.1 ausgebildet sind.
Es versteht sich, dass in Ausführungsalternativen andere Bauteile – beispielsweise
andere Federformen oder nachgiebige oder weitgehend starre Körper
aus Metall, Kunststoff, Gummi oder Keramik – als Verbindungsteile
verwendet werden können. Die Verbindungsteile werden in
vielen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele ausschließlich
oder vorrangig auf Druck belastet. Dies ermöglicht besonders
kleine, kostengünstige und langlebige Verbindungsteile.Normal strong steering movements are from the steering wheel 18.1 as the first rigid element to the radial arm 12.1 transmitted as a second rigid element by two connecting parts, here as coil springs 38.1 . 40.1 are formed. It is understood that in alternative embodiments, other components - such as other spring shapes or resilient or largely rigid body of metal, plastic, rubber or ceramic - can be used as connecting parts. The connecting parts are loaded in many of the embodiments described here exclusively or primarily to pressure. This allows particularly small, inexpensive and durable connecting parts.
Die
erste Schraubenfeder 38.1 ist teilweise in der vertieften
Aufnahme 34.1 der ersten Endfläche 30.1 angeordnet
und erstreckt sich in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.1 – und
damit auch in Umfangsrichtung des Lenkwellenteils 10.1 – zum ersten
flachen Bereich 14.1 des Arms 12.1. Entsprechend
befindet sich die zweite Schraubenfeder 40.1 teilweise
in der vertieften Aufnahme 36.1 der zweiten Endfläche 32.1 und
verläuft in Umfangsrichtung zum zweiten flachen Bereich 16.1 des
Arms 12.1. Eine Lenkbewegung im Uhrzeigersinn in 1B wird
somit als Druckkraft von der vertieften Aufnahme 34.1 der
Endfläche 30.1 als erster Kraftübertragungsabschnitt über
die Schraubenfeder 38.1 als Verbindungsteil an den flachen
Bereich 14.1 des Arms 12.1 übertragen.
Entsprechend erfolgt die Übertragung einer Lenkbewegung
gegen den Uhrzeigersinn in 1B als
Druckkraft von der vertieften Aufnahme 36.1 der Endfläche 32.1 als
erster Kraftübertragungsabschnitt über die Schraubenfeder 40.1 als
Verbindungsteil an den flachen Bereich 16.1 des Arms 12.1.The first coil spring 38.1 is partially in the recessed recording 34.1 the first end surface 30.1 arranged and extends in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 - And thus in the circumferential direction of the steering shaft part 10.1 - to the first flat area 14.1 of the arm 12.1 , Accordingly, there is the second coil spring 40.1 partly in the recessed picture 36.1 the second end surface 32.1 and extends in the circumferential direction to the second flat area 16.1 of the arm 12.1 , A steering movement in a clockwise direction 1B is thus as a compressive force from the recessed recording 34.1 the endface 30.1 as the first power transmission section via the coil spring 38.1 as a connecting part to the flat area 14.1 of the arm 12.1 transfer. Accordingly, the transmission of a steering movement takes place counterclockwise in 1B as a compressive force from the recessed recording 36.1 the endface 32.1 as the first power transmission section via the coil spring 40.1 as a connecting part to the flat area 16.1 of the arm 12.1 ,
Bei
besonders starken Lenkkräften wirken die Endflächen 30.1, 32.1 und
die ihnen zugeordneten flachen Bereiche 14.1, 16.1 als
mechanische Anschläge. Genauer schlägt bei einer
Lenkbewegung im Uhrzeigersinn in 1B die
Endfläche 30.1 an den flachen Bereich 14.1 an,
und bei einer Lenkbewegung gegen den Uhrzeigersinn schlägt
die Endfläche 32.1 and den flachen Bereich 16.1 an.
Durch die Anschläge wird eine übermäßig
starke Verformung der Schraubenfedern 38.1, 40.1 verhindert
und eine direkte Lenkverbindung bei gefährlichen Situationen sichergestellt.For particularly strong steering forces, the end surfaces act 30.1 . 32.1 and their associated flat areas 14.1 . 16.1 as mechanical stops. Exactly suggests a steering movement in a clockwise direction 1B the end surface 30.1 to the flat area 14.1 on, and in a counterclockwise steering movement, the end surface beats 32.1 and the flat area 16.1 at. The stops cause an excessive deformation of the coil springs 38.1 . 40.1 prevents and ensures a direct steering connection in dangerous situations.
Ein
Sensor 42.1 ist zur Messung der bei Lenkbewegungen auftretenden
Lenkkräfte vorgesehen. In dem in 1A–1D gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der Sensor 42.1 in den
Lenkradkranz 20.1 integriert und tastet die lineare Relativ bewegung
zwischen dem radialen Arm 12.1 und dem Lenkradkranz 20.1 in
Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.1 ab. Hierzu weist
der Sensor 42.1 einen stiftförmigen Aufnehmer 44.1 und
einen elektronischen Meßwertgeber 46.1 auf. Das
durch den Sensor 42.1 ermittelte Signal wird elektronisch – beispielsweise über
einen an sich bekannten CAN-Bus – an eine Steuerbaugruppe
geleitet und dient dort auf an sich bekannte Weise zur Ansteuerung
einer Servoeinheit zur Lenkkraftunterstützung.A sensor 42.1 is intended for measuring the steering forces occurring during steering movements. In the in 1A - 1D The embodiment shown is the sensor 42.1 in the steering wheel rim 20.1 Integrates and senses the linear relative movement between the radial arm 12.1 and the steering wheel rim 20.1 in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 from. For this purpose, the sensor points 42.1 a pin-shaped receptacle 44.1 and an electronic transmitter 46.1 on. That through the sensor 42.1 detected signal is electronically - for example, via a known CAN bus - passed to a control module and there serves in a conventional manner for controlling a servo unit for power steering.
Der
in den Lenkradkranz 20.1 integrierte Sensor 42.1 weist
einen besonders großen radialen Abstand zum Lenkwellenteil 10.1 auf.
Diese Ausgestaltung ist günstig, weil sich dadurch ein
langer Hebelarm ergibt, der schon bei geringem Verdrehungswinkel
des Lenkrads 18.1 auf dem Lenkwellenabschnitt 10.1 zu
einer gut messbaren linearen Verschiebung in Umfangsrichtung des
Lenkradkranzes 20.1 führt.The in the steering wheel rim 20.1 integrated sensor 42.1 has a particularly large radial distance to the steering shaft part 10.1 on. This embodiment is favorable because this results in a long lever arm, even at a low angle of rotation of the steering wheel 18.1 on the steering shaft section 10.1 to a well measurable linear displacement in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 leads.
Der
Sensor 42.1 kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen
aufgebaut sein. Beispielsweise kann ein elektromechanischer, elektromagnetischer,
elektronischer oder optischer Sensor verwendet werden, der Messprinzipien
wie beispielsweise Induktion, den Hall-Effekt, den magnetoresistiven
Effekt, den GMR-Effekt, oder eine optische Messung der Reflektion
oder Transmission von Licht verwendet. Geeignete Sensoren sind an
sich bekannt und als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The sensor 42.1 can be constructed in a variety of different configurations. For example, an electromechanical, electromagnetic, electronic or optical sensor may be used which uses measurement principles such as induction, the Hall effect, the magnetoresistive effect, the GMR effect, or an optical measurement of the reflection or transmission of light. Suitable sensors are known per se and as such are not the subject of the present invention.
In
den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Sensor 42.1 in
räumlicher Nähe zu den Verbindungsteilen angeordnet.
Beide Bauteile können aber auch räumlich voneinander
getrennt sein und mit einem Abstand in Umfangsrichtung und/oder
mit einem radialen Abstand voneinander angeordnet sein.In the embodiments shown here, the sensor 42.1 arranged in spatial proximity to the connecting parts. However, both components can also be spatially separated from each other and arranged at a distance in the circumferential direction and / or with a radial distance from each other.
Ferner
sind Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, in denen das oder
die Verbindungsteil(e) auch die Funktion des Sensors übernimmt/übernehmen.
Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Sensor mechanisch
stabil ist, wie dies z. B. bei Drucksensoren aus Piezo-Keramik der Fall
ist. 2 zeigt ein Beispiel für eine solche
Ausführungsform. Die in 2 gezeigten
Elemente 10.2, 12.2, 14.2, 16.2, 21.2, 22.2, 24.2, 26.2, 28.2, 30.2, 32.2, 34.2 und 36.2 sind
identisch mit den Elementen 10.1, 12.1, 14.1, 16.1, 21.1, 22.1, 24.1, 26.1, 28.1, 30.1, 32.1, 34.1 und 36.1 des
in 1A–1D gezeigten
Ausführungsbeispiels, weshalb auf die obige Beschreibung
verwiesen wird.Furthermore, embodiments of the invention are provided in which the one or more connecting part (s) also assumes / take over the function of the sensor. This is especially true possible if the sensor is mechanically stable, as z. B. in pressure sensors made of piezoelectric ceramic is the case. 2 shows an example of such an embodiment. In the 2 shown elements 10.2 . 12.2 . 14.2 . 16.2 . 21.2 . 22.2 . 24.2 . 26.2 . 28.2 . 30.2 . 32.2 . 34.2 and 36.2 are identical to the elements 10.1 . 12.1 . 14.1 . 16.1 . 21.1 . 22.1 . 24.1 . 26.1 . 28.1 . 30.1 . 32.1 . 34.1 and 36.1 of in 1A - 1D shown embodiment, which is why reference is made to the above description.
In
der Ausführungsform gemäß 2 sind jedoch
keine Schraubenfedern, sondern Piezo-Sensoren 38.2, 40.2 als
Verbindungsteile eingesetzt. Die Piezo-Sensoren 38.2, 40.2 weisen
Piezokeramik-Schichten auf, die als Druckmesser für die
ausgeübten Lenkkräfte dienen. Dabei verformen
sich die Piezo-Sensoren 38.2, 40.2 nur minimal,
so dass das Fahrgefühl einer direkten Lenkung ohne spürbares Spiel
entsteht. Weitere Sensoren sind nicht erforderlich; der Lenkradkranz 20.1 des
Lenkrades 18.2 gemäß 2 braucht
daher – im Gegensatz zu der Ausgestaltung nach 1A–1D – keine
Sensoraufnahme an seiner Mantelfläche aufzuweisen.In the embodiment according to 2 but are not coil springs, but piezo sensors 38.2 . 40.2 used as connecting parts. The piezo sensors 38.2 . 40.2 have piezoceramic layers that serve as pressure gauges for the applied steering forces. The piezoelectric sensors deform 38.2 . 40.2 only minimal, so that the feeling of a direct steering without noticeable play arises. Additional sensors are not required; the steering wheel rim 20.1 of the steering wheel 18.2 according to 2 therefore needs - in contrast to the embodiment according to 1A - 1D - Have no sensor recording on its lateral surface.
Es
versteht sich, dass alle in dem vorliegenden Dokument beschriebenen
Ausgestaltungen wahlweise mit Druckelement/Sensor-Kombinationen oder
mit Piezo-Sensoren als Verbindungselemente ausgestaltet werden können.It
it is understood that all described in this document
Designs optionally with pressure element / sensor combinations or
can be configured with piezo sensors as connecting elements.
Der
radiale Arm 12.1, 12.2 in den bisher beschriebenen
Ausführungsbeispielen ist zwar optisch wie eine Lenkradspeiche 22.1, 24.1, 22.2, 24.2 ausgestaltet,
gehört aber mechanisch zum Lenkwellenabschnitt 10.1.
Wenn ein Fahrer an diesem Arm 12.1, 12.2 lenkt,
wird diese Lenkbewegung für die Lenkkraftunterstützung
nicht erkannt. In manchen Ausgestaltungen ist daher vorgesehen,
den radialen Arm 12.1, 12.2 für den Fahrer
unzugänglich in das Innere einer Lenkradkonstruktion zu
verlagern.The radial arm 12.1 . 12.2 Although in the embodiments described so far is visually like a steering wheel spoke 22.1 . 24.1 . 22.2 . 24.2 designed, but belongs mechanically to the steering shaft section 10.1 , If a driver on this arm 12.1 . 12.2 steers, this steering movement is not recognized for the steering assistance. In some embodiments, therefore, the radial arm is provided 12.1 . 12.2 to shift inaccessible to the driver in the interior of a steering wheel construction.
3A–3D zeigen
ein derartiges Ausführungsbeispiel, bei dem statt eines
für den Fahrer zugänglichen Arms 12.1, 12.2 ein
interner Hebel 12.3 vorgesehen ist. Der Hebel 12.3 ist
drehfest mit einem Lenkwellenabschnitt 10.3 verschraubt;
hierzu ist eine Schraube 13.3 vorgesehen. Insgesamt bildet
der Hebel 12.3 somit ein erstes starres Element, das zwei flache
Bereiche 14.3, 16.3 als erste Kraftübertragungsabschnitte
aufweist. 3A - 3D show such an embodiment in which instead of an accessible to the driver arm 12.1 . 12.2 an internal lever 12.3 is provided. The lever 12.3 is non-rotatable with a steering shaft section 10.3 screwed; this is a screw 13.3 intended. Overall, the lever forms 12.3 thus a first rigid element, the two flat areas 14.3 . 16.3 having first power transmission sections.
Ein
Lenkrad 18.3 umfasst in dem in 3A–3D gezeigten
Ausführungsbeispiel ein inneres Gehäuse 27.3,
das zur Aufnahme des Hebels 12.3 und eines Airbags (nicht
gezeigt) dient. Das Gehäuse 27.3 ist über
drei kurze Speichen 22.3, 24.3, 25.3 mit
einem ununterbrochenen Lenkradkranz 20.3 verbunden. Zur
Lenkwelle hin ist an dem Gehäuse 27.3 ein Ring 26.3 ausgebildet, über
den das Lenkrad 18.3 mittels zweier Lager 28.3, 29.3 drehbar
an dem Lenkwellenabschnitt 10.3 gelagert ist. Das Gehäuse 27.3 bildet
zusammen mit der dritten Speiche 25.3 somit ein zweites
starres Element.A steering wheel 18.3 includes in the in 3A - 3D shown embodiment, an inner housing 27.3 , which is used to hold the lever 12.3 and an airbag (not shown). The housing 27.3 is about three short spokes 22.3 . 24.3 . 25.3 with a continuous steering wheel rim 20.3 connected. Towards the steering shaft is on the housing 27.3 a ring 26.3 formed over which the steering wheel 18.3 by means of two bearings 28.3 . 29.3 rotatably on the steering shaft section 10.3 is stored. The housing 27.3 forms together with the third spoke 25.3 thus a second rigid element.
Der
Hebel 12.3 verläuft vom Zentrum des Lenkrades 18.3 im
Inneren des Gehäuses 27.3 bis in die dritte Speiche 25.3.
Dort sind zwei Innenflächen 30.3, 32.3,
die je eine vertiefte Aufnahme 34.3, 36.3 aufweisen,
als zweite Kraftübertragungsabschnitte ausgebildet. Ähnlich
wie bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen sind zwei Schraubenfedern 38.3, 40.3 als
Verbindungsteile vorgesehen. Die Schraubenfedern erstrecken sich
im wesentlichen in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.3,
aber mit erheblichem radialen Abstand von dem Lenkwellenabschnitt 10.3,
von je einer Aufnahme 34.3, 36.3 der Innenflächen 30.3, 32.3 bis
zu dem jeweils zugeordneten flachen Bereich 14.3, 16.3 des
Hebels 12.3.The lever 12.3 runs from the center of the steering wheel 18.3 inside the case 27.3 to the third spoke 25.3 , There are two inner surfaces 30.3 . 32.3 , which each have a deepened picture 34.3 . 36.3 have formed as second power transmission sections. Similar to the embodiments described above are two coil springs 38.3 . 40.3 provided as connecting parts. The coil springs extend substantially in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.3 but with considerable radial distance from the steering shaft section 10.3 , of one recording each 34.3 . 36.3 the inner surfaces 30.3 . 32.3 to the respective associated flat area 14.3 . 16.3 of the lever 12.3 ,
Ein
Sensor 42.3 ist in der dritten Speiche 25.3 angeordnet
und misst die durch die Lenkkräfte bewirkte Auslenkung
des Hebels 12.3 von seiner durch die beiden Schraubenfedern 38.3, 40.3 definierten
Mittelstellung.A sensor 42.3 is in the third spoke 25.3 arranged and measures the deflection caused by the steering forces of the lever 12.3 from his through the two coil springs 38.3 . 40.3 defined middle position.
Es
versteht sich, dass das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel
in vielerlei Weise abgewandet werden kann. Insbesondere können
alle oben genannten Arten von Sensoren verwendet werden. Dies schließt
Piezo-Sensoren ein, die statt der Schraubenfedern 38.3, 40.3 eingesetzt
werden können. In weiteren Abwandlungen kann der Hebel 12.3 kürzer
ausgebildet sein, so dass er im Gehäuse 27.3 endet.
Die Verbindungsteile können dann in das Gehäuse 27.3 verlagert
werden, wobei die zweiten Kraftübertraungsabschnitte z.
B. an den Innenwänden des Gehäuses 27.3 ausgebildet
sein können.It is understood that in 3 embodiment shown can be turned away in many ways. In particular, all the above-mentioned types of sensors can be used. This includes piezo sensors instead of coil springs 38.3 . 40.3 can be used. In other modifications, the lever 12.3 be shorter, so that he in the housing 27.3 ends. The connecting parts can then be in the housing 27.3 be shifted, wherein the second power transmission sections z. B. on the inner walls of the housing 27.3 can be trained.
8A und 8B zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem starr an einem
Lenkwellenabschnitt 10.8 befestigten internen Hebel 12.8, der
zwei seitliche flache Bereiche 14.8, 16.8 aufweist. Ein
Lenkrad 18.8 ist hier mit drei Speichen 22.8, 24.8, 25.8 ausgestaltet,
die von einem Lenkradkranz 20.8 zur einem mittleren Ring 26.8 verlaufen.
Das Lenkrad 18.8 ist mittels eines Lagers 28.8 drehbar
an einem Ende des Lenkwellenabschnitts 10.8 gelagert. 8A and 8B show a further embodiment with a rigid on a steering shaft section 10.8 attached internal lever 12.8 that has two lateral flat areas 14.8 . 16.8 having. A steering wheel 18.8 is here with three spokes 22.8 . 24.8 . 25.8 designed by a steering wheel rim 20.8 to a middle ring 26.8 run. The steering wheel 18.8 is by means of a warehouse 28.8 rotatably at one end of the steering shaft section 10.8 stored.
Die
bei Geradeausfahrt nach unten weisende Speiche 25.8 ist
hohl ausgebildet und dient zur Aufnahme des Hebels 12.8,
der somit für den Fahrer unzugänglich wird. Ebenso
wie bei den oben bereits beschriebenen Ausgestaltungen ist der Hebel 12.8 an
seinen flachen Bereichen 14.8, 16.8 zwischen zwei
Spiralfedern eingespannt, die sich im Lenkradkranz 20.8 in
Aufnahmen 34.8, 36.8 zweier Endflächen 30.8, 32.8 abstützen.
Ein Steg 21.8 schließt den Lenkradkranz 20.8 an
der Stelle der zwischen den Endflächen 30.8, 32.8 gebildeten
Aussparung, und ein Sensor 42.8 misst die Auslenkung des
Hebelendes in dieser Aussparung.The spoke pointing down when driving straight ahead 25.8 is hollow and serves to receive the lever 12.8 thus becoming inaccessible to the driver. As with the embodiments already described above, the lever is 12.8 at its shallow areas 14.8 . 16.8 clamped between two coil springs, located in the steering wheel rim 20.8 in recordings 34.8 . 36.8 two end surfaces 30.8 . 32.8 support. A jetty 21.8 closes the steering wheel rim 20.8 at the point of between the end faces 30.8 . 32.8 formed recess, and a sensor 42.8 measures the deflection of the lever end in this recess.
In
den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind die erfindungsgemäßen
Bauteile fahrerseitig an der Steuersäule angeordnet, und
das erste starre Element weist vom Fahrer weg in Richtung des Lenkgetriebes.
Es sind jedoch auch Ausgestaltungen vorgesehen, bei denen die erfindungsgemäße
Lenkbaugruppe einen mittleren Teil der Lenkwelle bildet; das erste
starre Element kann dann zum Lenkrad oder zum Lenkgetriebe hin angeordnet
sein. Ferner umfasst die Erfindung Ausführungsformen, bei
denen sich die Lenkbaugruppe am lenkgetriebeseitigen Ende der Steuersäule
befindet und das erste starre Element zum Lenkrad hin weist, während
das zweite starre Element zum Lenkgetriebe angeordnet ist oder sogar
einen Teil des Lenkgetriebes bildet. 4A und 4B zeigen
ein Ausführungsbeispiel der letztgenannten Art.In the embodiments described so far, the components according to the invention are arranged on the driver's side on the control column, and the first rigid element points away from the driver in the direction of the steering gear. However, embodiments are also provided in which the steering assembly according to the invention forms a central part of the steering shaft; the first rigid element can then be arranged towards the steering wheel or the steering gear. Further, the invention includes embodiments in which the steering assembly is located at the steering gear end of the control column and the first rigid member facing the steering wheel, while the second rigid member is disposed to the steering gear or even forms part of the steering gear. 4A and 4B show an embodiment of the latter type.
In 4A und 4B ist
als Lenkwellenteil ein Lenkwellen-Endstück 10.4 vorgesehen,
das einen gezahnten Zapfen 11.4 zur Montage an einem Kreuzgelenk
oder einem anderen Teil einer Lenkwelle (nicht gezeigt) aufweist.
Ein Ring 13.4 mit einer radial über das Lenkwellen-Endstück 10.4 hinausragenden
Nase 12.4 bildet ein erstes starres Element. Der Ring 13.4 kann
einstückig mit dem Lenkwellen-Endstück 10.4 ausgebildet
oder mit diesem fest verbunden sein. Zwei Seitenflächen 14.4, 16.4 der Nase 12.4 bilden
erste Kraftübertragungsabschnitte.In 4A and 4B is a steering shaft end piece as a steering shaft part 10.4 provided that a toothed pin 11.4 for mounting on a universal joint or other part of a steering shaft (not shown). A ring 13.4 with a radial over the steering shaft end piece 10.4 protruding nose 12.4 forms a first rigid element. The ring 13.4 Can be integral with the steering shaft end piece 10.4 be formed or firmly connected to this. Two side surfaces 14.4 . 16.4 the nose 12.4 form first power transmission sections.
Als
zweites starres Element ist bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4A und 4B ein
Verbindungsstück 18.4 vorgesehen, das einen Ringabschnitt 20.4 und
einen damit fest verbundenen Scheibenabschnitt 48.4 aufweist.
In axialer Richtung zur Lenkwelle hin trägt der Scheibenabschnitt 48.4 einen äußeren
Lagerzapfen 50.4, der drehbar in dem Lenkwellen-Endstück 10.4 und
koaxial zu diesem gelagert ist. Zum Lenkgetriebe hin ist mit dem
Scheibenabschnitt 48.4 ein Ritzel 52.4 und ein
innerer Lagerzapfen 54.4 fest verbunden. Das Ritzel 52.4 ist
Bestandteil des Lenkgetriebes und greift z. B. in eine korrespondierende
Zahnstange (nicht gezeigt) ein.As the second rigid element is in the embodiment according to 4A and 4B a connector 18.4 provided that a ring section 20.4 and a disc section fixedly connected thereto 48.4 having. In the axial direction of the steering shaft towards the disc portion carries 48.4 an outer journal 50.4 which is rotatable in the steering shaft end piece 10.4 and coaxial with this is stored. Towards the steering gear is with the disc section 48.4 a pinion 52.4 and an inner journal 54.4 firmly connected. The pinion 52.4 is part of the steering gear and z. B. in a corresponding rack (not shown).
Ähnlich
wie der Lenkradkranz 20.1, 20.2 der oben beschriebenen
Ausführungsformen weist in der Ausgestaltung nach 4A und 4B der
Ringabschnitt 20.4 eine Aussparung mit zwei inneren Seitenflächen 30.4, 32.4 auf,
in denen sich je eine Aufnahme 34.4, 36.4 befindet.
Die inneren Seitenflächen 30.4, 32.4 mit
ihren Aufnahmen 34.4, 36.4 bilden zweite Kraftübertragungsabschnitte.Similar to the steering wheel rim 20.1 . 20.2 The embodiments described above, according to the embodiment 4A and 4B the ring section 20.4 a recess with two inner side surfaces 30.4 . 32.4 on, in each of which a recording 34.4 . 36.4 located. The inner side surfaces 30.4 . 32.4 with their recordings 34.4 . 36.4 form second power transmission sections.
Schraubenfedern 38.4, 40.4,
die in die Aufnahmen 34.4, 36.4 eingesetzt sind,
dienen als Verbindungsteile zwischen je einem ersten und einem zweiten
Kraftübertragungsabschnitt. Genauer wird eine Lenkbewegung
im Uhrzeigersinn (bei Blickrichtung entlang der Lenkwellenachse
zum Lenkgetriebe hin) als Druckkraft von der Seitenfläche 14.4 der Nase 12.4 über
die Schraubenfeder 38.4 zur inneren Seitenfläche 30.4 bzw.
deren Aufnahme 34.4 geleitet. Entsprechend drückt
bei einer Lenkbewegung gegen den Uhrzeigersinn die Seitenfläche 16.4 der Nase 12.4 gegen
die Schraubenfeder 40.4, und letztere leitet die Druckkraft
auf die Aufnahme 36.4 der inneren Seitenfläche 32.4 weiter.
Bei starken Lenkkräften bilden die inneren Seitenflächen 32.4 einen beidseitigen
mechanischen Anschlag für die Nase 12.4.coil springs 38.4 . 40.4 that in the shots 34.4 . 36.4 are used, serve as connecting parts between a respective first and a second power transmission section. Specifically, a steering movement in the clockwise direction (in the direction along the steering shaft axis to the steering gear back) as a compressive force from the side surface 14.4 the nose 12.4 over the coil spring 38.4 to the inner side surface 30.4 or their recording 34.4 directed. Accordingly, in a counterclockwise steering movement, the side surface pushes 16.4 the nose 12.4 against the coil spring 40.4 , and the latter directs the pressure on the recording 36.4 the inner side surface 32.4 further. At strong steering forces form the inner side surfaces 32.4 a two-sided mechanical stop for the nose 12.4 ,
Ein
Sensor 42.4 misst die durch Lenkbewegungen verursachte
Auslenkung der Nase 12.4 zwischen den inneren Seitenflächen 30.4, 32.4.
Solange sich die Schraubenfedern 38.4, 40.4 in
ihrem Linearitätsbereich befinden, ist diese Auslenkung
proportional zur ausgeübten Lenkkraft. Der Messwert wird
an eine Auswertelektronik zur Ansteuerung einer Servoeinheit geleitet.A sensor 42.4 measures the deflection of the nose caused by steering movements 12.4 between the inner side surfaces 30.4 . 32.4 , As long as the coil springs 38.4 . 40.4 In their linearity range, this deflection is proportional to the applied steering force. The measured value is sent to an electronic evaluation unit for controlling a servo unit.
In
manchen Ausgestaltungen kann im Sensor 42.4 ferner eine
Codierung gespeichert sein, die elektronisch abtastbar ist und eine
Eigenschaft des Lenkgetriebes – insbesondere einen Angabe
zum Typ des Ritzels 52.4 – angibt. Die Auswerteelektronik kann
diese Codierung auslesen und in Abhängigkeit davon Kennlinien
und sonstige Eigenschaften der Lenkkraftunterstützung einstellen.
In Ausführungsalternativen ist eine solche Codierung nicht
im Sensor 42.4 gespeichert, sondern z. B. an dem Verbindungsstück 18.4 angebracht.
Die Codierung kann von dem Sensor 42.4 oder einem anderen
Bauteil abgetastet und auf die gerade beschriebene Art weiterverwendet
werden.In some embodiments, in the sensor 42.4 also be stored a coding that is electronically scanned and a property of the steering gear - in particular an indication of the type of pinion 52.4 - indicates. The transmitter can read this encoding and set depending on characteristics and other characteristics of the steering power assistance. In alternative embodiments, such coding is not in the sensor 42.4 saved, but z. B. on the connector 18.4 appropriate. The coding can be from the sensor 42.4 or another component and used in the manner just described.
5A und 5B zeigen
eine weitere Ausführungsform, die der Ausgestaltung nach 4A und 4B ähnelt.
Die Elemente 10.5, 11.5, 12.5, 13.5, 14.5, 16.5, 18.5, 20.5, 42.5, 48.5, 50.5, 52.5 und 54.5 in 5A und 5B sind
identisch zu den Elementen 10.4, 11.4, 12.4, 13.4, 14.4, 16.4, 18.4, 20.4, 42.4, 48.4, 50.4, 52.4 und 54.4 in 4A und 4B,
weshalb auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Statt zweier
Schraubenfedern 38.4, 40.4 weist die Ausgestaltung
nach 5A und 5B jedoch
nur ein einziges Verbindungsteil auf, das als gebogene Feder 38.5 in
Form zweier durch einen Steg miteinander verbundener U ausgestaltet ist.
Entsprechend weist die Aussparung des Ringabschnitts 20.5 zwei
glatte innere Seitenflächen 30.5, 32.5 – ohne
vertiefte Aufnahmen – auf. 5A and 5B show a further embodiment, the embodiment according to 4A and 4B similar. The Elements 10.5 . 11.5 . 12.5 . 13.5 . 14.5 . 16.5 . 18.5 . 20.5 . 42.5 . 48.5 . 50.5 . 52.5 and 54.5 in 5A and 5B are identical to the elements 10.4 . 11.4 . 12.4 . 13.4 . 14.4 . 16.4 . 18.4 . 20.4 . 42.4 . 48.4 . 50.4 . 52.4 and 54.4 in 4A and 4B for which reason reference is made to the above description. Instead of two coil springs 38.4 . 40.4 indicates the embodiment 5A and 5B but only a single connecting part, as a curved spring 38.5 is designed in the form of two interconnected by a web U. Accordingly, the recess of the ring portion 20.5 two smooth inner side surfaces 30.5 . 32.5 - without recessed shots - on.
Die
Ausgestaltung der Verbindungsstücks als gebogene Feder 38.5 erleichtert
die Montage, weil die Feder 38.5 wahlweise in die Aussparung
des Ringabschnitts 20.5 eingesetzt oder auf die Nase 12.5 aufgesetzt
werden kann und dort durch ihre Federkraft während des
Montagevorgangs gehalten wird. Es versteht sich, dass auch alle
anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele dadurch
abgewandelt werden können, dass eine einstückige
Feder – z. B. in ähnlicher Form wie die Feder 38.5 – statt zweier
Schraubenfedern verwendet wird.The design of the connector as a curved spring 38.5 facilitates assembly, because the spring 38.5 optionally in the recess of the ring section 20.5 used or on the nose 12.5 can be put on and there by their Fe the force is held during the assembly process. It is understood that all other embodiments described here can be modified by a one-piece spring -. B. in a similar form as the spring 38.5 - is used instead of two coil springs.
6A–6D zeigen
eine weitere Abwandlung, bei der die Funktion eines Kreuzgelenks
in die Baugruppe integriert ist. Ein als Lenkwellenteil dienendes
Lenkwellen-Endstück 10.6 weist einen gezahnten
Zapfen 11.6 zur Montage an einer Lenkwelle (nicht gezeigt)
auf. Das Lenkwellen-Endstück 10.6 endet in einer
Lagerkugel 13.6, die eine seitliche, bezüglich
der Lenkwellenachse radial nach außen ragende Nase 12.6 aufweist.
Die Nase 12.6 ist in dieser Ausführungsform das
erste starre Element, und zwei Seitenflächen 14.6, 16.6 der
Nase 12.6 bilden zwei erste Kraftübertragungsabschnitte. 6A - 6D show a further modification in which the function of a universal joint is integrated into the assembly. Serving as a steering shaft part steering shaft end piece 10.6 has a toothed pin 11.6 for mounting on a steering shaft (not shown). The steering shaft end piece 10.6 ends in a ball bearing 13.6 , which has a lateral, with respect to the steering shaft axis radially outwardly projecting nose 12.6 having. The nose 12.6 in this embodiment is the first rigid element, and two side surfaces 14.6 . 16.6 the nose 12.6 form two first power transmission sections.
Die
Lagerkugel 13.6 befindet sich in einer entsprechenden Höhlung
eines Verbindungsstücks 18.6, das ein zweites
starres Element bildet. Die kugelförmige Höhlung
ist ungefähr je zur Hälfte in einem Ringabschnitt 20.6 und
einen Scheibenabschnitt 48.6 des Verbindungsstücks 18.6 ausgebildet. Der
Ringabschnitt 20.6 und der Scheibenabschnitt 48.6 sind
miteinander verschraubt. An dem Verbindungsstück 18.6 kann
beispielsweise – ähnlich wie in 4A bis 5B gezeigt – ein
Ritzel einer Zahnstangenlenkung befestigt werden.The bearing ball 13.6 is located in a corresponding cavity of a connector 18.6 which forms a second rigid element. The spherical cavity is approximately halfway in a ring section 20.6 and a disk section 48.6 of the connector 18.6 educated. The ring section 20.6 and the disc section 48.6 are bolted together. At the connector 18.6 can, for example - similar to in 4A to 5B shown - a pinion of a rack and pinion steering are attached.
Die
Funktion zum Abtasten von Lenkkräften entspricht bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß 6A – 6D dem
bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 4A und 4B.
Kurz gefasst ist in dem Ringabschnitt 20.6 und einem Teil des
Scheibenabschnitts 48.6 eine Ausnehmung ausgebildet, in
die die Nase 12.6 hineinragt. Eine erste Schraubenfeder 38.6 erstreckt
sich als ein Kraftübertragungsteil in Umfangsrichtung des
Verbindungsstücks 18.6 von einer Aufnahme 34.6 in
einer ersten inneren Seitenfläche 30.6 der Ausnehmung
zu der ersten Sei tenfläche 14.6 der Nase 12.6.
Entsprechend erstreckt sich eine zweite Schraubenfeder 38.6 als
weiteres Kraftübertragungsteil von einer Aufnahme 36.6 in
einer zweiten inneren Seitenfläche 32.6 der Ausnehmung
zu der zweiten Seitenfläche 16.6 der Nase 12.6.The function for sensing steering forces corresponds to in the embodiment according to 6A - 6D according to the already described embodiment 4A and 4B , In short, in the ring section 20.6 and a part of the disk section 48.6 a recess formed in the nose 12.6 protrudes. A first coil spring 38.6 extends as a power transmission member in the circumferential direction of the connector 18.6 from a recording 34.6 in a first inner side surface 30.6 the recess to the first Be tenfläche 14.6 the nose 12.6 , Accordingly, a second coil spring extends 38.6 as another power transmission part of a recording 36.6 in a second inner side surface 32.6 the recess to the second side surface 16.6 the nose 12.6 ,
Lenkkräfte
werden durch die Schraubenfedern 38.6, 40.6 von
der Nase 12.6 auf das Verbindungsstück 18.6 übertragen.
Ein Sensor 42.6 misst hierbei die Auslenkung der Nase 12.6 in
der Aussparung des Verbindungsstücks 18.6.Steering forces are caused by the coil springs 38.6 . 40.6 from the nose 12.6 on the connector 18.6 transfer. A sensor 42.6 measures the deflection of the nose 12.6 in the recess of the connector 18.6 ,
Es
versteht sich, dass die in 6A–6D gezeigte
Ausgestaltung der Lenkbaugruppe auf vielfältige Art abgewandelt
werden kann, beispielsweise mit einem Piezo-Sensor wie in 2 oder
mit einem einstückigen Federbauteil wie in 5A und 5B oder
mit einer abtastbaren zusätzlichen Codierung.It is understood that in 6A - 6D shown embodiment of the steering assembly can be modified in a variety of ways, for example with a piezoelectric sensor as in 2 or with a one-piece spring component as in 5A and 5B or with a scannable additional coding.
Die
Ausgestaltung gemäß 7A–7D verdeutlicht
anhand eines Beispiels, dass sich bei Torsionsstablenkungen bekannte
Messgeberkonstruktionen leicht im Hinblick auf die erfindungsgemäße
Ausgestaltung modifizieren lassen. In diesem Beispiel ist der Sensor 42.7 als
Hall-Sensor ausgestaltet, der ein von zwei Lamellenblechen 56.7, 58.7 abgeschirmtes
Magnetfeld misst; das Magnetfeld wird hierbei von einem ringförmigen
Permanentmagneten erzeugt. Das erste Lamellenblech 56.7 bewegt
sich mit dem Lenkwellen-Endstück 10.7, während
das zweite Lamellenblech 58.7 an dem Verbindungsstück 18.7 befestigt
ist.The embodiment according to 7A - 7D illustrated by an example that can be easily modified with respect to the inventive design in Torsionsstablenkungen known Meßgeberkonstruktionen. In this example, the sensor is 42.7 designed as a Hall sensor, the one of two laminations 56.7 . 58.7 shielded magnetic field measures; The magnetic field is generated by an annular permanent magnet. The first lamella sheet 56.7 moves with the steering shaft end piece 10.7 while the second lamellar sheet 58.7 at the connector 18.7 is attached.
Das
Lenkwellen-Endstück 10.7 und das Verbindungsstück 18.7 sind
auf die bereits oben hinlänglich beschriebene Art durch
Spiralfedern 38.7, 40.7 miteinander gekoppelt.
Eine einwirkende Lenkkraft führt somit zu einer Verdrehung
der Lamellenbleche 56.7, 58.7 zueinander, wodurch
sich die Abstände zwischen jedem Lamellenpaar vergrößern
bzw. verkleinern. Ein größerer Abstand führt
zu einer geringeren Abschirmung des Magnetfeldes, und umgekehrt führt
ein kleinerer Abstand zu einer größeren Abschirmung.
Der Hall-Sensor 42.7 misst die Stärke des Magnetfeldes,
die proportional zum Verdrehungswinkel der Lamellenbleche 56.7, 58.7 und
somit zur Lenkkraft ist. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass
der Hall-Sensor 42.7 ortsfest ausgestaltet sein kann, während
sich die beiden Lamellenbleche 56.7, 58.7 mit
der Lenkwelle drehen. Der Hall-Sensor 42.7 kann daher auf
einfache Weise elektrisch an eine Auswerteelektronik angeschlossen
werden.The steering shaft end piece 10.7 and the connector 18.7 are in the manner already described above by coil springs 38.7 . 40.7 coupled together. An acting steering force thus leads to a rotation of the lamella plates 56.7 . 58.7 to each other, whereby the distances between each pair of slats increase or decrease. A greater distance results in less shielding of the magnetic field, and conversely, a smaller distance results in a larger shield. The Hall sensor 42.7 Measures the strength of the magnetic field, which is proportional to the twist angle of the lamellar plates 56.7 . 58.7 and thus to steering power. This design has the advantage that the Hall sensor 42.7 can be configured stationary while the two lamellar plates 56.7 . 58.7 turn with the steering shaft. The Hall sensor 42.7 Therefore, it can be easily connected electrically to a transmitter.
Wie
bereits erwähnt, sind Messgeberkonstruktionen mit Lamellenblechen
und Hall-Sensoren bei Torsionsstablenkungen an sich bekannt. Die
Besonderheit des in 7A–7D gezeigten
Ausführungsbeispiels besteht somit darin, dass statt eines Torsionsstabs
die erfindungsgemäße Konstruktion mit zwei starren
Elementen und einem sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden
Verbindungsteil – hier beispielsweise den Spiralfedern 38.7, 40.7 – verwendet
wird.As already mentioned, transducer designs with laminations and Hall sensors are known per se for torsional deflections. The peculiarity of in 7A - 7D Shown embodiment is thus that instead of a Torsionsstabs the construction according to the invention with two rigid elements and a substantially extending in the circumferential direction connecting part - here, for example, the coil springs 38.7 . 40.7 - is used.
Das
Ausführungsbeispiel gemäß 8A und 8B ist
oben bereits beschrieben worden.The embodiment according to 8A and 8B has already been described above.
Es
ist eine interessante Eigenschaft der hier beschriebenen Ausführungsformen,
dass sich die erfindungsgemäße Lenkbaugruppe relativ
leicht in zwei Teilbaugruppen trennen bzw. aus zwei Teilbaugruppen
zusammenbauen lässt. Dies eröffnet neue Möglichkeiten
der Modularisierung. So kann beispielsweise bei den Ausgestaltungen
nach 4A–7D eine
einzige Bauform des Lenkwellen-Endstücks 10.4, 10.5, 10.6, 10.7 mit
unterschiedlichen Verbindungsstücken 18.4, 18.5, 18.6, 18.7 kombiniert
werden, die unterschiedliche Ritzel 52.4, 52.5, 52.6, 52.7 aufweisen.
Es könnte also zum Beispiel bei der Ausgestaltung nach 5A und 5B neben
dem dort gezeigten Verbindungsstück 18.5 mit dem
zylindrischen, schrägverzahnten Ritzel 52.5 ein
weiteres Verbindungsstück bereitgestellt werden, das ein
Ritzel für eine progressive Lenkung – ähnlich
wie das Ritzel 54.7 gemäß 7B – aufweist.
Diese Konstruktion verringert die Lagerhaltungskosten für
unterschiedliche Varianten der Lenkbaugruppe. Es wird dadurch mit
geringem Aufwand möglich, z. B. neben einer normalen Lenkung
auch eine progressive Lenkung – wie sie z. B. in WO 2006/079492 A1 beschrieben
ist – als aufpreispflichtige Option für ein Fahrzeug
anzubieten.It is an interesting feature of the embodiments described here that the steering assembly according to the invention can relatively easily be divided into two subassemblies or be assembled from two subassemblies. This opens up new possibilities of modularization. For example, in the embodiments according to 4A - 7D a single design of the steering shaft end piece 10.4 . 10.5 . 10.6 . 10.7 with different verb dung pieces 18.4 . 18.5 . 18.6 . 18.7 combined, the different sprockets 52.4 . 52.5 . 52.6 . 52.7 exhibit. So it could, for example, in the design 5A and 5B next to the connector shown there 18.5 with the cylindrical, helical pinion 52.5 another connector can be provided, which is a pinion for a progressive steering - similar to the pinion 54.7 according to 7B - having. This construction reduces the storage costs for different variants of the steering assembly. It is possible with little effort, z. B. in addition to a normal steering and a progressive steering - as z. In WO 2006/079492 A1 described as an optional extra for a vehicle.
Die
Idee eines Baukastensystems für unterschiedliche Lenkungskonfigurationen
wird als eigenständige Idee erachtet, die sich zwar vorteilhaft
mit der erfindungsgemäßen Idee kombinieren lässt,
aber nicht notwendigerweise eine erfindungsgemäße Lenkbaugruppe
voraussetzt. Ein Bestandteil dieses Baukastenprinzips ist, dass
unterschiedliche Lenkgetriebe in äußerlich identische
Gehäuse mit identischen Montage- und Anschlusspositionen
eingebaut werden. 9A–9E zeigen
Beispiele solcher Lenkgetriebe, wobei 9A eine
nicht-progressive Zahnstangenlenkung und 9B–9D progressive
Zahnstangenlenkungen darstellen.The idea of a modular system for different steering configurations is considered as an independent idea, which can be advantageously combined with the idea according to the invention, but does not necessarily presuppose a steering assembly according to the invention. A component of this modular principle is that different steering gear are installed in externally identical housing with identical mounting and connection positions. 9A - 9E show examples of such steering gear, wherein 9A a non-progressive rack and pinion steering and 9B - 9D represent progressive rack and pinion steering.
Wie
aus 9A ersichtlich, ist die Zahnstange der dort gezeigten
Lenkung höher als gewöhnlich ausgestaltet, um
die Zahnstange passend für den Gehäuseinnenraum – der
groß genug für eine Zahnstange einer progressiven
Lenkung gemäß 9B sein
muss – zu gestalten. Ein geringer Materialbedarf wird dadurch
erreicht, dass die Zahnstange hohl – beispielsweise mit
einem U-förmigen Querschnitt – ausgestaltet ist.
So kann die Zahnstange z. B. aus einem U-förmig gebogenen
Blech gebildet sein. Ferner weist die Zahnstange gemäß 9A Aufnahmen
zur Befestigung der Spur- und Lenkstangen auf, die in ihrer Lage
genau den Aufnahmen der Zahnstange nach 9B entsprechen.How out 9A can be seen, the rack of the steering system shown there is higher than usual configured to the rack suitable for the housing interior - which is large enough for a rack of progressive steering according to 9B must be - to shape. A low material requirement is achieved in that the rack is hollow - for example, with a U-shaped cross-section - designed. So the rack z. B. may be formed from a U-shaped bent sheet metal. Furthermore, the rack according to 9A Mounts for attaching the track and handlebars, which in their position exactly to the shots of the rack after 9B correspond.
In
einer Fortführung des Baukastenprinzips kann vorgesehen
sein, bei der Fertigung eines Kraftfahrzeugs die Lenkung aus mindestens
zwei Teilbaugruppen zusammenzusetzen, wobei jede der Teilbaugruppen
aus mehreren Varianten ausgewählt wird. In 9D ist
beispielsweise als erste Teilbaugruppe das Lenkwellenteil mit dem
ersten starren Element und einer Servoeinheit und als zweite Teilbaugruppe
das Lenkgetriebe mit dem zweiten starren Element gezeigt. Als Varianten
der ersten Teilbaugruppe sind unterschiedliche Leistungsstufen der Servoeinheit – entsprechend
unterschiedlichen Fahrzeuggewichten – möglich.
Wenn die erste Teilbaugruppe den Lenkkraftsensor enthält,
kann dieser in manchen Ausführungsformen an die Anforderungen der
Servoeinheit angepasst sein. Als Varianten der zweiten Teilbaugruppe
sind unterschiedliche Lenkgetriebe kennlinien – insbesondere
die Wahl zwischen einer progressiven und einer nicht-progressiven
Getriebekennlinie – möglich.In a continuation of the modular principle can be provided to assemble the steering of at least two subassemblies in the manufacture of a motor vehicle, each of the subassemblies is selected from several variants. In 9D For example, as the first subassembly, the steering shaft part with the first rigid element and a servo unit and shown as a second subassembly, the steering gear with the second rigid element. As variants of the first subassembly different power levels of the servo unit - according to different vehicle weights - possible. If the first subassembly contains the steering force sensor, in some embodiments it may be adapted to the requirements of the servo unit. As variants of the second subassembly different steering gear characteristics are - especially the choice between a progressive and a non-progressive transmission characteristic - possible.
In
einer Abwandlung des gerade beschriebenen Systems können
drei Teilbaugruppen vorgesehen sein, nämlich die Steuersäule,
das Lenkgetriebe und die Servoeinheit, wobei für eine oder
mehrere dieser Teilbaugruppen mehrere Varianten existieren. Auch
hier sind zumindest die Anschluss- und Verbindungspositionen – und
vorzugsweise auch die Außenabmessungen – identisch,
so dass sich alle Varianten der Teilbaugruppen problemlos miteinander kombinieren
lassen.In
a modification of the system just described
three sub-assemblies are provided, namely the control column,
the steering gear and the servo unit, where for one or
Several of these subassemblies have several variants. Also
here are at least the connection and connection positions - and
preferably also the external dimensions - identical,
so that all variants of the subassemblies easily combine with each other
to let.
Die
in der obigen Beschreibung genannten und in den Zeichnungen dargestellten
Einzelheiten sollen nicht als Einschränkung des Erfindungsbereichs,
sondern als Beispiele einiger Ausführungsformen der Erfindung
angesehen werden. Weitere Abwandlungen sind für den Fachmann
unmittelbar ersichtlich. So können insbesondere Merkmale
der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert
werden, um weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu erhalten. Der
Erfindungsbereich soll demgemäß nicht durch die
beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern durch die Ansprüche
und ihre Äquivalente definiert werden.The
mentioned in the above description and illustrated in the drawings
Details are not intended to limit the scope of the invention,
but as examples of some embodiments of the invention
be considered. Further modifications are for the expert
immediately apparent. So in particular features
the embodiments described above combined
to obtain further embodiments of the invention. Of the
Invention range should not be determined by the
described embodiments, but by the claims
and their equivalents are defined.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- DE 19517621
A1 [0002] - DE 19517621 A1 [0002]
-
- US 6517113 [0006, 0007] US 6517113 [0006, 0007]
-
- WO 2006/079492 A1 [0077] WO 2006/079492 A1 [0077]