DE10336853B4 - Torque sensor assembly for a steering column - Google Patents
Torque sensor assembly for a steering column Download PDFInfo
- Publication number
- DE10336853B4 DE10336853B4 DE10336853.1A DE10336853A DE10336853B4 DE 10336853 B4 DE10336853 B4 DE 10336853B4 DE 10336853 A DE10336853 A DE 10336853A DE 10336853 B4 DE10336853 B4 DE 10336853B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- steering column
- column part
- magnet
- torque sensor
- steering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Steering Controls (AREA)
Abstract
Drehmomentsensoranordnung für eine Lenksäule, umfassend: – ein erstes Lenksäulenteil (1), – ein zweites Lenksäulenteil (3), – ein Drehfederelement (2), welches das erste Lenksäulenteil (1) und das zweite Lenksäulenteil (3) miteinander verbindet, sowie – mindestens einen Magnet (5) und eine Spulenanordnung (6), die dem mindestens einen Magnet (5) gegenüberliegend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der mindestens eine Magnet (5) an dem ersten Lenksäulenteil (1) radial außenseitig angeordnet und axial und radial festgelegt ist, und – die Spulenanordnung (6) an dem zweiten Lenksäulenteil (3) radial außenseitig angeordnet und radial und axial festgelegt ist.A torque sensor assembly for a steering column, comprising: - a first steering column part (1), - a second steering column part (3), - a torsion spring element (2) which connects the first steering column part (1) and the second steering column part (3), and - at least a magnet (5) and a coil arrangement (6) which is arranged opposite to the at least one magnet (5), characterized in that - the at least one magnet (5) is arranged on the first steering column part (1) radially outside and axially and radially is fixed, and - the coil assembly (6) on the second steering column part (3) is arranged radially on the outside and radially and axially fixed.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehmomentsensoranordnung für eine Lenksäule, umfassend ein erstes Lenksäulenteil, ein zweites Lenksäulenteil und ein Drehfederelement, welches das erste Lenksäulenteil und das zweite Lenksäulenteil miteinander verbindet, sowie mindestens einen Magnet und eine Spulenanordnung, die dem mindestens einen Magnet gegenüberliegend angeordnet ist.The invention relates to a torque sensor arrangement for a steering column, comprising a first steering column part, a second steering column part and a torsion spring element, which connects the first steering column part and the second steering column part, and at least one magnet and a coil arrangement, which is arranged opposite to the at least one magnet ,
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Möglichkeiten bekannt, mit denen das Lenkmoment in einer elektromechanischen Lenkung gemessen werden kann. Über das Lenkmoment lässt sich dann mit Hilfe einer Steuereinheit unter Berücksichtigung weiterer Fahrzeugparameter das Ausmaß einer elektrischen Lenkkraftunterstützung einstellen.From the prior art, a variety of ways is already known with which the steering torque can be measured in an electromechanical steering. About the steering torque can then be adjusted with the help of a control unit taking into account further vehicle parameters, the extent of electrical power steering assistance.
Herkömmliche Sensoranordnungen verwenden oftmals optische oder mechanische Messprinzipien. Insbesondere die Dehnungsmesstechnik ist für die Messung von Lenkmomenten im Kraftfahrzeugbau weit verbreitet, da sie im Vergleich zu optischen Messprinzipien weniger anfällig gegen Erschütterungen ist. So ist es bekannt, mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen an Komponenten der Lenksäule wie beispielsweise dem Drehfederelement eine durch das Lenkmoment verursachte Verformung abzugreifen und auszuwerten. Jedoch ist hierbei oftmals eine hohe Empfindlichkeit gegen Fertigungstoleranzen zu beobachten.Conventional sensor arrangements often use optical or mechanical measuring principles. In particular, the strain measurement is widely used for the measurement of steering moments in automotive engineering, as it is less susceptible to shocks compared to optical measuring principles. Thus, it is known, with the help of strain gauges on components of the steering column such as the torsion spring element to tap and evaluate a deformation caused by the steering torque. However, this often results in a high sensitivity to manufacturing tolerances.
Weiterhin ist bekannt, zur Erfassung des Lenkmoments induktive oder magnetische Messprinzipien zu verwenden. In der
Insbesondere offenbart die
Weitere Drehmomentsensoranordnungen für Lenksäulen mit Permanetmagneten, deren Magnetfeld berührungslos durch einen Sensor ausgelesen wird, sind aus
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehmomentsensoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine hohe Robustheit gegen mechanische Toleranzen auszeichnet.Against this background, the invention has for its object to provide a torque sensor arrangement of the type mentioned above, which is characterized by a simple structure and high robustness against mechanical tolerances.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Drehmomentsensoranordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen. To solve this problem, a torque sensor arrangement with the features of claim 1 is proposed.
Hierdurch lässt sich eine Relativbewegung zwischen dem ersten Lenksäulenteil und dem zweiten Lenksäulenteil sehr einfach in ein Messsignal umsetzen. Das gewählte elektromagnetische Messprinzip ist sehr robust, so dass radiale Abstandschwankungen zwischen dem bzw. den Magneten und der bzw. den Spulenanordnungen sich nur marginal auf das Messsignal auswirken, so dass die erfindungsgemäße Drehmomentsensoranordnung gegen Radialabweichungen unempfindlich ist.As a result, a relative movement between the first steering column part and the second steering column part can be converted very easily into a measurement signal. The selected electromagnetic measuring principle is very robust, so that radial distance fluctuations between the magnet (s) and the coil arrangement (s) only marginally affect the measuring signal, so that the inventive torque sensor arrangement is insensitive to radial deviations.
Die Spulenanordnung erfolgt derart, dass diese im Wesentlichen nur auf rotatorische Positionsänderungen des bzw. der Magneten reagiert. Infolgedessen kann bei der Befestigung der Elemente der Sensorik mit größeren Toleranzen gearbeitet werden. Dies bedeutet eine Verminderung des Fertigungs- und Montageaufwands.The coil arrangement is such that it reacts essentially only to rotational position changes of the magnet (s). As a result, it can be worked with greater tolerances in the attachment of the elements of the sensor. This means a reduction of the manufacturing and assembly costs.
Eine redundante Ausführung lässt sich durch die Erhöhung der Anzahl der Wicklungen an der Spulenanordnung sehr einfach verwirklichen.A redundant design can be realized very easily by increasing the number of windings on the coil arrangement.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bleibt die Sensorik aufgrund ihrer kompakten Bauweise auf den Bereich um die Schnittstelle zwischen dem ersten Lenksäulenteil und dem zweiten Lenksäulenteil beschränkt.According to an advantageous embodiment, the sensors remain limited due to their compact design to the area around the interface between the first steering column part and the second steering column part.
Dabei können sowohl für den bzw. die Magneten sowie eine oder mehrere Spulenanordnungen jeweils eigene Träger vorgesehen werden, mit denen das jeweilige Ensemble am ersten bzw. zweiten Lenksäulenteil befestigt wird.In this case, separate carriers can be provided both for the magnet (s) and one or more coil arrangements, with which the respective ensemble is fastened to the first or second steering column part.
Bevorzugt arbeiten der Magnet und die Spulenanordnung nach dem Prinzip eines PLCD-Sensors (PLCD = permanent linear magnet contactless displacement). Dieses Messprinzip zeichnet sich durch eine besonders hohe Robustheit aus. Positionsfehler beim Verbau können durch Trimmen beseitigt werden. Preferably, the magnet and the coil arrangement work according to the principle of a PLCD sensor (PLCD = permanent linear magnet contactless displacement). This measuring principle is characterized by a particularly high robustness. Position errors during installation can be eliminated by trimming.
Prinzipiell kann die Übertragung der Messsignale drahtlos erfolgen. Es jedoch auch möglich, bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Signalübertragung eine Wickelfeder einzusetzen. Dabei kann der PLCD-Sensor radial innerhalb der Wickelfeder angeordnet werden, wodurch Bauraum eingespart und das Handling der Bauteile vereinfacht wird.In principle, the transmission of the measurement signals can be wireless. However, it is also possible in the inventive arrangement for Signal transmission to use a coil spring. In this case, the PLCD sensor can be arranged radially inside the coil spring, whereby space is saved and the handling of the components is simplified.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.Further, advantageous embodiments of the invention are specified in the patent claims.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to a preferred embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Drehmomentsensoranordnung für eine Lenksäule einer elektromechanischen Lenkung eines Kraftfahrzeugs. Über die Drehmomentsensoranordnung wird ein fahrerseitig eingebrachtes Lenkmoment erfasst und einer Steuereinrichtung zugeführt, welche im Verbund mit weiteren Fahrzeugparametern das Ausmaß einer elektrischen Lenkunterstützung ermittelt.The exemplary embodiment shows a torque sensor arrangement for a steering column of an electromechanical steering system of a motor vehicle. By means of the torque sensor arrangement, a steering torque introduced by the driver is detected and fed to a control device which, in combination with other vehicle parameters, determines the extent of electrical steering assistance.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drehmomentsensoranordnung im Bereich des Anschlusses der Lenksäule an ein Lenkgetriebe angeordnet, so dass diese im Lenkgetriebegehäuse aufgenommen werden kann. Jedoch ist eine Platzierung an einer anderen Stelle der Lenksäule ebenfalls möglich.In the embodiment shown here, the torque sensor arrangement is arranged in the region of the connection of the steering column to a steering gear, so that it can be accommodated in the steering gear housing. However, placement at another location of the steering column is also possible.
Die Drehmomentsensoranordnung umfasst ein erstes Lenksäulenteil
Liegt an der Lenksäule ein Lenkmoment an, so kann die Relativbewegung zwischen dem ersten Lenksäulenteil
Dabei arbeiten der bzw. die Magnete
Wie
Das Sensormodul
Die verhältnismäßig dünnwandige Koppelhülse
Die vorstehend erläuterte Drehmomentsensoranordnung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine einfache Montage aus. Sie ist darüber hinaus unempfindlich gegen mechanische Toleranzen. The above-described torque sensor arrangement is characterized by a simple structure and a simple assembly. It is also insensitive to mechanical tolerances.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise in kinematischer Umkehr der Anordnung der Spulenanordnung
Auch kann die Festlegung der Koppelhülse
Weitere Abwandlungen im Rahmen der beigefügten Patentansprüche sind möglich. Further modifications within the scope of the appended claims are possible.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erstes Lenksäulenteil first steering column part
- 22
- Drehfederelement Torsion spring element
- 33
- zweites Lenksäulenteil second steering column part
- 4 4
- Lenkungsritzelsteering gear
- 55
- Magnet magnet
- 66
- Spulenanordnung coil assembly
- 77
- Magnethalter magnetic holder
- 88th
- Sensormodul sensor module
- 99
- Wickelfeder Clock spring
- 1010
- Koppelhülse coupling sleeve
- 1111
- Hülsenabschnitt sleeve section
- 1212
- abstehender Abschnitt protruding section
- 1313
- Nut groove
- 1414
- gegenüberliegender Endabschnitt opposite end section
- 1515
- Gewindebolzen threaded bolt
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10336853.1A DE10336853B4 (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Torque sensor assembly for a steering column |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10336853.1A DE10336853B4 (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Torque sensor assembly for a steering column |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10336853A1 DE10336853A1 (en) | 2005-03-10 |
DE10336853B4 true DE10336853B4 (en) | 2015-06-25 |
Family
ID=34177454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10336853.1A Expired - Lifetime DE10336853B4 (en) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | Torque sensor assembly for a steering column |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10336853B4 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006049538B4 (en) * | 2006-10-20 | 2012-05-16 | Volkswagen Ag | Steering gear of a motor vehicle |
DE102008044059A1 (en) * | 2008-11-25 | 2010-05-27 | Zf Lenksysteme Gmbh | Sensor device for torque measurement in steering systems |
DE102012022122A1 (en) | 2012-11-13 | 2013-06-06 | Daimler Ag | Torque sensor assembly for steering column of vehicle, has sensor, signal transmitter coupled with input shaft and another signal transmitter coupled with output shaft |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2150377A (en) * | 1934-10-26 | 1939-03-14 | Siemens Ag | Arrangement for testing the inner work absorbed by materials |
DE1162597B (en) * | 1961-11-29 | 1964-02-06 | Siemens Ag | Arrangement for measuring the torque on shafts |
DE19939046A1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-22 | Volkswagen Ag | Torsion angle sensor |
US6443017B1 (en) * | 1997-11-07 | 2002-09-03 | The Torrington Company | Device for measuring torsional couple on a mechanical element |
EP1271120A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Tyco Electronics AMP GmbH | Torque sensor for electronic power-assisted steering systems |
DE10259082A1 (en) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Unisia Jkc Steering Sys Co Ltd | Electrical power steering equipment and method for it's manufacture, employs torque sensor mounted on steering column |
DE19961884C2 (en) * | 1999-12-20 | 2003-08-21 | Thomas Strothmann | Arrangement for contactless detection of angles of rotation, torques and other, preferably rotational quantities between rotating parts |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4118947A1 (en) * | 1990-08-31 | 1992-03-12 | Bosch Gmbh Robert | POWER STEERING DEVICE FOR A VEHICLE |
JP3521248B2 (en) * | 1995-09-08 | 2004-04-19 | 光洋精工株式会社 | Electric power steering device |
JP3391628B2 (en) * | 1996-04-30 | 2003-03-31 | 三菱電機株式会社 | Control device for electric power steering |
DE19833358C2 (en) * | 1998-07-24 | 2000-09-07 | Mannesmann Vdo Ag | Torque sensor and method for generating a torque-dependent signal |
DE10120016A1 (en) * | 2000-05-10 | 2001-11-29 | Delphi Tech Inc | Steering column position sensor has detector of magnetic field change when transducer wheels move relative to each other producing signal representing relative wheel orientation |
DE10032183B4 (en) * | 2000-07-01 | 2009-01-08 | Daimler Ag | Steering system for a motor vehicle |
DE50207788D1 (en) * | 2001-02-06 | 2006-09-21 | Zf Lenksysteme Gmbh | METHOD FOR POSITIONING CONTROL OF AN ELECTRIC DRIVE AND FOR STEERING A MOTOR VEHICLE WITH A STEER-BY-WIRE STEERING |
DE10144549C1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-01-02 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Arrangement for a motor vehicle comprises a torsion module fixed independently of the steering wheel to the steering spindle of a steering column with one abutment |
-
2003
- 2003-08-11 DE DE10336853.1A patent/DE10336853B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2150377A (en) * | 1934-10-26 | 1939-03-14 | Siemens Ag | Arrangement for testing the inner work absorbed by materials |
DE1162597B (en) * | 1961-11-29 | 1964-02-06 | Siemens Ag | Arrangement for measuring the torque on shafts |
US6443017B1 (en) * | 1997-11-07 | 2002-09-03 | The Torrington Company | Device for measuring torsional couple on a mechanical element |
DE19939046A1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-22 | Volkswagen Ag | Torsion angle sensor |
DE19961884C2 (en) * | 1999-12-20 | 2003-08-21 | Thomas Strothmann | Arrangement for contactless detection of angles of rotation, torques and other, preferably rotational quantities between rotating parts |
EP1271120A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Tyco Electronics AMP GmbH | Torque sensor for electronic power-assisted steering systems |
DE10259082A1 (en) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Unisia Jkc Steering Sys Co Ltd | Electrical power steering equipment and method for it's manufacture, employs torque sensor mounted on steering column |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10336853A1 (en) | 2005-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2090497B1 (en) | Device for determining a torsion angle | |
EP1087884B1 (en) | Electrically assisted power steering system for motor vehicles | |
EP1412603B2 (en) | Gear drive unit with speed measurement | |
DE102007020274B4 (en) | Measuring system for detecting a rotary-linear movement and corresponding rotary linear drive | |
EP2748053B1 (en) | Combined steering torque-steering angle sensor | |
EP2782810B1 (en) | Rotational angle sensor | |
WO2007087914A1 (en) | Actuator, particularly for a motor vehicle parking brake | |
EP1925533B1 (en) | Combined lock angle and torque sensor | |
EP0452556B1 (en) | Sensor for an electric motor-driven steering wheel | |
DE112007002698T5 (en) | Device for detecting the torque transmitted by a shaft | |
DE10230347B4 (en) | Device for determining a steering angle and a torque exerted on a steering shaft | |
DE102019134392B4 (en) | Device for determining the torque and/or the angle of rotation between a first shaft and a second shaft | |
WO2010060851A2 (en) | Sensor device for measuring torque in steering systems | |
EP1917175B1 (en) | Tubular jacket switch module | |
DE60008474T2 (en) | BEARING WITH INTEGRATED ENCODER | |
DE102011055893A1 (en) | Steering system in a vehicle | |
DE10336853B4 (en) | Torque sensor assembly for a steering column | |
EP1688708A2 (en) | Device for determining an absolute rotation angle | |
EP1312534B1 (en) | Steering wheel steering angle determination apparatus | |
DE102011016627B4 (en) | Measuring device and motor vehicle steering with such | |
EP3625522B1 (en) | Multiturn angle measuring device | |
DE102008009290A1 (en) | Sensor unit for detecting relative rotation between input shafts in e.g. steering assistance of vehicle, has outer housing accommodating signal processing device, and including projection protruded in direction of receiver device | |
DE19941101B4 (en) | sensor arrangement | |
WO2015082512A2 (en) | Hydrodynamic machine having a measuring system | |
DE102008063772A1 (en) | Rotation angle sensor for spindle drives of brake booster, for detecting rotational movement or position of body, particularly shaft, is provided with housings, in which sensor element is arranged for detecting rotational movement of magnet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R071 | Expiry of right |