DE2658697A1

DE2658697A1 - Einrichtung zum messen eines drehmomentes in einer welle

Info

Publication number: DE2658697A1
Application number: DE19762658697
Authority: DE
Inventors: Manfred Kremer
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1978-06-29
Also published as: JPS5380285A; DE2658697B2; FR2375588A1; US4173265A; BG39979A3; DE2658697C3; GB1558653A; IT1089647B

Description

^{A SE 12} 13. Dezember 1976

^ TP-St/le B 76/II2

"Einrichtung zum Messen eines Drehmomentes in einer Welle"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen eines Drehmomentes in einer Welle gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Vorzugsweise ist diese Welle die Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, wobei in diesem Falle von der Einrichtung eine Lenkhilfskraft gesteuert wird. Bei einer bekannten Einrichtung * dieser Art ist das Lenkrad mit einem Wellenstummel verbunden, der gegenüber dem übrigen Teil der Lenkwelle relativ vsrdrehbar ist und durch nach jeder Drehrichtung eine Feder abgestützt ist. Bei Zusammendrücken einer der Federn wird jeweils ein der betreffenden Seite zugeordneter Kontakt geschlossen und dadurch ein elektrisches Signal gegeben. Dabei j& jedoch

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nur ein Ein-/Aus-Signal vorgesehen (DT-PS 6l3 383).

Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist das Lenkrad mit der Lenkwelle über vier jeweils tangential angeordnete Kohledruckwiderstände verbunden, so daß die Lenkradkraft über diese Kohledruckwiderstände auf die Lenkwelle übertragen wird. Diese Widerstände geben ein stetiges Signal. Andererseits stellen sie die einzige Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkwelle dar und übertragen alle Kräfte. Eine zusätzliche elastische Abstützung ist nicht vorgesehen. (FR-PS 1 185 576).

Weiterhin ist es bekannt, ein Drehmoment in einer Welle zu messen, indem auf die Oberfläche der Welle Dehnungsmeßstreifen etwa mit Schraubenlinienverlauf aufgeklebt werden, die dann vorzugsweise in einer Brückenschaltung ein elektrisches Signal geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht zu wartende und leicht herzustellende Drehmomentmeßeinrichtung zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Ein derartiger kleiner Magnet und ein Differentialfeldplattenfühler sind sehr billige_/ leicht zu montierende Bauteile. Durch Verformung des elastischen Gliedes unter Wirkung eines Drehmomentes in der Welle wird der Magnet gegenüber dem Differentialfeldplattenfühler verschoben. Das hat die Folge, daß sich das Signal des Differentialfeldplattenfühlers ändert.

Das Signal des Differentialfeldplattenfühlers kann durch bekannte Elemente wie Soh/leifringe von der Welle auf das feststehende Meßorgan übertragen werden. Schleifringe haben den Nachteil, daß durch Verschmutzung oder Korrosion der Kontaktwiderstand sich änderr>icann und dadurch das Signal verfälscht wird. Pur eine Welle, deren Drehbewegung begrenzt ist, wie das bei der Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges bekannt ' ist, wird deshalb gemäß einer zweckmäßigen Weiterausgestaltung des Erfindungsgegenstandes vorgeschlagen, das Signal des Differentialfeldplattenfühlers mittels eines Leiterbandes zu übertragen. Derartige Leiterbänder sind bisher nur bekannt zur Übertragung von elektrischen Signalen von relativ gegeneinander verschiebbaren Bauteilen, beispielsweise von den

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Einschubkassetten von Steuergeräten auf das Gesamtgerät. Pur die Anordnung des Leiterbandes ergeben sich verschiedene zweckmäßige Möglichkeiten, von denen zwei vorteilhafte in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben sind.

Um die beiden Bauteile des Signalgebers, nämlich den Magnet und den Dlfferentialfeldplattenfühler zweckmäßig einander gegenüberliegend anordnen zu können und eine insgesamt zuverlässige Einrichtung zu ehalten, kommt es auch auf eine zweckmäßige Gesamtgestaltung an und in diesem Zusammenhang auch auf die Ausgestaltung des elastischen Gliedes und dessen. Anordnung und das zusätzliche Anordnen von Anschlägen, die dann, wenn der Magnet seine maximal zulässige Verschiebung gegenüber dem Differentiateldplattenfühler erreicht hat, unter der Wirkung der Kraft eine unmittelbare mechanische Verbindung zwischen den beiden Wellenteilen herstellen und , somit die relative Verdrehung der beiden durch das elastische Glied miteinander verbundenen Wellenteile begrenzen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist im Anspruch 5 angegeben.

Als Kunststoff kommt ein elastisches Material der Art in Frage, wie unter der Bezeichnung "Vulkollan" bekannt ist.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Auf der Nabe 1 wird das in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Lenkrad befestigt. Die Nabe 1 besteht aus einem Werkstück mit einem Nabenfortsatzteil 2, das durch einen Verbindungsbolzen mit der Hülse 4 verbunden ist, wobei der Verbindungsbolzen 3 durch entsprechende Bohrungen in dem Nabenfortsatzteil 2 und der Hülse 4 gesteckt'ist. Die Hülse 4 ist durch ein Wälzlager auf dem Lenkwellenteil 6 drehbar gelagert. Eine Muffe 7 aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Polyurethan wie unter der Bezeichnung "Vulkollan" bekannt, ist einerseits mit der Hülse 4, andererseits mit dem Wellenteil 6 verbunden und stellt somit eine elastische Verbindung zwischen der Hülse und dem Wellenteil 6 dar, so daß die Hülse 4 gegenüber dem Wellenteil 6 eine ganz bestimmte Lage einnehmen kann, in der

Verdie Muffe 7 spannungsfrei ist, aber unter Spannung der Muffe relativ verdrehte Lagen gegenüber dem Wellenteil 6 einnehmen kann. In dem Wellenteil 6 ist der Querstift 8 befestigt, der in eine Ausnehmung 9 in der Hülse 4 hineinragt. Die Ausnehmung in der Hülse 4 ist in Umfangsrichtung breiter als der Durchmesser des Stiftes 8, so daß ein Spiel gegeben ist₍ andererseits aber durch den Stift 8 und die Innenwand der Ausnehmung 9 die maximale

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Relativverdrehung zwischen der Hülse 4 und dem Wellenteil 6 begrenzt ist.

Mittels einer Schraube 10 ist an der Hülse 4 eine Halterung 11 befestigt, in der ein Dauermagnet 12 befestigt ist. Dieser liegt einem Dlfferentialfeldplattenfühler 15 gegenüber, der seinerseits auf einer Halterungsplatte lh befestigt ist, die wiederum mit dem Wellenteil 6 verbunden ist. Bei spannungsfreier Lage der Muffe 7 liegt der Dauermagnet 12 genau der Mitte des Differentialfeldplatten fühlers 13 gegenüber. Bei Relativverdrehung zwischen der Hülse 4 und dem Wellenteil 6 infolge Verspannung der Muffe 7 unter Wirkung eines Drehmomentes wird der Dauermagnet 12 gegenüber der Mitte des Differentialfeldplattenfühlers 15 verlagert. Die drei Anschlüsse ^! des Differentialfeldplattenfühlers 15 sind über eine Zwischenverbindung 15 mit einem Leiterband l6 verbunden, dessen drei Anschlüs- . se 17i l8, 19 zu entsprechenden,in der Zeichnung nicht mehr darge- \ stellten Leitungen im Fahrzeug führen, die mit der Steuerung eines ; elektrischen Drehmomentverstärkungsmotors versehen sind. Die Zwischenverbindung 15 besteht zweckmäßig aus einem Teil des Leiter- > bandes 16. Zum Schutz des Leiterbandes l6 ist ein Gehäuse 20 vorgesehen, das mit einem Rahmenteil 22 bzw. einer entsprechenden Wand des Fahrzeuges verbunden ist und dessen Bodenteil 21 eine öffnung aufweist, durch die das Wellenteil 6 hindurchragt. Das Wellenteil 6

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durch einen weiteren Querbolzen 2j5 mit dem Lenksäulenrohr 24 verbunden.

Patentansprüche;

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Claims

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Patentansprüche;

Einrichtung zum Messen eines Drehmomentes in einer Welle, wobei diese geteilt ist und die beiden Teile durchbin elastisches Glied miteinander verbunden sind und zwischen den beiden Teilen ein Geber für ein elektrisches Signal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber aus einem Magnet und aus einem Differentialfeldplattenfühler besteht, wobei jedes dieser beiden Teile an einem Teil der Welle derart befestigt ist, daß bei unbelasteter Welle uer Magnet der.Mitte des'Differentialfeldplattenfühlers gegenüberliegt.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1 für eine Welle, deren Drehbewegung begrenzt ist, vorzugsweise für die Lenk-

welle eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Wellenteil, an den der Differentialfeldplattenfühler angeordnet ist,· ein mit diesem verbundenes, auf der Welle aufwickelbares Leiterband befestigt ist.

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3.) Lenkwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Geradeausfahrtlage des Lenkhandrades das Leiterband völlig abgewickelt ist und bei maximalem Lenkeinschlag in einer der beiden Richtungen das Leiterband zumindest fast völlig aufgewickelt ist.
4,) Lenkwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Geradeausfahrtlage des Lenkhandrades das Leiterband halb abgewickelt ist und bei maximalem Lenkeinschlag in der einen Richtung völlig abge- ■ wickelt ist und bei maximalen Lenkeinschlag in der anderen Richtung zumindest fast völlig aufgewickelt ist.
5.) Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied aus einer Buchse aus einem elastischen Werkstoff wie Gummi oder aus einem Kunststoff besteht, die von einer mit einem Teil der Welle verbundenen Hülse umgeben ist, wobei der Magnet des elektrischen Gebers an dem dem anderen Wellenteil gegenüberliegenden Ende der Hülse befestigt ist und an diesem Ende der Hülse mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist, in die mit einem der

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zulässigen Verdrillung der elastischen Muffe entsprechenden Spiel mindestens ein Anschlagstift (8) eingreift, der an dem anderen Teil (6) der Welle befestigt ist.

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