DE102010017851B4

DE102010017851B4 - Torsion module

Info

Publication number: DE102010017851B4
Application number: DE102010017851.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Donner
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2030-04-23
Also published as: DE102010017851A1

Abstract

Torsionsmodul für eine Drehmomenterfassungseinrichtung eines Lenksystems oder Lenkkraftunterstützungssystems, das ein Speichenrad (1) mit einem Innenring (2) und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring (4) aufweist, wobei zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (4) Biegespeichen (9) angeordnet sind, die mit dem Innenring (2) und dem Außenring (4) formschlüssig verbunden sind, und wobei die Biegespeichen (9) durch mindestens ein Federelement (3) gebildet sind, dessen/deren Endabschnitte Anschraubelemente (13, 20) ausbilden, die mit dem Außenring (4) verbunden sind und die jeweils einen Durchbruch (8) aufweisen, durch die ein Stift oder eine Schraube durch das Anschraubelement (13, 20) hindurchführbar ist,dadurch gekennzeichnet,dass die Anschraubelemente (20) an der Innenseite des Außenrings (4) angeformt sind,dass die Anschraubelemente (20) mit einem Verbindungsflanschteil (21) verbunden sind, welches eine Konturhülse (23) aufweist, unddass mit dem Innenring (2) ein Konturzapfen (22) verbunden ist.Torsion module for a torque detection device of a steering system or steering power assistance system, which has a spoke wheel (1) with an inner ring (2) and an outer ring (4) arranged concentrically thereto, with bending spokes (9) between the inner ring (2) and the outer ring (4). are arranged, which are positively connected to the inner ring (2) and the outer ring (4), and wherein the bending spokes (9) are formed by at least one spring element (3), the end sections of which form screw-on elements (13, 20), which are connected to the outer ring (4) and each have an opening (8) through which a pin or a screw can be passed through the screw-on element (13, 20), characterized in that the screw-on elements (20) on the inside of the outer ring (4) are formed, that the screw-on elements (20) are connected to a connecting flange part (21) which has a contour sleeve (23), and that a contour pin (22) is connected to the inner ring (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Torsionsmodul für eine Drehmomenterfassungseinrichtung eines Lenksystems oder Lenkkraftunterstützungssystems, das ein Speichenrad mit einem Innenring und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring aufweist, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Biegespeichen angeordnet sind, die mit dem Innenring und dem Außenring formschlüssig verbunden sind, und wobei die Biegespeichen durch mindestens ein Federelement gebildet sind, dessen/deren Endabschnitte Anschraubelemente ausbilden, die mit dem Außenring verbunden sind und die jeweils einen Durchbruch aufweisen, durch die ein Stift oder eine Schraube durch das Anschraubelement hindurchführbar ist.The invention relates to a torsion module for a torque detection device of a steering system or steering power assistance system, which has a spoke wheel with an inner ring and an outer ring arranged concentrically thereto, bending spokes being arranged between the inner ring and the outer ring, which are positively connected to the inner ring and the outer ring, and wherein the bending spokes are formed by at least one spring element, the end sections of which form screw-on elements which are connected to the outer ring and which each have an opening through which a pin or a screw can be passed through the screw-on element.

Drehmomenterfassungseinrichtungen der betreffenden Art werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um das auf das Lenkrad ausgeübte Drehmoment zu erfassen, dessen Wert etwa als Eingangsgröße für elektrische Lenkkraftunterstützungssysteme benötigt wird. Zur Drehmomenterfassung ist dabei ein Torsionsmodul vorgesehen, das einen Drehwinkelversatz zwischen Lenkspindel und Lenkrad bei Anlegen eines Drehmoments gestattet. Derartige Torsionsmodule sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 101 44 143 A1 und DE 101 44 054 A1 bekannt.Torque detection devices of the type in question are used in motor vehicles to detect the torque exerted on the steering wheel, the value of which is required as an input variable for electric power steering systems. To detect the torque, a torsion module is provided, which allows an angle of rotation offset between the steering spindle and the steering wheel when a torque is applied. Such torsion modules are, for example, from the German laid-open documents DE 101 44 143 A1 and DE 101 44 054 A1 known.

Die DE 101 44 143 A1 zeigt ein Torsionsmodul, bei dem der Innenring und der Außenring über Biegespeichen einstückig miteinander verbunden sind. Das Torsionsmodul ist, bis auf separat zu montierende zylinderförmige Anschlagelemente, als ein massives Teil ausgebildet, welches beispielsweise aus Aluminium geschmiedet oder gegossen ist. Die Herstellung derartiger Teile ist durch die erforderliche umfangreiche und zeitaufwändige mechanische Bearbeitung sehr kostenaufwändig.The DE 101 44 143 A1 shows a torsion module in which the inner ring and the outer ring are connected in one piece via bending spokes. The torsion module is designed as a solid part, for example forged or cast from aluminum, with the exception of cylindrical stop elements that must be mounted separately. The production of such parts is very expensive due to the extensive and time-consuming mechanical processing required.

In der DE 101 44 054 A1 ist ein Torsionsmodul beschrieben, bei dem der Innenring und der Außenring als separat gefertigte Teile ausgebildet sind, die durch mehrere ebenfalls separat gefertigte Biegespeichen miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind. Hierdurch sind die Einzelteile dieses Torsionsmoduls zwar einfacher und kostengünstiger zu fertigen als bei dem Torsionsmodul gemäß der DE 101 44 143 A1 ; der Aufwand zur Montage ist allerdings deutlich höher. Nachteilig ist auch, dass die Einbettung der streifenförmigen Biegespeichen in die Ringstrukturen zum Auftreten einer Hysterese führen kann, bedingt durch kleine Relativbewegungen der Biegenspeichen zum Innen- bzw. zum Außenring.In the DE 101 44 054 A1 A torsion module is described in which the inner ring and the outer ring are designed as separately manufactured parts, which are connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner by several bending spokes, which are also manufactured separately. As a result, the individual parts of this torsion module are simpler and cheaper to manufacture than the torsion module according to DE 101 44 143 A1 ; However, the effort required for assembly is significantly higher. Another disadvantage is that the embedding of the strip-shaped bending spokes in the ring structures can lead to the occurrence of hysteresis, due to small relative movements of the bending spokes to the inner or outer ring.

Ein gattungsgemäßes Torsionsmodul ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 057 809 beschrieben. Bei diesem Torsionsmodul sind jeweils zwei Biegespeichen über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, der zugleich einen Teil des Innenrings ausbildet, während die freien Endabschnitte der Biegespeichen zu Anschraubaugen geformt sind, die in den Außenring eingeformt sind und dort Anschrauböffnungen ausbilden.A generic torsion module is in the unpublished German patent application DE 10 2009 057 809 described. In this torsion module, two bending spokes are connected to each other via a connecting section, which also forms part of the inner ring, while the free end sections of the bending spokes are shaped into screw eyes which are molded into the outer ring and form screw openings there.

Bei allen vorgenannten Torsionsmodulen ist es vorgesehen, den Innenring mit der Lenkspindel zu verbinden und den Außenring über Schraubverbindungen am Lenkrad anzuordnen. Dies erfordert, dass die Gestaltung und die Anordnung der Befestigungselemente am Lenkrad und am Torsionsmodul aneinander angepasst sind. Da diese Anordnungen nicht normiert sind, ist also entweder der Aufbau des Torsionsmoduls an das zu verwendende Lenkrad oder aber die Ausgestaltung des Lenkrads an das zu verwendende Torsionsmodul anzupassen. Beide Möglichkeiten führen zu einem erheblichen Kostenaufwand.In all of the aforementioned torsion modules, it is intended to connect the inner ring to the steering spindle and to arrange the outer ring on the steering wheel via screw connections. This requires that the design and arrangement of the fastening elements on the steering wheel and on the torsion module are adapted to one another. Since these arrangements are not standardized, either the structure of the torsion module must be adapted to the steering wheel to be used or the design of the steering wheel must be adapted to the torsion module to be used. Both options lead to considerable costs.

Erschwerend kommt hinzu, dass jede neue Ausführung eines Lenkrads zugelassen werden muss und dazu aufwändige Sicherheitsprüfungen vorgeschrieben sind. Bei einer Abänderung der Lenkradform müssen diese Prüfungen jeweils erneut durchgeführt werden. Da diese Prüfungen kostenaufwändig sind, ist die Auswahl der mit einem Torsionsmodul verwendbaren Lenkradtypen üblicherweise sehr begrenzt.What makes it even more difficult is that every new version of a steering wheel must be approved and complex safety tests are required. If the shape of the steering wheel is changed, these tests must be carried out again. Since these tests are expensive, the selection of steering wheel types that can be used with a torsion module is usually very limited.

Die DE 101 14 688 C1 sowie die DE 10 2004 033 517 A1 zeigen weitere zur Drehmomenterfassung in Lenksystemen vorgesehene Torsionsmodule. Auch bei diesen ist jeweils ein Speichenrad mit einem Innenring und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring vorhanden. Zwischen den Innen- und Außenringen sind jeweils Biegespeichen angeordnet, die mit druck- oder dehnungsempfindlichen Messaufnehmern versehen sind.The DE 101 14 688 C1 as well as the DE 10 2004 033 517 A1 show further torsion modules intended for torque detection in steering systems. These also have a spoke wheel with an inner ring and an outer ring arranged concentrically to this. Bending spokes are arranged between the inner and outer rings and are provided with pressure- or strain-sensitive measuring sensors.

Die österreichische Patentschrift AT 413 152 B zeigt eine Drehmomenterfassungseinrichtung für ein Lenksystem mit einem Tragkörper, der mittels einer mit radial längsverstellbaren Speichen versehenen Klemmeinrichtung mit einem Lenkradring des Lenkrads verbindbar ist.The Austrian patent specification AT 413 152 B shows a torque detection device for a steering system with a support body which can be connected to a steering wheel ring of the steering wheel by means of a clamping device provided with radially longitudinally adjustable spokes.

Es stellte sich die Aufgabe ein Torsionsmodul auf einfache und kostengünstige Weise so auszugestalten, dass es unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile universell mit unterschiedlichen Lenkrädern verwendet werden kann.The task was to design a torsion module in a simple and cost-effective manner so that it can be used universally with different steering wheels while avoiding the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anschraubelemente an der Innenseite des Außenrings angeformt sind, dass die Anschraubelemente mit einem Verbindungsflanschteil verbunden sind, welches eine Konturhülse aufweist, und dass mit dem Innenring ein Konturzapfen verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that the screw-on elements are formed on the inside of the outer ring, that the screw-on elements are connected to a connecting flange part which has a contour sleeve, and that a contour pin is connected to the inner ring.

Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anschraubelemente an der Innenseite des Außenrings angeformt sind, dass die Anschraubelemente mit einem Verbindungsflanschteil verbunden sind, welches einen Konturzapfen aufweist, und dass mit dem Innenring eine Konturhülse verbunden ist.The object is also achieved according to the invention in that the screw-on elements are formed on the inside of the outer ring, that the screw-on elements are connected to a connecting flange part which has a contour pin, and that a contour sleeve is connected to the inner ring.

Hierdurch kann auf eine direkte mechanische Befestigung des Torsionsmoduls am Lenkrad verzichtet werden. Stattdessen bildet das Torsionsmodul mit einer Konturhülse und einem Konturzapfen eine Art Adapter aus, welcher zwischen der Lenkspindel und dem Lenkrad eingefügt werden kann. Um die Verlängerung der Lenkspindel möglichst gering zu halten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Anschraubaugen an der Innenseite des Außenrings angeformt sind, und dass die Anschraubaugen mit einem Verbindungsflanschteil verbunden sind, welches einen Konturzapfen oder eine Konturhülse aufweist. Der Verbindungsflansch ist dadurch innerhalb des Außenrings mit den Anschraubaugen verbunden, so dass die vertikale Ausdehnung der Speichenradanordnung des Torsionsmoduls selbst nur einen geringen Beitrag zur Verlängerung der Lenkspindel liefert.This means that there is no need for a direct mechanical attachment of the torsion module to the steering wheel. Instead, the torsion module forms a type of adapter with a contour sleeve and a contour pin, which can be inserted between the steering spindle and the steering wheel. In order to keep the extension of the steering spindle as short as possible, the invention provides that the screw eyes are formed on the inside of the outer ring, and that the screw eyes are connected to a connecting flange part which has a contour pin or a contour sleeve. The connecting flange is thereby connected to the screw eyes within the outer ring, so that the vertical expansion of the spoke wheel arrangement of the torsion module itself only makes a small contribution to the lengthening of the steering spindle.

Da ein Endabschnitt des Torsionsmoduls einen Konturzapfen aufweist, und sich daher nicht von dem eigentlichen Endabschnitt der Lenkspindel unterscheidet, kann so nahezu jedes Lenkrad ohne weitere Anpassungen mit dem Torsionsmodul verbunden werden.Since an end section of the torsion module has a contour pin and therefore does not differ from the actual end section of the steering spindle, almost any steering wheel can be connected to the torsion module without further adjustments.

Entsprechend der gängigen Ausführungen von Verbindungselementen an Lenkrädern und Lenkspindeln kann die Konturhülse vorteilhaft als Vielzahnhülse oder als Sechskanthülse, und der Konturzapfen vorteilhaft als Vielzahnzapfen oder als Sechskantzapfen ausgeführt sein.According to the common designs of connecting elements on steering wheels and steering spindles, the contour sleeve can advantageously be designed as a multi-tooth sleeve or as a hexagonal sleeve, and the contour pin can advantageously be designed as a multi-tooth pin or as a hexagonal pin.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:

1 und 2 jeweils eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Torsionsmoduls,
3 ein Torsionsmodul nach dem Stand der Technik,
4 zwei Federelemente in einer Einzelteildarstellung,
5 Federelemente, die mit einer Hülse verbunden sind,

Further advantageous refinements and developments of the invention result from the following explanation of exemplary embodiments based on the drawing. Show it:

1 and 2 each a sectional view of a torsion module according to the invention,
3 a torsion module according to the state of the art,
4 two spring elements in an individual part representation,
5 Spring elements that are connected to a sleeve,

Anhand der 3 bis 5 soll zunächst ein Torsionsmodul nach dem Stand der Technik erläutert werden, wie es in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 057 809 beschrieben ist. Die 3 zeigt ein Torsionsmodul für eine Drehmomenterfassungseinrichtung eines Lenksystems oder Lenkkraftunterstützungssystems in einem Kraftfahrzeug. Das Torsionsmodul besteht aus einem Speichenrad 1 und zwei am Speichenrad angeordneten Wegsensoren 7. Das Speichenrad 1 weist einen Innenring 2 und einen Außenring 4 auf, die vorzugsweise als Aluminiumspritzgießteile hergestellt sind. Der Innenring 2 und der Außenring 4 sind durch zwei umspritzte Federelemente 3, welche zugleich Biegespeichen 9 ausbilden, miteinander verbunden.Based on 3 until 5 A torsion module according to the state of the art will first be explained, as described in the unpublished German patent application DE 10 2009 057 809 is described. The 3 shows a torsion module for a torque detection device of a steering system or power steering system in a motor vehicle. The torsion module consists of a spoke wheel 1 and two displacement sensors 7 arranged on the spoke wheel. The spoke wheel 1 has an inner ring 2 and an outer ring 4, which are preferably manufactured as aluminum injection molded parts. The inner ring 2 and the outer ring 4 are connected to one another by two overmolded spring elements 3, which also form bending spokes 9.

In der 4 sind zwei einzelne Federelemente 3 dargestellt, wie sie einander spiegelsymmetrisch gegenüberstehend an dem Torsionsmodul montiert sind. Die Federelemente 3 bestehen aus jeweils zwei geraden Abschnitten, welche am Speichenrad 1 die Biegespeichen 9 ausbilden, und die jeweils über einen Verbindungsabschnitt 10, bestehend aus zwei gegeneinander abgewinkelten Teilabschnitten 17, einstückig miteinander verbunden sind. Die Biegespeichen 9 sind an jedem Federelement 3 so zueinander ausgerichtet, dass sich ihre gedachten Verlängerungen unter einem rechten Winkel schneiden. Zwischen den Biegespeichen 9 und den Verbindungsabschnitten 10 sind zur Erhöhung der Biegesteifigkeit Verstärkungsrippen 12 angeformt. Die äußeren Enden der Biegespeichen 9 sind mit abgewinkelten Endabschnitten 11 verbunden, deren Endstücke zu Anschraubaugen 13 geformt sind.In the 4 Two individual spring elements 3 are shown as they are mounted opposite each other in a mirror-symmetrical manner on the torsion module. The spring elements 3 each consist of two straight sections, which form the bending spokes 9 on the spoke wheel 1, and which are each connected to one another in one piece via a connecting section 10, consisting of two sections 17 that are angled relative to one another. The bending spokes 9 are aligned with each other on each spring element 3 so that their imaginary extensions intersect at a right angle. Reinforcing ribs 12 are formed between the bending spokes 9 and the connecting sections 10 to increase the bending rigidity. The outer ends of the bending spokes 9 are connected to angled end sections 11, the end pieces of which are shaped into screw eyes 13.

In der 3 sind von den Federelementen 3 vier Biegespeichen 9 und vier Anschraubaugen 13 erkennbar. Beim Spritzgießen des Außenrings 4 werden die Endabschnitte 11 und die Anschraubaugen 13 mit eingespritzt. Wie die 3 zeigt, erstrecken sich die Anschraubaugen 13 bis zur Oberfläche des Außenrings 4 und bilden Anschrauböffnung 8 aus, über die ein hier nicht dargestelltes Lenkrad an den Außenring 4 angeschraubt werden kann. Die Verbindungsabschnitte zwischen den Biegespeichen 9 sind in der 3 nicht erkennbar, da sie vom einer Umspritzung umgeben sind, die zugleich den Innenring 2 ausbildet. An den Innenring 2 sind einstückig drei sich sternförmig nach außen erstreckende Anschlagspeichen 14 angeformt, die mit Anschlagelementen 5 verbunden sind, welche in jeweils einem Fenster 15 im Außenring 4 geführt sind. Die Fenster 15 besitzen ein geringes Übermaß gegenüber der Breite der Anschlagelemente 5, wodurch die Verdrehbarkeit des Innenrings 2 gegen den Außenring 4 festgelegt und begrenzt ist. Mit dem Innenring 2 ist außerdem eine Hülse 6 mit einer Innenkontur verbunden, in die eine Lenkspindel eingefügt werden kann.In the 3 Four bending spokes 9 and four screw eyes 13 can be seen from the spring elements 3. When the outer ring 4 is injection molded, the end sections 11 and the screw eyes 13 are also injected. As the 3 shows, the screw eyes 13 extend to the surface of the outer ring 4 and form a screw opening 8 through which a steering wheel, not shown here, can be screwed to the outer ring 4. The connecting sections between the bending spokes 9 are in the 3 cannot be seen because they are surrounded by an overmolding, which also forms the inner ring 2. Three stop spokes 14, which extend in a star shape outwards, are integrally formed on the inner ring 2 and are connected to stop elements 5, each of which is guided in a window 15 in the outer ring 4. The windows 15 have a small excess size compared to the width of the stop elements 5, whereby the rotation of the inner ring 2 against the outer ring 4 is fixed and limited. With the inner ring 2 a sleeve 6 is also connected to an inner contour into which a steering spindle can be inserted.

Die soweit beschriebene Anordnung dient zur Erfassung eines Lenkmomentes und funktioniert dem Prinzip nach wie folgt. Wird das nicht dargestellte Lenkrad gedreht, so wird die Lenkradbewegung von dem mit dem Lenkrad verbundenen Außenring 4 über die Biegespeichen 9 des Speichenrades 1 und über die Hülse 6 auf die Lenkspindel übertragen. Durch das auf den Außenring 4 einwirkende Drehmoment wird dieser gegenüber den Innenring 2 verdreht, wodurch die Biegespeichen 9 eine Scherung erfahren. Der Betrag dieser Verformung ist ein Maß für das einwirkende Drehmoment und kann durch einen Messwertaufnehmer, ausgeführt beispielsweise durch Dehnungsmessstreifen an den Biegespeichen 9, ermittelt werden.The arrangement described so far is used to detect a steering torque and works in principle as follows. If the steering wheel, not shown, is turned, the steering wheel movement is transmitted from the outer ring 4 connected to the steering wheel via the bending spokes 9 of the spoke wheel 1 and via the sleeve 6 to the steering spindle. Due to the torque acting on the outer ring 4, it is rotated relative to the inner ring 2, as a result of which the bending spokes 9 experience shearing. The amount of this deformation is a measure of the acting torque and can be determined by a measuring sensor, for example using strain gauges on the bending spokes 9.

Auf den Anschlagspeichen 14 sind mehrere Schraubhülsen 16 erkennbar, an denen zwischen dem Außenring 4 und dem Innenring 2 eine nicht dargestellter Leiterplatte befestigt werden kann, welche eine Elektronik zur Aufbereitung der Signale der Wegsensoren 7 trägt. Die Anschlagspeichen 14 haben darüber hinaus die Funktion, eine Überlastung der Biegespeichen 9 durch zu große Drehmomente zu verhindern. Ist die Scherung der Biegespeichen 9 so groß, dass die Anschlagspeichen 14 gegen Randflächen der Fenster 15 laufen, so wird die Lenkbewegung über die Anschlagspeichen 14 auf die Lenkspindel übertragen, ohne dass die Scherung der Biegespeichen 9 weiter vergrößert wird. Durch die Umspritzung der Endabschnitte und der Anschraubaugen 13 am Außenring 4 einerseits und der Verbindungsabschnitte 10 andererseits sind die Federelemente 3 stabil und praktisch hysteresefrei am Speichenrad 1 angeordnet.On the stop spokes 14, several screw sleeves 16 can be seen, to which a circuit board (not shown) can be attached between the outer ring 4 and the inner ring 2, which carries electronics for processing the signals from the displacement sensors 7. The stop spokes 14 also have the function of preventing the bending spokes 9 from being overloaded by excessive torque. If the shear of the bending spokes 9 is so great that the stop spokes 14 run against the edge surfaces of the windows 15, the steering movement is transmitted to the steering spindle via the stop spokes 14 without the shear of the bending spokes 9 being further increased. By encapsulating the end sections and the screw eyes 13 on the outer ring 4 on the one hand and the connecting sections 10 on the other hand, the spring elements 3 are arranged on the spoke wheel 1 in a stable and practically hysteresis-free manner.

Aus der 5 ist ersichtlich, dass die Teilabschnitte 17 der Federelemente passgenau an die mehreckige Außenkontur 18 einer Hülse 6 anfügbar sind. Mit dieser Außenkontur 18 können die Teilabschnitte 17 insbesondere durch Schweißen, Nieten oder Schrauben verbunden werden. Zusätzlich liegen die Biegespeichen 9 der Federelemente 3 an radialen Streben 19 an, welche einstückig an die Hülse 6 angeformt sind.From the 5 It can be seen that the sections 17 of the spring elements can be attached to the polygonal outer contour 18 of a sleeve 6 with a precise fit. The sections 17 can be connected to this outer contour 18, in particular by welding, riveting or screwing. In addition, the bending spokes 9 of the spring elements 3 rest on radial struts 19, which are integrally formed on the sleeve 6.

Durch die formschlüssige Verbindung von Federelementen 3 und Hülse 6 werden die auf die Biegespeichen 9 der Federelemente 3 einwirkenden Kräfte direkt auf die Hülse 6 übertragen. Hierdurch wird es möglich, die Hülse 6 und den Verbindungsabschnitt 10 statt mit einer Metallumspritzung mit einer kostengünstigeren, hier nicht dargestellten, Kunststoffumspritzung zu umgeben, da die Umspritzung praktisch keine auf die Federelemente 3 einwirkenden Kräfte weiterleiten muss.Due to the positive connection of spring elements 3 and sleeve 6, the forces acting on the bending spokes 9 of the spring elements 3 are transmitted directly to the sleeve 6. This makes it possible to surround the sleeve 6 and the connecting section 10 with a more cost-effective plastic encapsulation, not shown here, instead of with a metal encapsulation, since the encapsulation practically does not have to transmit any forces acting on the spring elements 3.

Die Verwendung des soweit beschriebenen, in vielerlei Hinsicht vorteilhaft ausgestalteten Torsionsmoduls erfordert allerdings ein Lenkrad, dessen Formgebung an die Gestalt des Torsionsmoduls angepasst ist; insbesondere sollte das Lenkrad einen als ebene Fläche ausgebildete Lenkradboden aufweisen, der mit Schraubverbindungsmittel, also Gewindebohrungen oder Gewindestiften zum Befestigen des Außenrings 4 des Torsionsmoduls versehen ist.However, the use of the torsion module described so far, which is designed to be advantageous in many respects, requires a steering wheel whose shape is adapted to the shape of the torsion module; In particular, the steering wheel should have a steering wheel base designed as a flat surface, which is provided with screw connection means, i.e. threaded holes or threaded pins, for fastening the outer ring 4 of the torsion module.

Da ein derartiges Lenkrad nicht in jedem Fall zur Verfügung steht oder aber einen erhöhten Kostenaufwand erfordert, ist das nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Torsionsmodul so ausgestaltet, dass es mit vielen verschiedenartig ausgestalteten Lenkrädern verwendet werden kann. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Torsionsmodul ist in den 1 und 2 in jeweils einer geschnittenen 3D-Ansicht dargestellt. Dieses Torsionsmodul weist in Aufbau und Funktionsweise eine Vielzahl von Übereinstimmungen mit dem vorbeschriebenen Torsionsmodul nach dem Stand der Technik auf, welche daher nicht im einzelnen wiederholt zu werden brauchen. Die nachfolgende Beschreibung soll daher vorrangig die unterscheidenden Merkmale aufzeigen. Für gleiche oder vergleichbar wirkende Teile werden dabei die bisher verwendeten Bezugszeichen übernommen.Since such a steering wheel is not available in every case or requires increased costs, the torsion module according to the invention described below is designed so that it can be used with many different steering wheels. A torsion module designed according to the invention is in the 1 and 2 each shown in a sectioned 3D view. In terms of structure and functionality, this torsion module has a number of similarities with the previously described torsion module according to the prior art, which therefore do not need to be repeated in detail. The following description is therefore primarily intended to show the distinguishing features. The previously used reference numbers are adopted for parts that are the same or have a comparable effect.

Im Unterschied zu der in der in den 3 bis 5 ersichtlichen Ausführung sind die Anschraubelemente hier nicht durch rund gebogene Endabschnitte der Federelemente 3 gebildet (Anschraubaugen 13), sondern durch abgewinkelte flache Abschnitte, im folgenden als Anschraublaschen 20 bezeichnet, die jeweils mit einem runden Durchbruch 8 zur Durchführung einer Schraube 27 versehen sind. Diese Anschraublaschen 20 sind in der 1 ohne und in der 2 mit einer den Außenring 4 bildenden Umspritzung dargestellt. Wie die 2 besonders deutlich zeigt, ragen die Anschraublaschen 20 radial in den Innenbereich des Außenrings 4 hinein.In contrast to the one in the 3 until 5 As shown in the embodiment, the screw-on elements are not formed by rounded end sections of the spring elements 3 (screw-on eyes 13), but by angled flat sections, hereinafter referred to as screw-on tabs 20, each of which is provided with a round opening 8 for the passage of a screw 27. These screw-on tabs 20 are in the 1 without and in the 2 shown with an overmolding forming the outer ring 4. As the 2 shows particularly clearly, the screw-on tabs 20 protrude radially into the inner region of the outer ring 4.

Mit den Anschraublaschen 20 ist ein flanschartiges Verbindungselement, kurz als Verbindungsflanschteil 21 bezeichnet, verschraubt. In den 1 und 2 ist das Verbindungsflanschteil 21 mit schwarz unterlegten Flächen dargestellt. Das Verbindungsflanschteil 21 besitzt angeformte Anschlagselemente 26 als Drehbegrenzungen für die Biegespeichen 9. Außerdem weist das Verbindungsflanschteil 21 zentral ein senkrecht zu den Ringflächen des Torsionsmodul ausgerichtetes erstes Verbindungselement 24 auf, welches eine Konturhülse 23 ausbildet, die dazu vorgesehen ist, einen Konturzapfen am Endabschnitt einer hier nicht dargestellten Lenkspindel aufzunehmen.A flange-like connecting element, briefly referred to as a connecting flange part 21, is screwed to the screw-on tabs 20. In the 1 and 2 the connecting flange part 21 is shown with areas highlighted in black. The connecting flange part 21 has molded stop elements 26 as rotational limits for the bending spokes 9. In addition, the connecting flange part 21 has a centrally aligned first connecting element 24 perpendicular to the annular surfaces of the torsion module, which forms a contour sleeve 23 which is intended to form a contour pin on the end section of a here to accommodate a steering spindle, not shown.

Koaxial zu diesem ersten Verbindungselement 24 ausgerichtet ist am Innenring 2 ein zweites Verbindungselement 25 mit einem Konturzapfen 22 angeordnet. Zwischen dem ersten Verbindungselement 24 und dem zweiten Verbindungselement 25 ist eine Befestigungsschraube 28 unverlierbar angeordnet, mit der das Torsionsmodul mit der Lenkspindel verschraubt wird.Aligned coaxially with this first connecting element 24, a second connecting element 25 with a contour pin 22 is arranged on the inner ring 2. Between the first connecting element 24 and the second connecting element 25, a fastening screw 28 is captively arranged, with which the torsion module is screwed to the steering spindle.

Der Konturzapfen 22 ist passend zu einer an vielen Lenkrädern verwendeten Vielzahnhülse hier als Vielzahnzapfen ausgebildet. Hierdurch kann ein solches Lenkrad, dessen Konturhülse normalerweise direkt auf den Konturzapfen der Lenkspindel aufgesetzt ist, nun über das als Adapter wirkende Torsionsmodul mit der Lenkspindel verbunden werden. Vorteilhaft ist, dass das Verbindungsflanschteil 21 nicht etwa mit den Kreisringflächen des Außenrings 4 verbunden ist, sondern statt dessen in den von dem Außenring 4 umschlossenen Bereich eintaucht. Hierdurch wird die sich durch das Torsionsmodul ergebende achsiale Verlängerung der Lenkspindel auf einen minimalen Wert begrenzt.The contour pin 22 is designed here as a multi-tooth pin to match a multi-tooth sleeve used on many steering wheels. As a result, such a steering wheel, the contour sleeve of which is normally placed directly on the contour pin of the steering spindle, can now be connected to the steering spindle via the torsion module acting as an adapter. It is advantageous that the connecting flange part 21 is not connected to the annular surfaces of the outer ring 4, but instead dips into the area enclosed by the outer ring 4. This limits the axial extension of the steering spindle resulting from the torsion module to a minimum value.

Der sich durch die achsiale Verlängerung der Lenkspindel ergebende Bauraum kann vorteilhaft genutzt werden, um die Gehäuse von an der Lenksäule erforderlichen Funktionsmodulen, wie zum Beispiel Lenkstockschaltermodule, Drehverbinder für den elektrischen Anschluss eines Lenkradairbags, um das Torsionsmodul herum anzuordnen.The installation space resulting from the axial extension of the steering spindle can be used advantageously to arrange the housings of functional modules required on the steering column, such as steering column switch modules, rotary connectors for the electrical connection of a steering wheel airbag, around the torsion module.

Darüber hinaus kann bedarfsweise auch vorgesehen werden, die Anordnung der Konturhülse und des Konturzapfens am Torsionsmodul gegenüber der hier gezeigten Ausführung umzukehren, so dass die Lenkspindel über eine Konturhülse an dem Innenring und das Lenkrad über einen am Verbindungsflanschteil angeformten Konturzapfen angebunden wird.In addition, if necessary, provision can also be made to reverse the arrangement of the contour sleeve and the contour pin on the torsion module compared to the embodiment shown here, so that the steering spindle is connected to the inner ring via a contour sleeve and the steering wheel is connected via a contour pin formed on the connecting flange part.

Von besonderem Vorteil ist, dass eine bei einem Unfall auftretende starke Krafteinwirkung auf das Lenkrad über das zweite Verbindungselement 25 axial auf das erste Verbindungselement 24 übertragen und dadurch von der Lenkspindel aufgefangen wird.It is particularly advantageous that a strong force on the steering wheel that occurs in the event of an accident is transmitted axially to the first connecting element 24 via the second connecting element 25 and is thereby absorbed by the steering spindle.

Im Gegensatz dazu führte eine entsprechende Situation bei Fahrzeugen mit einem Torsionsmodul, dessen Außenring 4 mit dem Lenkrad verschraubt war, in manchen Fällen zu einer Überlastung der Biegespeichen 9 und der Anschlagspeichen 14, wodurch das Lenkrad abgeschert und die Lenkspindel in personengefährdender Weise freigelegt wurde.In contrast, a corresponding situation in vehicles with a torsion module, the outer ring 4 of which was screwed to the steering wheel, led in some cases to an overload of the bending spokes 9 and the stop spokes 14, as a result of which the steering wheel sheared off and the steering spindle was exposed in a way that was dangerous to people.

Die erfindungsgemäße Ausführung eines Torsionsmoduls ermöglicht es damit zusätzlich, die Sicherheit eines Lenksystems zu verbessern.The design of a torsion module according to the invention also makes it possible to improve the safety of a steering system.

BezugszeichenReference symbols

11: Speichenradspoke wheel
22: InnenringInner ring
33: FederelementeSpring elements
44: AußenringOuter ring
55: AnschlagelementeStop elements
66: Hülsesleeve
77: Wegsensor(en)Distance sensor(s)
88th: Anschrauböffnungen (Durchbrüche)Screw openings (breakthroughs)
99: BiegespeichenBending spokes
1010: Verbindungsabschnitt(e)connecting section(s)
1111: EndabschnitteEnd sections
1212: VerstärkungsrippenReinforcing ribs
1313: Anschraubaugen (Anschraubelemente)Screw-on eyes (screw-on elements)
1414: Anschlagspeichenstop spokes
1515: FensterWindow
1616: Schraubhülsenscrew sleeves
1717: TeilabschnitteSections
1818: (mehreckige) Außenkontur(polyangular) outer contour
1919: radiale Strebenradial struts
2020: Anschraublaschen (Anschraubelemente)Screw-on brackets (screw-on elements)
2121: Verbindungsflanschteilconnecting flange part
2222: KonturzapfenContour tenon
2323: Konturhülsecontour sleeve
2424: erstes Verbindungselementfirst connecting element
2525: zweites Verbindungselementsecond connecting element
2626: AnschlagselementeStop elements
2727: Schraubescrew
2828: BefestigungsschraubeFastening screw

Claims

Torsion module for a torque detection device of a steering system or steering power assistance system, which has a spoke wheel (1) with an inner ring (2) and an outer ring (4) arranged concentrically thereto, with bending spokes (9) between the inner ring (2) and the outer ring (4). are arranged, which are positively connected to the inner ring (2) and the outer ring (4), and wherein the bending spokes (9) are formed by at least one spring element (3), the end sections of which form screw-on elements (13, 20), which are connected to the outer ring (4) and each have an opening (8) through which a pin or a screw can be passed through the screw-on element (13, 20), characterized in that the screw-on elements (20) are formed on the inside of the outer ring (4), that the screw-on elements (20) are connected to a connecting flange part (21), which has a contour sleeve (23), and that a contour pin (22) is connected to the inner ring (2).

Torsion module for a torque detection device of a steering system or steering power assistance system, which has a spoke wheel (1) with an inner ring (2) and an outer ring (4) arranged concentrically thereto, with bending spokes (9) between the inner ring (2) and the outer ring (4). are arranged, which are positively connected to the inner ring (2) and the outer ring (4), and wherein the bending spokes (9) are formed by at least one spring element (3), the end sections of which form screw-on elements (13, 20), which are connected to the outer ring (4) and each have an opening (8) through which a pin or a screw can be passed through the screw-on element (13, 20), characterized in that the screw-on elements (20) are on the inside of the outer ring (4) are formed, that the screw-on elements (20) are connected to a connecting flange part (21) which has a contour pin (22), and that a contour sleeve (23) is connected to the inner ring (2).

Torsion modulus Claim 1 or 2 , characterized in that the contour sleeve (23) is designed as a multi-tooth sleeve and the contour pin (22) is designed as a multi-tooth pin.

Torsion modulus Claim 1 or 2 , characterized in that the contour sleeve (23) is designed as a hexagonal sleeve and the contour pin (22) is designed as a hexagonal pin.

Torsion modulus Claim 1 or 2 , characterized in that the screw-on elements (20) are formed in one piece with the bending spokes (9).

Torsion modulus Claim 1 or 2 , characterized in that the screw-on elements (20) are formed in one piece with the outer ring (4).

Torsion modulus Claim 1 or 2 , characterized in that the screw-on elements (20) are designed as screw-on tabs.

Torsion modulus Claim 1 or 2 , characterized in that at least two bending spokes (9) are connected to one another via a connecting section (10) and the bending spokes (9) each have a molded screw-on element (20) on their free end sections (11).