DE102012106908A1

DE102012106908A1 - Torque sensing device for steering system, has rotationally fixed magnet associated with stator ring of soft magnetic material, which is arranged concentric to shaft portion, while collector plate is connected with sensor element

Info

Publication number: DE102012106908A1
Application number: DE201210106908
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ruf
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-01-30

Abstract

The torque sensing device (7) has a rotationally fixed magnet (12) associated with a shaft portion of a steering shaft, which is associated with a sensor element (9) fitted on another shaft portion. The magnet is associated with a stator ring (13) of a soft magnetic material, which is arranged concentric to the shaft portion. A collector plate (10) is connected with the sensor element. The collector plate is formed as a circular arc and is arranged adjacent and concentric with the outer periphery of the stator ring. The collector plate is extended over an angular segment of 30 degrees.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehmomentsensoreinrichtung für ein Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a torque sensor device for a steering system according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2007 022 282 A1 ist eine Drehmomentsensoreinrichtung für ein Lenksystem bekannt, die als Geberelement einen ringförmigen Magneten und ein Sensorelement zum induktiven Erfassen des sich ändernden Magnetfeldes aufweist. Der ringförmige Magnet sitzt auf einem Eingangswellenabschnitt der Lenkwelle, das Sensorelement auf einem weiteren Wellenabschnitt der Lenkwelle mit axialem Abstand zum Magneten. Bei einer Lenkbewegung führen der Magnet und das Sensorelement eine Relativdrehbewegung zueinander aus, die hiermit einhergehende Magnetfeldänderung wird von dem Sensorelement registriert. From the DE 10 2007 022 282 A1 a torque sensor device for a steering system is known, which has as a donor element an annular magnet and a sensor element for inductively detecting the changing magnetic field. The annular magnet is seated on an input shaft portion of the steering shaft, the sensor element on a further shaft portion of the steering shaft with axial distance to the magnet. In a steering movement of the magnet and the sensor element perform a relative rotational movement from each other, the magnetic field associated with this change is registered by the sensor element.

Für eine hinreichend präzise Messung muss das Sensorelement in der Lage sein, die Änderung des Magnetfelds zu registrieren, welches von dem Magneten erzeugt wird. Hierbei kann es zweckmäßig sein, Statorbleche am Magneten sowie Sammlerbleche am Sensorelement vorzusehen, welche aus weichmagnetischem Material bestehen und magnetische Feldlinien zu leiten in der Lage sind. For a sufficiently accurate measurement, the sensor element must be able to register the change in the magnetic field generated by the magnet. It may be appropriate to provide stator laminations on the magnet and collector plates on the sensor element, which consist of soft magnetic material and to be able to conduct magnetic field lines in the situation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Drehmomentsensoreinrichtung für ein Lenksystem anzugeben, das sich bei einem einfachen Aufbau durch eine hohe Präzision auszeichnet. The invention has for its object to provide with simple design measures a torque sensor device for a steering system, which is characterized by a high precision in a simple structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Die Drehmomentsensoreinrichtung kann in Lenksystemen eingesetzt werden, um das bei einer Lenkbewegung vom Fahrer erzeugte Lenkmoment zu ermitteln. Die Drehmomentsensoreinrichtung weist als Gebersystem einen Magneten auf, der mit einem ersten Wellenabschnitt der Lenkwelle verbunden ist, sowie als Empfängersystem ein Sensorelement, das mit einem zweiten Wellenabschnitt der Lenkwelle verbunden ist. Bei einer Lenkbewegung führen die Wellenabschnitte eine Relativdrehbewegung zueinander aus, welche sensiert wird und aus der auf das wirksame Drehmoment in der Lenkwelle geschlossen werden kann. Auch der Lenkwinkel selbst kann über die Drehmomentsensoreinrichtung ermittelt werden. Bei der Drehbewegung der Welle führt die Relativdrehbewegung zwischen den beiden Wellenabschnitten zu einer Magnetfeldänderung im Bereich des Sensorelementes, was dort registriert werden kann. The torque sensor device can be used in steering systems to determine the steering torque generated by the driver during a steering movement. The torque sensor device has as a donor system to a magnet which is connected to a first shaft portion of the steering shaft, and as a receiver system, a sensor element which is connected to a second shaft portion of the steering shaft. In a steering movement, the shaft portions perform a relative rotational movement to each other, which is sensed and from which it is possible to deduce the effective torque in the steering shaft. The steering angle itself can also be determined via the torque sensor device. During the rotational movement of the shaft, the relative rotational movement between the two shaft sections leads to a change in the magnetic field in the region of the sensor element, which can be registered there.

Dem Magneten ist ein Statorring aus einem weichmagnetischen Material zugeordnet, der ebenso wie der Magnet mit einem Wellenabschnitt der Lenkwelle bzw. einem mit dem Wellenabschnitt verbundenen Bauteil verbunden ist. Des Weiteren ist dem Sensorelement ein Sammlerblech zugeordnet, welches ebenfalls aus einem weichmagnetischen Material besteht und somit wie der Statorring in der Lage ist, Magnetfelder zu leiten. Das Sammlerblech ist gemeinsam mit dem Sensorelement am zweiten Wellenabschnitt der Lenkwelle bzw. einem damit verbundenen Bauteil verbunden. Sowohl der Statorring als auch das Sammlerblech haben die Funktion, das vom Magneten ausgehende Magnetfeld in Richtung des Sensorelementes zu leiten bzw. dort zu konzentrieren, um am Sensorelement eine höhere Magnetfelddichte zu erhalten und die Präzision bei der Drehmomentmessung zu verbessern. The magnet is associated with a stator of a soft magnetic material, which is like the magnet connected to a shaft portion of the steering shaft or a component connected to the shaft portion. Furthermore, the sensor element is associated with a collector plate, which also consists of a soft magnetic material and thus as the stator ring is able to conduct magnetic fields. The collector plate is connected together with the sensor element on the second shaft portion of the steering shaft or an associated component. Both the stator ring and the collector plate have the function of directing or concentrating the magnetic field emanating from the magnet in the direction of the sensor element in order to obtain a higher magnetic field density at the sensor element and to improve the precision in the torque measurement.

Für eine vereinfachte konstruktive Ausführung ist vorgesehen, dass das Sammlerblech, das mit dem Sensorelement verbunden ist, kreisbogenförmig ausgebildet und benachbart zum Außenumfang des Statorrings angeordnet ist. Zwischen dem Außenumfang des Statorrings und dem Sammlerblech besteht ein schmaler Luftspalt, so dass eine relative Drehbewegung zwischen dem Statorring und dem Sammlerblech möglich ist. Aufgrund der Anordnung des kreisbogenförmigen Sammlerblechs am Außenumfang des Statorrings genügen geringere Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit der Drehmomentsensoreinrichtung bei der Montage und insbesondere im Hinblick auf die relative Anordnung zwischen dem Statorring und dem Sammlerblech. Die axiale Relativposition zwischen dem Statorring und dem Sammlerblech kann ohne signifikante Einschränkung der Messgenauigkeit mit einer höheren Toleranz behaftet sein. For a simplified structural design is provided that the collector plate, which is connected to the sensor element, formed in a circular arc and adjacent to the outer periphery of the stator ring is arranged. There is a narrow air gap between the outer circumference of the stator ring and the collector plate, so that a relative rotational movement between the stator ring and the collector plate is possible. Due to the arrangement of the arcuate collector plate on the outer circumference of the stator ring meet lower requirements for the positioning accuracy of the torque sensor device during assembly and in particular with regard to the relative arrangement between the stator and the collector plate. The axial relative position between the stator ring and the collector plate can be associated with a higher tolerance without significant limitation of the measurement accuracy.

Der Statorring kann im radial außenliegenden Abschnitt axial abgekröpft sein, insbesondere gegenüber der Ebene des Statorrings in einem 90°-Winkel umgebogen sein, wodurch die radial außen liegende Mantelfläche streifenförmig ausgeführt ist, die mit dem Sammlerblech zusammenwirkt. Aufgrund der streifenförmigen Mantelfläche des Statorrings erhält man eine größere Fläche am Statorring zum Leiten des Magnetfelds. The stator can be axially bent in the radially outer portion, in particular be bent over the plane of the stator at a 90 ° angle, whereby the radially outer lateral surface is designed strip-shaped, which cooperates with the collector plate. Due to the strip-shaped lateral surface of the stator ring, a larger area is obtained on the stator ring for conducting the magnetic field.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung liegt das Sammlerblech ausschließlich am Außenumfang des Statorringes, ohne den Statorring axial an einer Seite zu übergreifen. Aufgrund der kreisbogenförmigen Ausführung des Sammlerblechs und der konzentrischen Anordnung des Sammlerblechs zum Außenumfang des Statorrings besteht über die Länge des Sammlerblechs – in Umfangsrichtung gesehen – ein konstanter radialer Abstand zum Außenumfang des Statorrings, was das Weiterleiten des Magnetfeldes vom Statorring zum Sammlerblech bis zum Sensorelement unterstützt und verbessert. According to an expedient embodiment, the collector plate is located exclusively on the outer circumference of the stator ring, without overlapping the stator ring axially on one side. Due to the circular arc-shaped design of the collector plate and the concentric arrangement of the collector plate to the outer circumference of the stator is over the length of the collector plate - seen in the circumferential direction - a constant radial distance to the outer circumference of the stator ring, which is the forwarding of Supported and improved magnetic field from the stator to the collector plate to the sensor element.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind zwei parallele Statorringe vorgesehen, denen jeweils ein kreisbogenförmiges und konzentrisch zum Außenumfang des Statorrings angeordnetes Sammlerblech zugeordnet ist. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, zwei Sensorelemente vorzusehen, welche insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet zueinander, jedoch axial in gleicher Höhe angeordnet sind. Das Sammlerblech bzw. die Sammlerbleche sind vorzugsweise mit beiden Sensorelementen verbunden. Beide Statorringe können im radial außenliegenden Abschnitt axial abgekröpft sein, insbesondere in axial entgegengesetzte Richtungen. According to a further advantageous embodiment, two parallel stator rings are provided, each of which is assigned a circular arc-shaped and concentric with the outer periphery of the stator ring arranged collector plate. Furthermore, it may be advantageous to provide two sensor elements, which are spaced apart in particular in the circumferential direction, but are arranged axially at the same height. The collector plate or collector plates are preferably connected to both sensor elements. Both stator rings can be bent axially in the radially outer portion, in particular in axially opposite directions.

Am Sensorelement bzw. den Sensorelementen kann eine Platine mit elektronischen Bauteilen angeordnet sein, um die sensierten Daten auszuwerten und aus der Lenkwinkeländerung zwischen den beiden Wellenabschnitten das wirksame Drehmoment zu ermitteln. Sammlerblech, Sensorelement und Platine bilden eine zusammengehörende Einheit, die gegebenenfalls in einem Trägerelement aufgenommen sein kann, beispielsweise einem Kunststoff-Trägerelement, welches zum Beispiel im Spritzgießverfahren hergestellt werden kann. A circuit board with electronic components can be arranged on the sensor element or the sensor elements in order to evaluate the sensed data and to determine the effective torque from the change in the steering angle between the two shaft sections. Collector plate, sensor element and board form a coherent unit, which may optionally be included in a carrier element, for example a plastic carrier element, which can be produced for example by injection molding.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung erstreckt sich das Sammlerblech über ein Winkelsegment kleiner als 45°, insbesondere 30°. According to a further expedient embodiment, the collector plate extends over an angular segment smaller than 45 °, in particular 30 °.

Die Drehmomentsensoreinrichtung kann mit einem Gehäusetopf versehen sein, der zur Aufnahme des Sensorelementes dient und insbesondere mit einem Lenkgehäuse verbunden, jedoch als separates Bauteil ausgeführt ist. Der Gehäusetopf ist von einem Deckel verschließbar. Gehäusetopf und Deckel weisen zweckmäßigerweise jeweils eine Ausnehmung für die Lenkwelle bzw. einen der Lenkwellenabschnitte auf. Auch der bzw. die Statorringe sind zweckmäßigerweise um einen Lenkwellenabschnitt gelegt. Das Sensorelement der Drehmomentsensoreinrichtung ist entweder im Gehäusetopf aufgenommen oder befindet sich an der Innenseite des Deckels, mit dem der Gehäusetopf verschließbar ist. Soweit das Sensorelement mit dem Sammlerblech und der Platine eine Einheit bildet, insbesondere in Verbindung mit dem Trägerelement, ist diese Einheit insgesamt in den Gehäusetopf eingesetzt bzw. an der Deckelinnenseite befestigt. Zur Montage kann die Einheit entweder radial über eine Öffnung in den Gehäusetopf eingeführt oder axial in den Gehäusetopf eingesetzt werden. The torque sensor device may be provided with a housing pot, which serves to receive the sensor element and in particular connected to a steering housing, but is designed as a separate component. The housing pot can be closed by a lid. Housing pot and lid expediently each have a recess for the steering shaft or one of the steering shaft sections. Also, the stator or the rings are suitably placed around a steering shaft section. The sensor element of the torque sensor device is either received in the housing pot or is located on the inside of the lid, with which the housing pot can be closed. As far as the sensor element with the collector plate and the circuit board forms a unit, in particular in conjunction with the carrier element, this unit is used in total in the housing pot or attached to the inside of the cover. For assembly, the unit can either be introduced radially through an opening in the housing pot or inserted axially into the housing pot.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einem Fahrzeug, 1 a schematic representation of a steering system in a vehicle,

2 eine Baueinheit einer Drehmomentsensoreinrichtung für das Lenksystem zum Ermitteln des in der Lenkwelle wirkenden Drehmomentes, mit zwei Sensorelementen, zwei Sammlerblechen und einer Elektronikplatine, 2 a structural unit of a torque sensor device for the steering system for determining the torque acting in the steering shaft, with two sensor elements, two collector plates and an electronic circuit board,

3 die Drehmomentsensoreinrichtung mit der Baueinheit, welche die Sensorelemente umfasst, sowie zwei Statorringen, welche Magnetfeldlinien eines Magneten zu den Sammlerblechen leiten, 3 the torque sensor device with the structural unit, which comprises the sensor elements, and two stator rings, which conduct magnetic field lines of a magnet to the collector plates,

4 eine Schnittdarstellung der Drehmomentsensoreinrichtung, 4 a sectional view of the torque sensor device,

5 ein Kunststoff-Trägerelement zur Aufnahme der Baueinheit, bestehend aus Sensorelementen, Sammlerblechen und Elektronikplatine, 5 a plastic carrier element for receiving the assembly, consisting of sensor elements, collector plates and electronic circuit board,

6 in perspektivischer Darstellung die Lenkwelle des Lenksystems mit einem Gehäusetopf zur Aufnahme der Drehmomentsensoreinrichtung, 6 in a perspective view the steering shaft of the steering system with a housing pot for receiving the torque sensor device,

7 der Gehäusetopf der Drehmomentsensoreinrichtung mit aufgesetztem Deckel, 7 the housing pot of the torque sensor device with attached cover,

8 einen Schnitt längs durch die Drehmomentsensoreinrichtung im montierten Zustand, 8th a section along the torque sensor device in the assembled state,

9 einen montierten Gehäusetopf der Drehmomentsensoreinrichtung in einer weiteren Ausführung, bei der das Sensorelement radial einsetzbar ist, 9 a mounted housing pot of the torque sensor device in a further embodiment in which the sensor element is radially insertable,

10 einen Schnitt längs durch die Ausführung gemäß 9, 10 a section along the execution according to 9 .

11 in perspektivischer Ansicht eine Drehmomentsensoreinrichtung in einer weiteren Ausführung. 11 in a perspective view of a torque sensor device in a further embodiment.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In 1 ist ein Lenksystem 1 in einem Fahrzeug dargestellt, mit einem Lenkrad 2, einer Lenkwelle 3, einem Lenkgetriebe 4 und einem Lenkgestänge 5 zum Lenken der Vorderräder 6. Das Lenksystem 1 ist mit einer elektrischen Servoeinrichtung 7 (Electric Power Steering – EPS) ausgestattet, die einen elektrischen Servomotor umfasst. Die Servoeinrichtung 7 erzeugt ein die Lenkbewegung des Fahrers unterstützendes Drehmoment. Bei einer Lenkbewegung gibt der Fahrer über das Lenkrad 2 einen Lenkradwinkel δ_L vor, der über das Lenkgetriebe 4 und das Lenkgestänge 5 in einen Radlenkwinkel δ_V an den lenkbaren Vorderrädern 6 umgesetzt wird. In 1 is a steering system 1 shown in a vehicle, with a steering wheel 2 , a steering shaft 3 a steering gear 4 and a steering linkage 5 for steering the front wheels 6 , The steering system 1 is with an electric servo 7 (Electric Power Steering - EPS), which includes an electric servomotor. The servo device 7 generates a torque assisting the steering movement of the driver. In a steering movement, the driver gives over the steering wheel 2 a steering wheel angle δ _L before, via the steering gear 4 and the steering linkage 5 in a wheel steering angle δ _V at the steerable front wheels 6 is implemented.

In die Lenkwelle 3 ist eine Drehmomentsensoreinrichtung 7 integriert, die dazu dient, die Höhe des Lenkmomentes zu ermitteln, welches der Fahrer bei Betätigung des Lenkrades 2 vorgibt. Die Drehmomentsensoreinrichtung 7 weist zwischen zwei Wellenabschnitten der Lenkwelle, beispielsweise einem Drehstab sowie einem weiteren Abschnitt der Lenkwelle einen Signalgeber sowie einen Signalempfänger auf, so dass der Relativ-Verdrehwinkel zwischen den Wellenabschnitten gemessen und daraus das aktuelle Lenkmoment bestimmt werden kann. Der Signalgeber ist vorzugsweise als ein Magnet ausgebildet, der Signalempfänger ein das Magnetfeld registrierender Sensor, beispielsweise ein MR-Sensor oder ein Hall-Sensor. In the steering shaft 3 is a torque sensor device 7 integrated, which serves to determine the amount of steering torque, which the driver when operating the steering wheel 2 pretends. The torque sensor device 7 has between two shaft portions of the steering shaft, such as a torsion bar and another portion of the steering shaft, a signal generator and a signal receiver, so that the relative angle of rotation between the shaft sections measured and from the current steering torque can be determined. The signal generator is preferably designed as a magnet, the signal receiver is a magnetic field registering sensor, for example an MR sensor or a Hall sensor.

In 2 ist eine Empfängereinheit 8, in den 3 und 4 die Drehmomentsensoreinrichtung 7 einschließlich der Empfängereinheit 8 dargestellt. Die Empfängereinheit 8 umfasst zwei Sensorelemente 9, vorzugsweise Hall-Sensoren, zwei Sammlerbleche 10 aus weichmagnetischem Material und eine Elektronikplatine 11, an der die Sensorelemente 9 angeordnet sind. Über die Elektronikplatine werden die sensorisch ermittelten Daten ausgewertet. Die Sammlerbleche 10 aus weichmagnetischem Material leiten das Magnetfeld, welches von einem Magneten 12 der Drehmomentsensoreinrichtung 7 generiert wird, zu den Sensorelementen 9. In 2 is a receiver unit 8th , in the 3 and 4 the torque sensor device 7 including the receiver unit 8th shown. The receiver unit 8th includes two sensor elements 9 , preferably Hall sensors, two collector plates 10 made of soft magnetic material and an electronic board 11 at which the sensor elements 9 are arranged. The sensory data is evaluated via the electronic board. The collector plates 10 made of soft magnetic material conduct the magnetic field, which from a magnet 12 the torque sensor device 7 is generated to the sensor elements 9 ,

Die Drehmomentsensoreinrichtung 7 umfasst neben der Empfängereinheit 8 auch die Gebereinheit mit dem Magneten 12 sowie zwei Statorringen 13, die ebenso wie die Sammlerbleche 10 aus weichmagnetischem Material bestehen und in der Lage sind, das vom Magneten 12 generierte Magnetfeld zu leiten. Die Statorringe 13 sind spiegelsymmetrisch sowie koaxial zueinander ausgerichtet und liegen parallel zueinander versetzt. Die Statorringe 13 einschließlich dem Magneten 12 sowie die Empfängereinheit 8 befinden sich auf unterschiedlichen Wellenabschnitten der Lenkwelle und führen im Falle einer Lenkbewegung eine Relativdrehbewegung zueinander aus, welche über die Empfängereinheit 8 sensiert wird und aus der das in der Lenkwelle wirksame Drehmoment ermittelt werden kann. Die Statorringe 13 sind koaxial zu der Lenkwelle angeordnet. The torque sensor device 7 includes next to the receiver unit 8th also the transmitter unit with the magnet 12 as well as two stator rings 13 as well as the collector's plates 10 Made of soft magnetic material and are capable of that of the magnet 12 to conduct generated magnetic field. The stator rings 13 are mirror-symmetrical and coaxially aligned with each other and are offset parallel to each other. The stator rings 13 including the magnet 12 as well as the receiver unit 8th are located on different shaft sections of the steering shaft and perform in the case of a steering movement relative rotational movement of each other, which via the receiver unit 8th is sensed and from which the effective torque in the steering shaft can be determined. The stator rings 13 are arranged coaxially with the steering shaft.

Die beiden Sammlerbleche 10 der Empfängereinheit 8 sind jeweils kreisbogenförmig ausgebildet und konzentrisch zum Außenumfang der Statorringe 13 angeordnet. Die Statorringe 13 weisen einen nach außen umgebogenen Stirnabschnitt 14 auf, der von den kreisbogenförmigen Sammlerblechen 10 übergriffen wird, wobei zwischen dem Außenumfang der Stirnabschnitt 14 und der Innenseite der Sammlerbleche 10 ein schmaler Luftspalt bestehen kann. Möglich ist aber auch ein Kontakt zwischen den Stirnabschnitten 14 und den Sammlerblechen 10, solange eine Relativdrehbewegung zwischen diesen Bauteilen möglich ist. Die Sammlerbleche 10 liegen bündig über den Stirnabschnitten 14 und schließen axial nach außen jeweils mit den Stirnabschnitten 14 ab. In Umfangsrichtung erstrecken sich die Sammlerbleche 10 über ein Winkelsegment von beispielsweise 30°. The two collector plates 10 the receiver unit 8th are each circular arc-shaped and concentric with the outer circumference of the stator rings 13 arranged. The stator rings 13 have an outwardly bent end portion 14 on top of the circular-shaped collector plates 10 is overlapped, wherein between the outer periphery of the front portion 14 and the inside of the collector plates 10 a narrow air gap can exist. But it is also possible a contact between the end sections 14 and the collector plates 10 as long as a relative rotational movement between these components is possible. The collector plates 10 lie flush over the forehead sections 14 and close axially outward with the end portions, respectively 14 from. In the circumferential direction, the collector plates extend 10 over an angular segment of for example 30 °.

Die Statorringe 13 sind im radial außenliegenden Abschnitt axial abgekröpft, insbesondere gegenüber der Ebene des Statorrings in einem 90°-Winkel umgebogen, wodurch die radial außen liegende Mantelfläche streifenförmig ausgeführt ist. Die Sammlerbleche weisen jeweils in Umfangsrichtung verlängerte Abschnitte auf, die zumindest annähernd die gleiche axiale Erstreckung wie die streifenförmigen Mantelflächen der Statorringe aufweisen und konzentrisch sowie mit geringem radialem Abstand zu diesen angeordnet sind. Beide Statorringe 13 sind im radial außenliegenden Abschnitt in Achsrichtung um 90° umgebogen, und zwar in entgegengesetzte Richtungen. Aufgrund der streifenförmigen Mantelfläche des Statorrings erhält man eine größere Fläche am Statorring zum Leiten des Magnetfelds. The stator rings 13 are axially bent in the radially outer portion, in particular bent over the plane of the stator ring in a 90 ° angle, whereby the radially outer lateral surface is designed strip-shaped. The collector plates each have in the circumferential direction of extended portions which have at least approximately the same axial extent as the strip-shaped lateral surfaces of the stator and are arranged concentrically and at a small radial distance from them. Both stator rings 13 are bent in the radially outer portion in the axial direction by 90 °, in opposite directions. Due to the strip-shaped lateral surface of the stator ring, a larger area is obtained on the stator ring for conducting the magnetic field.

In 5 ist ein Trägerelement 15 aus Kunststoff dargestellt, das zur Aufnahme der Empfängereinheit 8 dient. Das Trägerelement 15 kann im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt werden, die Bauteile der Empfängereinheit 8, also die Sensorelemente 9, die Sammlerbleche 10 sowie die Elektronikplatine 11 werden von dem Kunststoffmaterial des Trägerelementes 15 umspritzt. Die Empfängereinheit 8 einschließlich Trägerelement 15 kann als vorgefertigte Einheit in die Drehmomentsensoreinrichtung 7 integriert werden. In 5 is a carrier element 15 made of plastic, intended for receiving the receiver unit 8th serves. The carrier element 15 can be produced by plastic injection molding, the components of the receiver unit 8th So the sensor elements 9 , the collector's plates 10 as well as the electronic board 11 be of the plastic material of the support element 15 molded. The receiver unit 8th including carrier element 15 can be used as a prefabricated unit in the torque sensor device 7 to get integrated.

Die Empfängereinheit 8 einschließlich Trägerelement 15 wird in einen Gehäusetopf 16 der Drehmomentsensoreinrichtung 7 eingesetzt, wobei der Gehäusetopf 16 an einem Lenkgehäuse gehalten bzw. angeordnet ist und die Lenkwelle 3 umgreift. Der Gehäusetopf 16 ist mit einem radialen Steckerschacht 18 versehen, über den die Platine 11 der Empfängereinheit 8 kontaktiert werden kann. The receiver unit 8th including carrier element 15 gets into a housing pot 16 the torque sensor device 7 used, with the housing pot 16 is held or arranged on a steering housing and the steering shaft 3 embraces. The housing pot 16 is with a radial plug bay 18 provided over which the board 11 the receiver unit 8th can be contacted.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 befindet sich die Empfängereinheit 8 im Gehäusetopf 16 und wird axial in den offenen Gehäusetopf 16 eingesetzt, der daraufhin von dem Deckel 17 verschlossen wird. In the embodiment according to the 6 and 7 is the receiver unit 8th in the housing pot 16 and becomes axially in the open housing pot 16 inserted, then from the lid 17 is closed.

Der Gehäusetopf 16 und der Deckel 17 können auch einteilig ausgebildet sein, wobei Gehäusetopf mitsamt Deckel auf eine Grundplatte der Drehmomentsensoreinrichtung 7 aufsetzbar sind, welche auch Träger der Empfängereinheit 8 ist. The housing pot 16 and the lid 17 can also be formed in one piece, wherein housing pot together with cover on a base plate of the torque sensor device 7 can be placed, which also supports the receiver unit 8th is.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind Gehäusetopf 16 und Deckel 17 ebenfalls einteilig ausgebildet. Die Empfängereinheit 8 ist an der Innenseite des Deckels 17 angeordnet. In das Kunststoff-Trägerelement 15, welches Träger der Bauteile der Empfängereinheit 8 ist, kann ein elektrisch leitendes Stanzgitter integriert sein, mit dem eine Flexfolie 19 verbunden ist, beispielsweise mittels Lötens, welche in den Steckerschacht 18 einragt. An die Flexfolie 19, die enthält elektrisch leitende Kabel enthält, kann ein Steckelement angeschlossen werden, das in den Steckerschacht einsteckbar ist. In the embodiment according to 8th are housing pot 16 and lid 17 also formed in one piece. The receiver unit 8th is on the inside of the lid 17 arranged. Into the plastic support element 15 , Which carrier of the components of the receiver unit 8th is an electrically conductive stamped grid can be integrated, with which a flex foil 19 is connected, for example by means of soldering, which in the connector shaft 18 protrudes. To the flex foil 19 containing contains electrically conductive cable, a plug-in element can be connected, which is inserted into the connector slot.

In den 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Gehäusetopf 16 mit einem radialen Stutzen 20 versehen ist, in dessen Öffnung radial die Empfängereinheit 8 einsteckbar ist. Das Trägerelement der Empfängereinheit 8 ist rund bzw. scheibenförmig ausgebildet und in den Stutzen 20 eingesetzt. Das Trägerelement der Empfängereinheit 8 ist mit einem Steckerstutzen 21 versehen, über den die Elektronikplatine elektrisch anschließbar ist. In the 9 and 10 another embodiment is shown in which the housing pot 16 with a radial neck 20 is provided, in the opening radially the receiver unit 8th is pluggable. The carrier element of the receiver unit 8th is round or disc-shaped and in the neck 20 used. The carrier element of the receiver unit 8th is with a connector 21 provided over which the electronic board is electrically connected.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 11 entspricht im Wesentlichen demjenigen nach 9, jedoch mit dem Unterschied, dass in das Trägerelement der Empfängereinheit 8, die radial in den Stutzen 20 im Gehäusetopf 16 einsetzbar ist, ein Kabelschwanz 22 eingebracht ist für die elektrische Kontaktierung der Platine. The embodiment according to 11 essentially corresponds to the one after 9 , but with the difference that in the carrier element of the receiver unit 8th that are radial in the nozzle 20 in the housing pot 16 can be used, a cable tail 22 is introduced for the electrical contacting of the board.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Lenksystem steering system
2 2: Lenkrad steering wheel
3 3: Lenkwelle steering shaft
4 4: Lenkgetriebe steering gear
5 5: Lenkgestänge steering linkage
6 6: Vorderrad front
7 7: Drehmomentsensoreinrichtung Torque sensor device
8 8th: Empfängereinheit receiver unit
9 9: Sensorelement sensor element
10 10: Sammlerblech collector plate
11 11: Elektronikplatine electronic board
12 12: Magnet magnet
13 13: Statorring stator
14 14: Stirnabschnitt front section
15 15: Trägerelement support element
16 16: Gehäusetopf housing pot
17 17: Deckel cover
18 18: Steckerschacht plug shaft
19 19: Flexfolie Flexfolie
20 20: Stutzen Support
21 21: Steckerstutzen plug socket
22 22: Kabelschwanz pigtail

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007022282 A1 [0002]

Claims

Torque sensor device for a steering system ( 1 ), with a rotationally fixed with a shaft portion of the steering shaft ( 3 ) connected magnets ( 12 ), to which a sensor element sitting on a further shaft section ( 9 ), characterized in that the magnet ( 12 ) a concentric to a shaft portion arranged stator ring ( 13 ) is assigned from soft magnetic material, and that with the sensor element ( 9 ) a collector plate ( 10 ) is connected from soft magnetic material, wherein the collector plate ( 10 ) circular arc-shaped and adjacent and concentric with the outer circumference of the stator ring ( 13 ) is arranged.

Torque sensor device according to claim 1, characterized in that two parallel stator rings ( 13 ) are arranged, each of which a circular arc-shaped and concentric with the outer circumference of the stator ring ( 13 ) arranged collector plate ( 10 ) assigned.

Torque sensor device according to claim 1 or 2, characterized in that the collector plate ( 10 ) extends over an angular segment of 30 °.

Torque sensor device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the collector plate ( 10 ) and the sensor element ( 9 ) in a carrier element ( 15 ), which consists in particular of plastic.

Torque sensor device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the torque sensor device ( 7 ) a housing pot ( 16 ) for receiving the sensor element ( 9 ), which is connected to the steering housing, but designed as a separate component, wherein the housing pot ( 16 ) from a lid ( 17 ) is closable.

Torque sensor device according to claim 5, characterized in that the housing pot ( 16 ) and the lid ( 17 ) a recess for a steering shaft ( 3 ) exhibit.

Torque sensor device according to claim 5 or 6, characterized in that the sensor element ( 9 ) on the inside of the lid ( 17 ) is held.

Torque sensor device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the sensor element ( 9 ) radially via an opening in the housing pot ( 16 ) is insertable.

Torque sensor device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the housing pot ( 8th ) of the torque sensor unit ( 7 ) with the steering housing ( 4 ) connected is.

Torque sensor device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the stator ring ( 13 ) is bent axially in the radially outer portion.

Steering system with a torque sensor device ( 7 ) according to one of claims 1 to 10.