-
Die
Erfindung betrifft einen Kraft/Drehmomentenaufnehmer zur Anordnung
zwischen einer Lenkwelle und einem Lenkrad einer Lenkungsanlage eines
Fahrzeugs.
-
Derartige
Kraft/Drehmomentenaufnehmer, insbesondere 3D-Kraft/Drehmomentenaufnehmer, die
der Messung der Kräfte an der Lenkungsanlage in den drei
Raumrichtungen oder/und Drehmomente dienen, finden auf Prüfständen
Verwendung, um die Belastung einer Lenkungsanlage im Crashfall zu
erfassen.
-
Ein
Kraft/Drehmomentenaufnehmer der eingangs genannten Art ist aus der
JP 11023392 A bekannt.
Dieser weist einen Außendurchmesser auf, der wesentlich
größer ist als der Außendurchmesser der
Lenkwelle in deren dem Kraft/Drehmomentenaufnehmer benachbarten
Abschnitt. In diesem benachbarten Abschnitt sind Peripherieelemente
der Lenkwelle, insbesondere ein Lenkstockschalter zu montieren.
Nach dem Anbringen des Kraft/Drehmomentenaufnehmers kann wegen dessen
relativ großer radialer Erstreckung der Lenkstockschalter
nicht mehr vollständig eingebaut werden.
-
Der
bekannte Kraft/Drehmomentenaufnehmer ist über eine konische
Aufnahme der Lenkwelle axial festgelegt und drehfest mit dieser
verbunden. Hierbei wird der Kraft/Drehmomentenaufnehmer mittels
einer Mutter axial bezüglich der konischen Lagerfläche
der Lenkwelle verspannt. Die Mutter ist auf einen ein Außengewinde
aufweisenden Endzapfen der Lenkwelle aufgeschraubt. Das Lenkrad
wird mit dem Kraft/Drehmomentenaufnehmer verschraubt. Diese Befestigungsart
von Lenkrad und Kraft/Drehmomentenaufnehmer sowie Kraft/Drehmomentenaufnehmer und
Lenkwelle ist konstruktiv sehr aufwendig und überdies nicht
montagefreundlich.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraft/Drehmomentenaufnehmer
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass dieser bei baulich
einfacher Gestaltung mit geringem Aufwand montiert werden kann.
Zudem soll bei eingebautem Kraft/Drehmomentenaufnehmer die Lenkung
nahezu uneingeschränkt nutzbar sein.
-
Gelöst
wird die Aufgabe bei einem Kraft/Drehmomentenaufnehmer der eingangs
genannten Art dadurch, dass der Kraft/Drehmomentenaufnehmer ein
hohlzylindrisches Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse
im Bereich des einen axialen Endes mit einem Außengewinde
zum Einschrauben in ein Innengewinde der Lenkwelle und Mitteln zum
verdrehsicheren Verbinden von Gehäuse und Lenkwelle versehen
ist, sowie das Gehäuse im Bereich des anderen axialen Endes
außen mit Mitteln zum verdrehsicheren Verbinden von Gehäuse
und Lenkrad und innen mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube
zwecks axialem Festlegen des Lenkrads bezüglich des Gehäuses
versehen ist, wobei die Schraube hohlzylindrisch ausgebildet ist,
zum Durchstecken einer elektrischen Zuleitung zum Kraft/Drehmomentenaufnehmer.
-
Bei
dem Kraft/Drehmomentenaufnehmer ermöglicht die Ausbildung
des Gehäuses, mit dem Außengewinde zum Einschrauben
in das Innengewinde der Lenkwelle, den Durchmesser des Gehäuses
in diesem Bereich gering zu halten. Ferner ermöglicht es
die Ausbildung des Gehäuses im Bereich des anderen Endes,
mit dem Innengewinde zur Aufnahme der Schraube zwecks axialem Festlegen
des Lenkrads bezüglich des Gehäuses, das Gehäuse
auch diesen Bereich mit geringer radialer Erstreckung auszubilden.
Zwischen diesen beiden Enden kann dann ohne weiteres, gleichfalls
bei entsprechend geringer radialer Erstreckung des Gehäuses,
die Sensorik des Kraft/Drehmomentenaufnehmers untergebracht werden.
Insgesamt lässt sich somit ein Kraft/Drehmomentenaufnehmer
mit einem Gehäuse verwirklichen, das relativ geringe radiale
Abmessungen aufweist.
-
Bevorzugt
ist der Außendurchmesser des Kraft/Drehmomentenaufnehmers
maximal so groß wie der Außendurchmesser der Lenkwelle
in dem dem Kraft/Drehmomentenaufnehmer benachbarten Abschnitt.
-
Diese
Optimierung der Abmessung des Gehäuses in radialer Erstreckung
ermöglicht es, nach dem Verbau des Kraft/Drehmomentenaufnehmers den
Lenkstockschalter und dessen Umfeld vollständig einzubauen.
-
Von
Bedeutung ist bei dem erfindungsgemäßen Kraft/Drehmomentenaufnehmer
ferner, dass das Gehäuse außen mit den Mitteln
zum verdrehsicheren Verbinden von Gehäuse und Lenkrad versehen
ist. Dadurch kann ein relativ großes Drehmoment über das
Lenkrad in das Gehäuse eingeleitet werden. Überdies
wird kein Bauraum im Inneren des Gehäuses für
die Übertragung des Drehmoments vom Lenkrad in das Gehäuse
benötigt. Dieser Innenraum des Gehäuses steht
vielmehr einerseits zur Aufnahme der Sensorik des Kraft/Drehmomentenaufnehmers,
andererseits für das axiale Festlegen des Lenkrads bezüglich
des Gehäuses zur Verfügung. Diese axiale Festlegung
des Lenkrads bezüglich des Gehäuses erfolgt mittels
der Schraube, die in das Innengewinde des Gehäuses eingeschraubt
wird.
-
Von
Bedeutung ist ferner, dass die Schraube hohlzylindrisch ausgebildet
ist. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise die elektrische Zuleitung
zum Kraft/Drehmomentenaufnehmer erfolgen; es ist nur erforderlich,
diese elektrische Zuleitung durch den Hohlraum der Schraube zu stecken.
Vor dem Durchstecken der elektrischen Zuleitung durch die Schraube
ist – bei verbautem Aufnehmer – die Lenkung nahezu
uneingeschränkt nutzbar. Die Zuleitung wird vorzugsweise
erst kurz vor dem Versuch durch die Schraube in den Kraft/Drehmomentenaufnehmer eingesteckt.
Beim Teleskopieren bzw. Drehen der Lenkung während der
Versuchsdurchführung ist die Ge fahr, dass die elektrische
Zuleitung zum Kraft/Drehmomentenaufnehmer beschädigt wird, weitestgehend
eliminiert.
-
Die
Lenkwelle ist vorzugsweise als Rohr ausgebildet. Auf diese Art und
Weise kann besonders einfach das Innengewinde zum Einschrauben des Gehäuses
an der Lenkwelle angebracht werden. Überdies weist bei
dieser Gestaltung die Lenkwelle ein geringes Gewicht auf.
-
Baulich
besonders einfach gestalten sich die Mittel zum verdrehsicheren
Verbinden von Gehäuse und Lenkwelle, wenn diese als Stift
ausgebildet sind, wobei der Stift Löcher im Gehäuse
und der Lenkwelle durchsetzt. Zumindest in Drehrichtung der Lenkwelle sollten
die Löcher spielfrei durchsetzt werden. Unter diesem Aspekt
ist der Stift vorzugsweise als Schlitzhülse ausgebildet,
wobei dieser unter radialer Vorspannung am Gehäuse und
der Lenkwelle anliegt.
-
Die
Mittel zum verdrehsicheren Verbinden von Gehäuse und Lenkrad
sind bei einfachster Gestaltung als äußere Kerbverzahnung
des Gehäuses und innere Kerbverzahnung des Lenkrades im
Bereich eines zentralen Befestigungslochs des Lenkrads ausgebildet.
Zum verdrehsicheren Verbinden von Gehäuse und Lenkrad ist
es somit nur erforderlich, das Lenkrad axial auf das Gehäuse
aufzustecken.
-
Um
die elektrische Zuleitung sicher bezüglich des Kraft/Drehmomentenaufnehmers
zu positionieren, ist das durch die hohlzylindrische Gestaltung der
Schraube gebildete Loch vorzugsweise mit Rastmitteln versehen. Diese
Rastmittel ermöglichen das axiale und/oder drehgesicherte
Festlegen der elektrischen Zuleitung bezüglich der Schraube
und damit bezüglich des Gehäuses des Kraft/Drehmomentenaufnehmers.
-
Die
elektrische Zuleitung weist beispielsweise einen Stecker auf, der
mit einem im Gehäuse gelagerten Sensorteil des Kraft/Drehmomentenaufnehmers
verbindbar ist.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigt:
-
1 den
erfindungsgemäßen Kraft/Drehmomentenaufnehmer
mit elektrischer Zuleitung zum Kraft/Drehmomentenaufnehmer in einer
Seitenansicht, senkrecht zur Längsachse des Kraft/Drehmomentenaufnehmers
gesehen,
-
2 eine
Ansicht gemäß 1, bei um
90° um seine Längsachse gedrehtem Kraft/Drehmomentenaufnehmer
mit Zuleitung,
-
3 einen
Schnitt gemäß der Linie A-A in 1,
-
4 einen
Schnitt gemäß der Linie B-B in 2,
-
5 eine
räumliche Ansicht von Kraft/Drehmomentenaufnehmer und Zuleitung,
-
6 eine
Explosionsdarstellung der in 5 gezeigten
Anordnung.
-
Der
in den Figuren veranschaulichte Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 dient
der Messung der Kräfte an einer Lenkungsanlage eines Kraftfahrzeugs,
insbesondere eines Personenkraftwagens, in den drei Raumrichtungen
bzw. drei Dimensionen und wird deshalb als 3D-Kraft/Drehmomentenaufnehmer bezeichnet.
Er findet auf Prüfständen Verwendung, um die Belastung
einer Lenkungsanlage eines Kraftfahrzeugs im Crashfall zu erfassen.
Hierbei wird der Kraft/Drehmomentenaufnehmer zwischen einer Lenkwelle
und einem Lenkrad einer Lenkungsanlage des Fahrzeugs angeordnet.
-
Der
Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 weist ein hohlzylindrisches
Gehäuse 2 auf. Dies ist bezüglich der
Längsachse 3 rotationssymmetrisch gestaltet. Das
Gehäuse 2 weist im Bereich des einen axialen Endes
ein Außengewinde 4 zum Einschrauben in ein Innengewinde
der Lenkwelle der Lenkungsanlage auf. Dem verdrehsicheren Verbinden
von Gehäuse 2 und Lenkwelle dient ein Stift 5,
der als sich verspannende Schlitzhülse ausgebildet ist.
Diese durchsetzt radial zwei fluchtend im Gehäuse 2 im
Bereich des Außengewindes 4 angeordnete Bohrungen 6.
-
Das
Gehäuse 2 ist im Bereich des anderen axialen Endes
außen mit einer Kerbverzahnung 7 versehen. Entsprechend
ist das Lenkrad mit einer inneren Kerbverzahnung versehen, so dass
hierdurch eine verdrehsichere Verbindung von Gehäuse 2 und Lenkrad
gewährleistet ist. Zum axialen Festlegen des Lenkrads bezüglich
des Gehäuses 2 ist das Gehäuse 2 im
Bereich seines die Kerbverzahnung 7 aufweisenden Endes
mit einem Innengewinde 8 versehen, in das eine Schraube 9 einschraubbar
ist, deren Außengewinde mit der Bezugsziffer 10 und
deren Kopf mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet ist. Die
Schraube 9 ist hohlzylindrisch ausgebildet, weist somit
ein zentrales Durchgangsbohrung 12 auf. Durch dieses kann
eine elektrische Zuleitung 13 zum Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 gesteckt
werden. Diese elektrische Zuleitung 13 weist einen Stecker 14 auf,
der mit einem im Gehäuse 2 gelagerten Sensorteil 15 des
Kraft/Drehmomentenaufnehmers 1 verbindbar ist. Der mit
dem Sensorteil 15 verbundene Stecker 14 ist insbesondere
in den Schnittdarstellungen gemäß der 3 und 4 veranschaulicht.
-
Damit
sich die elektrische Zuleitung 13 nicht unbeabsichtigt
vom Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 löst, sind Rastmittel
zum axialen und/oder drehgesicherten Festlegen der elektrischen
Zuleitung 13 bezüglich der Schrauben 9 vorgesehen.
Diese Rastmittel können beispielsweise durch eine Kerbverzahnung
der Schraube 9 im Bereich des Durchgangsbohrung 12 und
eine korrespondierende Kerbverzahnung an einem Hülsenabschnitt 16 der
elektrischen Zuleitung 13 benachbart des Steckers 14 ausgebildet sein.
Das mit dem Stecker 14 verbundene Kabel der elektrischen
Zuleitung 13 ist mit der Bezugsziffer 17 bezeichnet.
-
Bei
einem Kraftfahrzeug der Serie ist die Lenksäule im Bereich
ihres in den Fahrzeuginnenraum ragenden freien Endes außen
mit einer Rändelung und im Inneren der dort hohlzylindrischen
Lenksäule mit einem Gewinde versehen. Auf die Rändelung
wird das Lenkrad aufgesteckt und mittels einer Lenkradschraube befestigt,
die in das Innengewinde der Lenksäule eingeschraubt wird.
-
Um
bei Crashversuchen Kräfte bzw. Drehmomente zu messen, die
in die Lenkungsanlage in den drei Raumrichtungen eingeleitet werden,
wird der vorstehend beschriebene Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 verwendet.
-
Hierzu
wird die bei dem Kraftfahrzeug gemäß Serie verwendete
Lenksäule in Abstand vom oberen Ende abgesägt
und die dann kürzere Lenksäule im Bereich ihres
in den Fahrzeuginnenraum ragenden Endes mit einem Innengewinde versehen.
In dieses Innengewinde wird der erfindungsgemäße Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 im
Bereich seines Außengewindes 4 eingeschraubt und
mittels des dieses Innengewinde und zusätzliche Löcher
in der Lenksäule durchsetzenden Sicherungsstifts 5 die drehfeste
Verbindung von Kraft/Drehmomentenaufnehmer 1 und Lenksäule
hergestellt. Auf das Gehäuse 2 wird im Bereich
der Kerbverzahnung 7 das Lenkrad aufgesteckt. Anschließend
wird die Schraube 9 in das Innengewinde 8 des
Gehäuses 2 eingeschraubt und somit das Lenkrad
auch axial bezüglich des Kraft/Drehmomentenaufnehmers 1 festgelegt.
Unmittelbar vor der Durchführung des Crashversuchs, somit
dann, wenn keine nennenswerten Lenkbewegungen am Lenkrad zu vollführen
sind, wird die elektrische Zuleitung 13 mit dem Sensorteil 15 des Kraft/Drehmomentenaufnehmers 1 verbunden,
indem der Stecker 14 der elektrischen Zuleitung 13 durch
das Durchgangsloch 12 der Schraube 9 eingeführt
und mit dem Sensorteil 15 verbunden wird. Im Bereich des
Hülsenabschnitts 16 ist die elektrische Zuleitung 13 axial-
und drehgesichert bezüglich der Schraube 9 festgelegt.
-
Der
Außendurchmesser des Kraft/Drehmomentenaufnehmers 1 ist
nicht größer als der Außendurchmesser
der Lenkwelle, so dass Peripherieelemente der Lenkwelle, insbesondere
ein Lenkstockschalter, vor dem Einstecken der elektrischen Zuleitung 13 unkompliziert
angebracht werden können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-