DE102011121800A1 - Sensor shaft mounting with damping elements - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung mit einer Eingangswelle und einem in der Eingangswelle angeordneten Torsionsglied, wobei die Eingangswelle innerhalb eines Sensorgehäuses gelagert und zudem gedämpft ist.The invention relates to a sensor device having an input shaft and a torsion member arranged in the input shaft, wherein the input shaft is mounted within a sensor housing and is also damped.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 sowie weiterhin eine Lenkungseinrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 9.The invention relates to a sensor device according to the preamble of independent claim 1 and also to a steering device according to the independent claim 9.

In einem Fahrzeug mit einer Servolenkung wird, während durch einen Lenkbefehl Räder des Fahrzeugs gelenkt werden, ein Lenkungsdrehmoment gemessen, um einer auf ein Lenkrad aufgebrachten manuellen Kraft zu assistieren. Hierbei erhält eine Eingangswelle eine Lenkkraft von einem Lenkrad übermittelt, das diese Lenkkraft an eine Ausgangswelle überträgt. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind über ein Torsionsglied miteinander verbunden.In a vehicle having a power steering system, while steered by a steering command wheels of the vehicle, a steering torque is measured to assist a force applied to a steering wheel manual force. Here, an input shaft receives a steering force transmitted from a steering wheel, which transmits this steering force to an output shaft. The input shaft and the output shaft are connected to each other via a torsion member.

Zur Messung des Lenkungsdrehmoments ist im Bereich des Torsionsglieds bzw. der Eingangswelle eine Sensoreinheit angeordnet, die eine Verschiebung des Torsionsglieds aufnimmt und entsprechende Signale an einen Elektromotor weitergibt, der zur Unterstützung der manuellen Lenkkraft eingesetzt wird. Das Drehmoment wird für gewöhnlich durch einen Drehmomentsensor mit einer Spule erfasst.For measuring the steering torque, a sensor unit is arranged in the region of the torsion member or the input shaft, which receives a displacement of the torsion member and passes on corresponding signals to an electric motor, which is used to support the manual steering force. The torque is usually detected by a torque sensor with a coil.

Bedingt durch den unmittelbaren Kontakt zur Straße durch die Verbindung von gelenkten Rädern zu dem Lenksystem, sind die verschiedenen Wellen und Bauteile des Lenksystems äußeren Einflüssen in Form von Stößen oder Vibrationen unterworfen. Ebenso können auch durch den Betrieb des Fahrzeugs Schwingungen und Vibrationen auf ein Lenksystem einwirken. Eine Aufschwingung beispielsweise im Bereich der Eingangswelle bei entsprechender Anregung kann deshalb die Folge sein. Zudem ist bei den beweglichen Bauteilen mit einer Geräuschentwicklung zu rechnen, die als störend empfunden werden kann.Due to the direct contact with the road through the connection of steered wheels to the steering system, the various shafts and components of the steering system are subject to external influences in the form of shock or vibration. Likewise, vibrations and vibrations on a steering system can also be influenced by the operation of the vehicle. An oscillation, for example, in the region of the input shaft with appropriate excitation can therefore be the result. In addition, with the moving components with a noise to be expected, which can be distracting.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Sensoreinrichtung weiterzuentwickeln und eine den Anforderungen an Komfort angepasste Lenkeinrichtung bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to further develop the sensor device mentioned above and to provide a steering device adapted to the requirements of comfort.

Eine Vorrichtung zur Lösung der Aufgabe weist die Merkmal des unabhängigen Anspruchs 1 auf. Danach wird eine Sensoreinrichtung vorgeschlagen mit einem Gehäuse, einer Ausgangswelle zum Abgeben einer Lenkkraft, einer Eingangswelle zum Übertragung der Lenkkraft von einem Lenkrad auf die Ausgangswelle, ein Torsionsglied zum Verbinden der Eingangswelle mit der Ausgangswelle, während das Torsionsglied in Übereinstimmung mit einem auf die Eingangswelle aufgebrachten Lenkungsdrehmoment nachgiebig verdreht wird, und wobei die Eingangswelle gedämpft ist. Durch die Bedämpfung der Eingangswelle kann einer Geräuschentwicklung nachhaltig entgegengewirkt werden bzw. ein Geräuschpfad unterbrochen werden.An apparatus for achieving the object has the feature of independent claim 1. Thereafter, a sensor device is proposed comprising a housing, an output shaft for outputting a steering force, an input shaft for transmitting the steering force from a steering wheel to the output shaft, a torsion member for connecting the input shaft to the output shaft, while the torsion member is applied in accordance with a force applied to the input shaft Steering torque is yieldingly twisted, and wherein the input shaft is damped. By damping the input shaft noise generation can be sustainably counteracted or a sound path can be interrupted.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Eingangswelle in radialer und/oder axialer Richtung durch eine Dämpfungseinrichtung gedämpft ist. Durch die vorzugsweise in drei Raumachsen wirkende Dämpfung kann die Eingangswelle optimal gedämpft werden, wodurch alle, zumindest ein überwiegender Teil, der auftretenen Stöße, Schwingungen oder Vibrationen gedämpft werden können.According to a preferred embodiment of the invention can be provided that the input shaft is damped in the radial and / or axial direction by a damping device. By acting preferably in three spatial axes damping the input shaft can be optimally damped, causing all, at least a majority, the shocks, vibrations or vibrations can be damped.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, wenn die Dämpfungseinrichtung die Eingangswelle zumindest teilweise umgibt. Zur Wirkung der Dämpfung ist eine optimale Einfassung der Eingangswelle durch die Dämpfungseinrichtung vorteilhaft, weshalb die Dämpfung vorzugweise umfangsseitig erfolgt.Furthermore, it may be advantageous if the damping device surrounds the input shaft at least partially. For the effect of damping an optimal enclosure of the input shaft by the damping device is advantageous, which is why the damping preferably takes place circumferentially.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Eingangswelle zumindest teilweise durch eine Eingangswellenlagerung gelagert sein, wobei vorzugsweise die Dämpfungseinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Lagerung angeordnet ist. Durch die Kombination der Dämpfungseinrichtung mit der Lagerung kann eine besonders kompakte Bauform erreicht werden. Zudem wird durch eine gedämpfte Lagerung auch besonders gut die Geräuschentwicklung minimiert.According to a further embodiment of the invention, the input shaft may be at least partially supported by an input shaft bearing, wherein preferably the damping device is at least partially disposed within the bearing. By combining the damping device with the storage, a particularly compact design can be achieved. In addition, the noise development is minimized by a damped mounting.

Nach einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Dämpfungseinrichtung wenigstens ein Dämpfungselement aufweisen, das innerhalb der Lagerung und/oder außerhalb der Lagerung vorgesehen ist. Die Dämpfungselemente sind für eine optimale Dämpfung vorteilhafter Weise innerhalb der Lagerung angeordnet, wobei zusätzlich auch weitere Dämpfungselemente entlang einer Längserstreckung der Eingangswelle vorgesehen sein können. Diese außerhalb der Dämpfungseinrichtung angeordneten Elemente gehören zur erfinderischen Dämpfungseinrichtung.According to another advantageous embodiment, the damping device may comprise at least one damping element, which is provided within the storage and / or outside of the storage. The damping elements are arranged for optimum damping advantageously within the storage, with additional damping elements along a longitudinal extent of the input shaft can be additionally provided. These arranged outside of the damping device elements belong to the inventive damping device.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann die Dämpfungseinrichtung mittelbar oder unmittelbar, vorzugsweise mittels der Lagerung, die Eingangswelle dämpfen. Je nach eingesetztem Dämpfungselement kann auch das Dämpfungselement in Dichtlage an der Eingangswelle anliegen. Sofern das Dämpfungselement unmittelbar mit der Eingangswelle in Kontakt steht, kann eine gute Dämpfungswirkung erzielt werden.According to another advantageous embodiment, the damping device can indirectly or directly, preferably by means of storage, damp the input shaft. Depending on the inserted damping element and the damping element can rest in sealing position on the input shaft. If the damping element is directly in contact with the input shaft, a good damping effect can be achieved.

Somit kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, wenn die Dämpfungseinrichtung unter Vorspannung mit der Eingangswelle in Kontakt steht. Mittels einer Vorspannung ist gewährleistet, das die Dämpfungseinrichtung steht mit der Eingangswelle in Kontakt steht und eine Dämpfungswirkung vorhanden ist.Thus, it can furthermore be advantageously provided that the damping device is in contact with the input shaft under prestress. By means of a bias is ensured that the damping device is in contact with the input shaft and a damping effect is present.

Eine Lenkeinrichtung zur Lösung der Aufgabe weist die Merkmale nach Anspruch 9 auf. Danach weist die Lenkeinrichtung eine Sensoreinrichtung auf, wie vorstehend beschrieben.A steering device for solving the problem has the features of claim 9. Thereafter, the steering device has a sensor device, as described above.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are given in the subclaims.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In dieser zeigt:Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this shows:

1 einen seitlichen Schnitt durch ein Sensorgehäuse mit seitlich angeordnetem Lenkgehäuse nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a lateral section through a sensor housing with laterally arranged steering housing according to an embodiment of the invention.

In der 1 ist ein zweigeteiltes Gehäuse dargestellt, das einerseits ein Lenkgehäuse 10 und andererseits ein Sensorgehäuse 11 aufweist. Die beiden Gehäuseteile 10 und 11 sind Bauteile einer Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges, über die ein Fahrer das Fahrzeug lenkt.In the 1 is a two-part housing shown, on the one hand a steering housing 10 and on the other hand, a sensor housing 11 having. The two housing parts 10 and 11 are components of a steering device of a vehicle through which a driver steers the vehicle.

In dem Lenkgehäuse ist eine Ausgangswelle 12 angeordnet und dort auch zumindest zum Teil gelagert. Durch das Lenkgehäuse 11 erstreckt sich eine Eingangswelle 14, die sich bis in eine Aussparung 15 der Ausgangswelle 12 erstreckt. Innerhalb der Eingangswelle 14 ist ein Torsionsstab 16 angeordnet, der einerseits mit der Ausgangswelle 12 verbunden ist und andererseits mit einem nicht dargestellten Lenkgestänge eines Lenkrads oder einem Lenkrad selbst verbunden ist.In the steering housing is an output shaft 12 arranged and stored there at least in part. Through the steering housing 11 extends an input shaft 14 extending into a recess 15 the output shaft 12 extends. Inside the input shaft 14 is a torsion bar 16 arranged, on the one hand with the output shaft 12 is connected and on the other hand connected to a steering linkage, not shown, of a steering wheel or a steering wheel itself.

Die Eingangswelle 14 ist mittels eines Lagers in dem Sensorgehäuse derart abgestützt, dass die Eingangswelle 14 rotierend in dem Sensorgehäuse beweglich ist. Ferner kann sich die Eingangswelle 14 relativ zu dem Sensorgehäuse bewegen, vornehmlich in Axialrichtung und/oder radialen Vibrationen der Welle. Diese Bewegungsmöglichkeit wird durch eine Dämpfungseinrichtung 17 begrenzt.The input shaft 14 is supported by means of a bearing in the sensor housing such that the input shaft 14 is rotatably movable in the sensor housing. Furthermore, the input shaft can 14 move relative to the sensor housing, primarily in the axial direction and / or radial vibrations of the shaft. This movement possibility is provided by a damping device 17 limited.

Die Dämpfungseinrichtung 17 ist nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem oberen Bereich des Sensorgehäuses 11 angeordnet. Nach alternativen Ausführungsformen kann die Dämpfungseinrichtung 17 aber auch bzw. zusätzlich in einem unteren Bereich vorgesehen sein, benachbart zu dem Lenkgehäuse 10. Die Dämpfungseinrichtung 17 dient der Aufnahme von Stößen, Schwingungen, Vibrationen oder ähnlichen Einflüssen, die durch das Fahren des Fahrzeugs oder den Betrieb selbst auftreten können. Bei einer mechanischen Kupplung von Rädern eines Fahrzeugs mit einem Lenkgestänge und dadurch auch mit dem Lenkrad, können solche Stöße oder Schwingungen bei ungünstiger Fahrbahnbeschaffenheit auftreten.The damping device 17 is in the illustrated embodiment in an upper region of the sensor housing 11 arranged. According to alternative embodiments, the damping device 17 but also or additionally be provided in a lower region, adjacent to the steering housing 10 , The damping device 17 is used to absorb shocks, vibrations, vibrations or similar influences that may occur as a result of driving the vehicle or the operation itself. In a mechanical coupling of wheels of a vehicle with a steering linkage and thereby also with the steering wheel, such shocks or vibrations can occur in unfavorable road conditions.

Durch die Dämpfung 17 der Eingangswelle 14 können die Stöße oder Schwingungen bedämpft werden. Durch die so in die Eingangswelle 14 eingetragenden Schwingung können durch diese hervorgerufene Geräuschentwicklung unterdrückt oder auch ganz vermieden werden. Ein Geräuschpfad im Lenkungsstrang kann somit unterbrochen werden. Ebenso können dadurch keine für den Fahrer unangenehmen Rückkoppelungen am Lenkrad auftreten. Die Dämpfung 17 kann in alle drei Raumachsen wirksam sein, nämlich in Axial- und Radialrichtung der Eingangswelle 14.By the damping 17 the input shaft 14 the shocks or vibrations can be damped. By the way in the input shaft 14 received vibration can be suppressed by this caused noise or completely avoided. A noise path in the steering line can thus be interrupted. Likewise, this can not occur to the driver unpleasant feedback on the steering wheel. The damping 17 can be effective in all three spatial axes, namely in the axial and radial directions of the input shaft 14 ,

Vorzugsweise ist die Dämpfungseinrichtung 17 im Bereich und/oder innerhalb einer Lagerung angeordnet, wobei Dämpfungselemente einerseits die Eingangswelle 14 selbst bedämpfen können und/oder Dämpfungselemente lediglich unmittelbar die Eingangswelle 14 dämpfen. In dem zweiten Fall sind Dämpfungselemente in der Lagerung vorgesehen, wodurch eingetragene Kräfte zwar auf das Lager übertragen, aber durch dieses auch kompensiert werden.Preferably, the damping device 17 arranged in the region and / or within a storage, wherein damping elements on the one hand, the input shaft 14 can attenuate itself and / or damping elements only directly the input shaft 14 dampen. In the second case damping elements are provided in the storage, whereby registered forces transmitted to the bearing, but also be compensated by this.

In dem Sensorgehäuse ist eine Abtasteinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe ein Drehmoment detektierbar ist. Die Einrichtung ist um die Eingangswelle 14 herum angeordnet, um auf Basis einer Verdrehung des Torsionsglieds 16 in Proportion zu einem von diesem aufgenommenen Drehmoment ein Lenkungsdrehmoment zu berechen. Somit ist es auch üblich die Eingangswelle 14 als Sensorwelle zu bezeichnen.In the sensor housing, a scanning device is provided, by means of which a torque can be detected. The device is around the input shaft 14 arranged around, based on a twist of the torsion member 16 to calculate a steering torque in proportion to a torque absorbed by this torque. Thus, it is also common for the input shaft 14 to be referred to as the sensor shaft.

Claims (9)

Sensoreinrichtung (11) mit einem Gehäuse, einer Ausgangswelle (12) zum Abgeben einer Lenkkraft, einer Eingangswelle (14) zum Übertragung der Lenkkraft von einem Lenkrad auf die Ausgangswelle (12), ein Torsionsglied (16) zum Verbinden der Eingangswelle (14) mit der Ausgangswelle (12), während das Torsionsglied (16) in Übereinstimmung mit einem auf die Eingangswelle (14) aufgebrachten Lenkungsdrehmoment nachgiebig verdreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (14) gedämpft ist.Sensor device ( 11 ) with a housing, an output shaft ( 12 ) for outputting a steering force, an input shaft ( 14 ) for transmitting the steering force of a steering wheel to the output shaft ( 12 ), a torsion member ( 16 ) for connecting the input shaft ( 14 ) with the output shaft ( 12 ) while the torsion member ( 16 ) in accordance with a on the input shaft ( 14 ) is yieldingly rotated, characterized in that the input shaft ( 14 ) is muffled. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (14) in radialer und/oder axialer Richtung durch eine Dämpfungseinrichtung (17) gedämpft ist.Sensor device according to claim 1, characterized in that the input shaft ( 14 ) in the radial and / or axial direction by a damping device ( 17 ) is muffled. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (17) die Eingangswelle (14) zumindest teilweise umgibt.Sensor device according to claim 1 or 2, characterized in that the damping device ( 17 ) the input shaft ( 14 ) at least partially surrounds. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (14) zumindest teilweise durch eine Eingangswellenlagerung gelagert ist, wobei vorzugsweise die Dämpfungseinrichtung (17) zumindest teilweise innerhalb der Lagerung angeordnet ist.Sensor device according to at least one of the preceding claims, characterized in that that the input shaft ( 14 ) is at least partially supported by an input shaft bearing, wherein preferably the damping device ( 17 ) is at least partially disposed within the storage. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (17) wenigstens ein Dämpfungselement aufweist, das innerhalb der Lagerung und/oder außerhalb der Lagerung vorgesehen ist.Sensor device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 17 ) has at least one damping element which is provided within the storage and / or outside of the storage. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (17) mittelbar oder unmittelbar, vorzugsweise mittels der Lagerung, die Eingangswelle (14) dämpft.Sensor device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 17 ) indirectly or directly, preferably by means of the bearing, the input shaft ( 14 ) dampens. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (17) in Dichtlage an der Eingangswelle (14) anliegt.Sensor device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the damping element ( 17 ) in sealing position on the input shaft ( 14 ) is present. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (17) unter Vorspannung mit der Eingangswelle (12) in Kontakt steht.Sensor device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 17 ) biased with the input shaft ( 12 ) is in contact. Lenkungseinrichtung, die eine Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 aufweist.Steering device comprising a sensor device according to one of the preceding claims 1 to 8.
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