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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentsensor, der
so beschaffen ist, dass er in einem Servolenksystem verwendet werden
kann, und insbesondere auf einen Drehmomentsensor für Kraftfahrzeuge
mit einer Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit, mit einem
Abstandshalter und mit einer Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit,
die in einem Gehäuse
integriert sind.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Allgemein
wird ein Drehmomentsensor für Kraftfahrzeuge üblicherweise
in einem Servolenksystem verwendet, um die Drehkraft eines Lenkrads
zu verstärken,
wobei er so funktioniert, dass er während der Drehung des Lenkrads
eine verdrehte Bedingung eines Torsionsstabs abtastet. 1 zeigt
eine innere Struktur eines solchen herkömmlichen Drehmomentsensors
für Kraftfahrzeuge.
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Wie
in der Zeichnung veranschaulicht ist, enthält der herkömmliche Drehmomentsensor für ein Kraftfahrzeug
einen Torsionsstab 1c, der so beschaffen ist, dass er konzentrisch
ein unteres Ende einer Antriebswelle 1a und ein oberes
Ende einer Ritzelwelle 1b konzentrisch verbindet, eine
Vielzahl von Detektionsringen 4, 5 und 6,
die mit den Enden der Antriebswelle 1a und der Ritzelwelle 1b gekoppelt sind
und dazwischen liegen, die voneinander beabstandet sind, und ein
Gehäuse 2,
das von der Antriebswelle 1a und von der Ritzelwelle 1b durchdrungen
ist.
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Ein
unteres Ende der Ritzelwelle 1b ist mit einem Rad (nicht
gezeigt) verbunden und ein oberes Ende der Antriebswelle 1a ist
mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden. Somit wird die Ritzelwelle 1b gedreht,
während
der Torsionsstab 1c durch die Drehung des Lenkrads verdreht
wird.
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Die
Vielzahl von Detektionsringen 4, 5 und 6 sind
in den ersten Detektionsring 4 und in den zweiten Detektionsring 5,
die mit der äußeren Oberfläche des
unteren Endes der Antriebswelle 1a gekoppelt sind und um
den gleichen Winkel wie das Lenkrad gedreht werden, und in den dritten
Detektionsring 6, der mit einer äußeren Oberfläche des
oberen Endes der Ritzelwelle 1b gekoppelt ist und im Wesentlichen um
den gleichen Winkel wie das Rad gedreht wird, klassifiziert. Die
unteren Enden des ersten Detektionsrings 4 und des zweiten
Detektionsrings 5 und ein oberes Ende des dritten Detektionsrings 6 sind
an ihren Stirnflächen
in dieser Reihenfolge mit Zahnteilen 4a, 5a und 6a versehen.
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In
dem Gehäuse 2 sind
eine Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 7 und
eine Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 enthalten. Die
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 7 und die
Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 haben
Spulen 7a bzw. 8a, die darin gewickelt sind, und
umgeben die Zahnteile 4a, 5a und 6a, um
durch Wechselwirkung damit einen Magnetkreis zu bilden.
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Die
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 7 umgibt
den ersten Detektionsring 4 und den zweiten Detektionsring 5 und
den Spalt dazwischen, und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 umgibt
den zweiten Detektionsring 5 und den dritten Detektionsring 6 und
den Spalt dazwischen. Zwischen die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 7 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 ist
ein Abstandshalter 9 eingeschoben.
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Mit
einem unteren Teil des Gehäuses 2 ist eine
ringförmige
Anschlagschraube 3 mit einer vorgegebenen Dicke gekoppelt,
um die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 7 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 fest zu
positionieren und zu halten. Die Anschlagschraube 3 ist an
ihrer äußeren Oberfläche mit
einem Außengewinde
versehen, damit sie mit dem Gehäuse 2 in
Eingriff sein kann.
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Wenn
ein Fahrer in einem Kraftfahrzeug, in das der herkömmliche
Drehmomentsensor integriert ist, ein Lenkrad betätigt, wird die Antriebswelle 1a zusammen
mit der Ritzelwelle 1b gedreht. An diesem Punkt wird der
Torsionsstab 1c wegen einer zwischen den Rädern und
einer Straßenoberfläche auftretenden
Reibungskraft verdreht. Das heißt,
ein oberer Teil des Torsionsstabs 1c, der mit einem Lenkrad verbunden
ist, wird stärker
als sein unteres Ende, das mit den Rädern verbunden ist, gedreht.
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Obgleich
der erste Detektionsring 4 und der zweite Detektionsring 5 in
ihren Bereichen, die einander zugewandt sind, nicht geändert werden,
können sich
somit die einander zugewandten Bereiche der Zahnteile des zweiten
Detektionsrings 5 und des dritten Detektionsrings 6 ändern.
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Mit
den sich ändernden
einander zugewandten Bereichen des zweiten Detektionsrings 2 und
des dritten Detektionsrings 6 wird ein Wert der Induktivität der Magnetwiderstands-Detektionseinheit 8 geändert, wodurch
durch Messen des geänderten
Induktionswerts eine Drehungsabweichung detektiert werden kann.
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Da
der herkömmliche
Drehmomentsensor allerdings so konstruiert wird, dass die Temperaturkompensations-Detektionseinheit 7,
der Abstandshalter 9 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 aufeinander
folgend in dem Gehäuse 2 aufgenommen
und daraufhin mittels der Anschlagschraube 3 angezogen
werden müssen,
ist eine Operation für
die Herstellung der Komponenten kompliziert.
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Darüber hinaus
sind die Temperaturkompensations-Detektionseinheit 7, der
Abstandshalter 9 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 so
angeordnet, dass ein ausreichender Raum sichergestellt ist, um ihre
Wärmeausdehnung
wegen einer Temperaturänderung
zu ergänzen,
so dass sie in dem Gehäuse 2 etwas
verlagert werden können. Da
somit die Anfangspositionen der Temperaturkompensations-Detektionseinheit 7 und
dadurch des Abstandshalters 9 und der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 8 geändert werden,
indem sie einer äußeren Schwingung
oder einem Stoß ausgesetzt werden,
kann das auf den Torsionsstab 1c wirkende Drehmoment nicht
genau detektiert werden, was veranlasst, dass die Zuverlässigkeit
der Produkte verschlechtert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der obigen im
Stand der Technik auftretenden Probleme gemacht, wobei eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Drehmomentsensors
für Kraftfahrzeuge ist,
der durch Verbesserung einer Struktur einer Detektionsspuleneinheit
die anfangs hergestellten Positionen der Komponenten sicher aufrecht
erhalten kann, um die Detektion des Drehmoments genau auszuführen.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung einen Drehmomentsensor
für Kraftfahrzeuge
mit einer mit dem Lenkrad verbundenen Antriebswelle, einer über einen
Torsionsstab mit der Antriebwelle verbundenen Ritzelwelle, einer
Vielzahl von auf einander zugewandten Enden der Antriebswelle und
der Ritzelwelle angeordneten Detektionsringen, einem Gehäuse, in
dem sich die Detektionsringe befinden und das von der Antriebswelle
und der Ritzelwelle durchdrungen wird, und Detektionsspuleneinheiten,
die die Verbindungsteile der Detektionsringe umgeben, umfassend:
zwischen einer inneren Oberfläche
des Gehäuses
und einer äußeren Oberfläche der
Detektionsspuleneinheiten zur Verfügung gestellte ringförmigen Rillen;
und in den Rillen mit einem elastischen Material eingegossene und
zur Einfassung der Detektionsspuleneinheiten zu deren Halterung
geeignete Rückhalteelemente.
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Die
Rillen können
an auf den inneren, den äußeren Oberflächen der
Detektionsspuleneinheit entsprechenden Oberflächen des Gehäuses gelegenen
Positionen angeordnet sein.
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Das
Gehäuse
kann mit Einspritzeinlässen versehen
sein, die mit den Rillen kommunizieren, damit das die Rückhalteelemente
bildende Material durch diese Einlässe eingespritzt werden kann.
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Das
Gehäuse
kann mit Durchführungsöffnungen
versehen sein, die dazu bestimmt sind, einen Anschluss von Kabeln
mit den Detektionsspuleneinheiten zu ermöglichen und wobei die Durchführungsöffnungen
mit den Rillen kommunizieren können,
damit das die Rückhalteelemente
bildende Material durch diese Öffnungen
eingespritzt werden kann.
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Die
Rillen können
umlaufend auf den äußeren Oberflächen der
Detektionsspuleneinheit angeordnet sein und das Gehäuse kann
mit Einspritzeinlässen
versehen sein, die mit den Rillen kommunizieren, wenn die Detektionsspuleneinheiten
teilweise hergestellt sind.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden deutlicher verständlich aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, in der:
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1 eine
Querschnittsansicht ist, die einen herkömmlichen Drehmomentsensor für Kraftfahrzeuge
zeigt;
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Drehmomentsensor für Kraftfahrzeuge
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Einzelteilquerschnittsdarstellung ist, die eine innere Struktur
eines Gehäuses
aus 2 zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht ist, die teilweise hergestellte Detektionsspuleneinheiten
der ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht ist, die fertig hergestellte Detektionsspuleneinheiten
der ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
des Kreises "A" aus 5 ist;
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7 eine
Einzelteilquerschnittsdarstellung ist, die eine innere Struktur
eines Gehäuses
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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8 eine
Querschnittsansicht ist, die hergestellte Detektionsspuleneinheiten
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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9 eine
vergrößerte Ansicht
des Kreises "B" aus 8 ist;
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10 eine
Einzelteilquerschnittsdarstellung ist, die eine innere Struktur
eines Gehäuses
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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11 eine
Querschnittsansicht ist, die teilweise hergestellte Detektionsspuleneinheiten
der dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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12 eine
Querschnittsansicht ist, die fertig hergestellte Detektionsspuleneinheiten
der dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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13 eine
vergrößerte Ansicht
des Kreises "C" aus 12 ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird nun Bezug genommen auf die Zeichnung, in der in den verschiedenen
Zeichnungen durchgehend die gleichen Bezugszeichen verwendet sind,
um die gleichen oder ähnliche
Komponenten zu bezeichnen.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Drehmomentsensor gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt ist, enthält der Drehmomentsensor der
Erfindung eine Antriebswelle 10 und eine Ritzelwelle 11 mit
einem konzentrisch dazwischen eingeschobenen Torsionsstab 12,
eine Vielzahl von Detektionsringen 13, 14, 15,
die an einem Teil, der die Antriebswelle 10 und die Ritzelwelle 11 verbindet,
außen
vorgesehen sind, ein Gehäuse 20,
das so beschaffen ist, dass es die Antriebswelle 10 und
die Ritzelwelle 11, von denen es durchdrungen wird, aufnimmt
und das so beschaffen ist, dass es die Vielzahl von Detektionsringen 13, 14 und 15 aufnimmt,
und eine PCB-Einheit 70, die an dem Gehäuse 20 angebracht
ist und die so beschaffen ist, dass sie einen geänderten Wert der Induktivität detektiert
und ein elektrisches Signal, das dem Wert entspricht, an eine Steuereinheit
(nicht gezeigt) sendet.
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Die
Antriebswelle 10 ist mit einem Lenkrad (nicht gezeigt)
eines Kraftfahrzeugs verbunden und wird damit gedreht. Die Ritzelwelle 11 ist
so angeordnet, dass das Gehäuse 20 von
ihr durchdrungen wird, und ist in ihrem unteren Teil mit einem Ritzelzahnrad 11a versehen,
das mit einer Zahnstange (nicht gezeigt) in Eingriff ist, die mit
den Rädern
(nicht gezeigt) verbunden ist. Der Torsionsstab 12 funktioniert
so, dass er die Ritzelwelle 11 und die Antriebswelle 10 konzentrisch
verbindet und die Ritzelwelle 11 und die Antriebswelle 10 zusammen
dreht. Zu diesem Zweck ist der Torsionsstab 12 an seinem
oberen Ende mittels eines parallelen Stifts 12a an der Antriebswelle 10 befestigt
und ist sein unteres Ende in die Ritzelwelle 11 fest eingepasst.
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Die
Vielzahl von Detektionsringen 13, 14 und 15 sind
aus einem magnetischen Material hergestellt und an den Verbindungsteilen
der Antriebswelle 10 und der Ritzelwelle 11 beabstandet
abgeordnet. Unter den Detektionsringen sind der erste Detektionsring 13 und
der zweite Detektionsring 14 einteilig mit dem unteren
Ende der Antriebswelle 10 verbunden und werden damit bewegt
und ist der dritte Detektionsring 15 außen an dem oberen Ende der
Ritzelwelle 11 in der Weise angeordnet, dass er dem zweiten Detektionsring 14 gegenüber liegt.
Die unteren Oberflächen
des ersten und des zweiten Detektionsrings 13 und 14 und
die oberen Oberflächen
des dritten Detektionsrings 15 sind mit Zahnteilen 13a, 14a und 15a versehen.
Jeder der Zahnteile 13a, 14a und 15a ist
aus rechteckigen Vorsprüngen
gebildet, die abwechselnd an den Detektionsringen 13, 14 und 15 angeordnet
sind.
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Das
Gehäuse 20 ist
so geformt, dass es einen zylindrischen Körper aufweist, und weist einen Aufnahmeraum
auf, der nach oben und unten geöffnet
ist. Somit werden dann, wenn das Gehäuse 20, die Antriebswelle 10 und
die Ritzelwelle 11 zusammen so hergestellt werden, dass
die Antriebswelle 10 nach oben aus dem Gehäuse 20 vorsteht
und die Ritzelwelle 11 nach unten aus dem Gehäuse 20 vorsteht,
der erste, der zweite und der dritte Detektionsring 13, 14 und 15 mittig
in dem Aufnahmeraum 22 angeordnet. An diesem Punkt wird
die Antriebswelle 11 über
ein Rollenlager 22 drehbar in dem Gehäuse 20 gehalten.
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3 ist
eine Einzelteilquerschnittsansicht des Gehäuses aus 2.
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Wie
in der Zeichnung veranschaulicht ist, werden in dem Aufnahmeraum
des Gehäuses 20 aufeinander
folgend eine Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
die einen Bereich zwischen dem ersten Detektionsring 13 und
dem zweiten Detektionsring 14 umgibt, und eine Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40,
die einen Bereich zwischen dem zweiten Detektionsring 14 und
dem dritten Detektionsring 15 umgibt, aufeinander folgend
hergestellt. Die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 enthalten Spulenkörper 31 und 41,
um die Spulen 32 und 42 gewickelt sind, und Spulenkörpergehäuse 33 und 43, die
an den Spulenkörpern 31 bzw. 41 eingebaut
sind. Die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 sind in
dem Gehäuse 20 beabstandet so
angeordnet, dass sie mit einem Abstandshalter 50 mit einer
vorgegebenen Dicke dazwischen etwas verlagert sind.
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Die
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 sind über Kabel 71,
die nach außen
verlängert
sind, mit einer PCB-Einheit 70 elektrisch verbunden. Zu
diesem Zweck ist eine zylindrische Oberfläche des Gehäuses 20, an der die PCB-Einheit 70 angebracht
ist, mit einer Durchführungsöffnung 20 gebildet,
damit die Kabel 71 durch sie durchgeführt werden können. Ein
Bezugszeichen "60" gibt eine ringförmige Anschlagschraube
an, die in einem unteren Ende des Gehäuses 20 angezogen ist,
um zu verhindern, dass die Detektionsspuleneinheiten 30 und 40 zurückgezogen
werden.
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In
das Gehäuse 20 sind
Rückhalteelemente 80 (siehe 2)
eingegossen, die unter Verwendung einer Gießvorrichtung aus einem elastischen
Material hergestellt sind, um die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
den Abstandshalter 50 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40,
die aufeinander folgend angeordnet sind, festzuhalten. Anhand der 3 bis 6 wird
nun ausführlich
die Anordnung der Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 beschrieben.
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Anhand
von 3 ist das Gehäuse 20 an seiner
inneren Oberfläche,
d. h. an einer Wandoberfläche
des Aufnahmeraums 21, mit zwei ringförmigen Rillen 23 und 24 gebildet.
Die ringförmigen
Rillen 23 und 24 sind an Positionen vorgesehen,
die unter der Bedingung, dass die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 in dem
Gehäuse 20 teilweise
hergestellt sind, den Mittellinien der äußeren Oberfläche der
Spulenkörpergehäuse 33 und 43 entsprechen.
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Das
heißt,
die obere, erste Rille 23 ist mit einer vorgegebenen Tiefe
an einer Position gebildet, die der Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 entspricht,
und die untere, zweite Rille 24 ist mit einer vorgegebenen
Tiefe an einer Position gebildet, die der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 entspricht.
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Das
Gehäuse 20 ist
an seiner Wandoberfläche
mit zwei Einspritzeinlässen 26 und 27 versehen, damit
geschmolzenes Material zum Bilden der Rückhalteelemente 80 durch
diese Einlässe
eingespritzt werden kann. Die Einspritzeinlässe 26 und 27 sind
an Positionen, die der Durchführungsöffnung 20 entsprechen,
durchlocht. Der obere, erste Einspritzeinlass 26 kommuniziert
mit der ersten Rille 23 und der untere, zweite Einspritzeinlass 27 kommuniziert
mit der zweiten Rille 24.
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Wenn,
wie in 4 gezeigt ist, die Kabel 71 durch die
Durchführungsöffnung 25 durchgeführt worden
sind, nachdem die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
der Abstandshalter 50 und die Magnetwiderstands- Detektionsspuleneinheit 40 nacheinander
teilweise in dem Gehäuse 20 hergestellt
worden sind, ist die Mittellinie der Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 so positioniert,
dass sie mit der ersten Rille 23 zusammenfällt, und
ist die Mittellinie der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 so
positioniert, dass sie mit der zweiten Rille 24 zusammenfällt.
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Unter
dieser Bedingung wird geschmolzenes Material zum Bilden der Rückhalteelemente 80 mit Elastizität mit Gewalt
durch den ersten und durch den zweiten Einspritzeinlass 26 und 27 eingespritzt,
wodurch das geschmolzene Material in die erste und in die zweite
Rille 23 und 24 gefüllt wird, um eine Bandform
zu bilden und, wie in den 5 und 6 gezeigt
ist, eng an den Mittellinienteilen der Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 zu haften.
In der Ausführungsform
können
die Rückhalteelemente 80 aus "SANTOPLENE MOLDER®" hergestellt werden,
das eine Art Gummi ist und eine ausgezeichnete Dämpfungsfähigkeit aufweist. Die ausgehärteten Rückhalteelemente 80 funktionieren
so, dass sie die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 in
radialer Richtung festhalten.
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Das
heißt,
da die elastischen Rückhalteelemente 80 in
der ersten und in der zweiten Rille 23 und 24 aushärten, während sie
an den Außenoberflächen der
aufeinander folgend angeordneten Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 haften, werden
die Komponenten ohne irgendeinen Spalt zwischen der Wandoberfläche des
Aufnahmeraums und den Komponenten in dem Aufnahmeraum 21 festgehalten.
Da die Rückhalteelemente 80 selbst Elastizität aufweisen,
können
die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Widerstandsdetektionsspuleneinheit 40,
wenn sie einer äußeren Schwingung
oder einem äußeren Stoß ausgesetzt
werden, axial und radial etwas verlagert werden. Nachfolgend wird
die Anschlagschraube 60 zum unteren Ende des Gehäuses 20 angezogen,
wodurch zuverlässig
verhindert wird, dass die darin aufgenommenen Komponenten zurückgezogen
werden.
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Es
wird nun eine Operation des Drehmomentsensors gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wenn
zunächst
das Lenkrad durch einen Fahrer unter der Bedingung betätigt wird,
dass ein Kraftfahrzeug, das den Drehmomentsensor der Erfindung aufweist,
fährt,
werden die Kraftfahrzeugräder durch
die Antriebswelle 10, durch den Torsionsstab 12 und
durch die Ritzelwelle 11 in einer gewünschten Richtung gelenkt, wodurch
veranlasst wird, dass eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs geändert wird.
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Wenn
an diesem Punkt auf das Lenkrad eine übermäßige Lenkkraft ausgeübt wird,
ist ein Drehwinkel der Antriebswelle 10, die direkt durch
das Lenkrad gedreht wird, größer als
der der Ritzelwelle 11, die über den Torsionsstab 12 mit
dem Antrieb 10 verbunden ist, wodurch veranlasst wird,
dass der Torsionsstab 12 verdreht wird.
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Somit
werden die Bereiche der Zahnenden 14a und 15a des
zweiten und des dritten Detektionsrings 14 und 15,
die einander zugewandt sind, geändert.
Mit der Änderung
der zugewandten Bereiche wird der Induktivitätswert der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 geändert, wodurch
veranlasst wird, dass eine an die Spule 42 angelegte induzierte
Spannung geändert
wird.
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Die Änderung
der induzierten Spannung wird durch die Änderung des Magnetwiderstands
verursacht und wird durch die PCB-Einheit 70 in die Steuereinheit
(nicht gezeigt) eingegeben. Nachfolgend misst und entscheidet die
Steuereinheit gemäß dem Eingangssignal
die Lenkabweichung und aktiviert daraufhin gemäß der Entscheidung ein Ansteuermittel, um
die Lenkabweichung zu kompensieren.
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Wenn
ein fahrendes Kraftfahrzeug während einer
Operation des Drehmomentsensors einer äußeren Schwingung oder einem äußeren Stoß ausgesetzt
wird, werden die Schwingung oder der Stoß in den elastischen Rückhalteelementen 80 absorbiert.
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Das
heißt,
wenn die Rückhalteelemente 80, die
die Außenoberflächen der
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 eng
umgeben, einer äußeren Schwingung
oder einem äußeren Stoß ausgesetzt
werden, werden sie elastisch verformt, so dass sie eine Dämpfungswirkung
haben. Mit der Dämpfungswirkung
werden die anfangs hergestellten Positionen der Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
des Abstandshalters 50 und der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 50 ohne
ihre axiale und radiale Verlagerung aufrecht erhalten, damit das
auf den Torsionsstab 12 wirkende Drehmoment genau detektiert
werden kann.
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Da
eine Innentemperatur des Gehäuses 20 während einer
Operation des Drehmomentsensors auf eine Temperatur von 125°C steigt,
dehnen sich die Komponenten wegen der Temperaturänderung thermisch aus. Im Fall
einer solchen thermischen Ausdehnung der Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 wird durch
die elastische Verformung der Rückhalteelemente 80 ein
Raum sichergestellt, der ausreicht, um an die thermische Ausdehnung
anzupassen, wodurch eine Beschädigung
an den Komponenten verhindert wird.
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Es
wird nun ein Drehmomentsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Da in der folgenden Beschreibung
eine Konstruktion des Drehmomentsensors gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung bis auf eine Konstruktion, die sich auf die Rillen
bezieht, in die die Rückhalteelemente
eingegossen sind, im Wesentlichen die gleiche wie die der ersten
Ausführungsform
ist, wird eine ausführliche
Beschreibung davon weggelassen und werden zur Bezeichnung der gleichen
oder ähnlicher
Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Anhand
von 7 ist der Drehmomentsensor gemäß der zweiten Ausführungsform
so konstruiert, dass die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
der Abstandshalter 50 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 aufeinander
folgend in das Gehäuse 20 eingeführt sind.
Um die Komponenten an ihrer Stelle zu halten, sind die Detektionsspuleneinheiten 30 und 40 an
ihren äußeren Oberflächen mit
einer ersten und mit einer zweiten Rille 34 bzw. 44 versehen,
wobei die erste und die zweite Rille 34 bzw. 44 mit
elastischen Rückhalteelementen 80 eingepasst
sind (siehe 8).
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Die
erste Rille 34 ist entlang der Mittelinie der äußeren Oberfläche des
Spulenkörpergehäuses 33 der
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 umlaufend
gebildet und die zweite Rille 44 ist entlang der Mittellinie
der äußeren Oberfläche des Spulenkörpergehäuses 43 der
Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 umlaufend
gebildet. Die erste und die zweite Rille 34 und 44 haben eine
Tiefe und eine Breite, die ausreichen, damit eine vorgegebene Menge
geschmolzenes Material zum Bilden der Rückhalteelemente in sie gefüllt werden kann
und aushärtet.
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Wenn
die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
der Abstandshalter 50 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 in dem
Aufnahmeraum 21 des Gehäuses 20 teilweise hergestellt
sind, wird eine Wand des Gehäuses 20 an Positionen,
die der ersten und der zweiten Rille 34 und 44 entsprechen,
mit dem ersten und mit dem zweiten durchlochten Einspritzeinlass 26 und 27 versehen,
damit geschmolzenes Material zum Bilden der Rückhalteelemente 80 durch
diese Einlässe
eingespritzt werden kann.
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Wenn
anschließend
die Kabel 71 durch die Durchführungsöffnung 25 durchgeführt werden,
wird die erste Rille 34, die an einer äußeren Oberfläche der
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 gebildet
ist, mit dem ersten Einspritzeinlass 26 zum Kommunizieren
gebracht und wird die zweite Rille 44 der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 mit
dem zweiten Einspritzeinlass 27 zum Kommunizieren gebracht.
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Nachfolgend
wird geschmolzenes Material zum Bilden der Rückhalteelemente 80 mit
Elastizität durch
den ersten und durch den zweiten Einspritzeinlass 26 und 27 mit
Gewalt eingespritzt. Das geschmolzene Material wird in die erste
und in die zweite Rille 34 und 44 gefüllt und
härtet
daraufhin, während
es an einer Innenoberfläche
des Gehäuses 20 haftet,
allmählich
aus, wodurch die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40, wie in den 8 und 9 gezeigt
ist, an ihrer Stelle gehalten werden können.
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Da
das Material zum Bilden der elastischen Rückhalteelemente 80 an
der inneren Oberfläche des
Gehäuses 20 haftet,
während
es in der ersten und in der zweiten Rille 34 und 44 aushärtet, werden die
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 ohne Spalt
zwischen der inneren Oberfläche
des Gehäuses 20 und
den Komponenten 30 und 40 festgehalten. Anschließend wird
die Anschlagschraube 60 zum unteren Ende des Gehäuses 20 angezogen,
um zu verhindern, dass die in dem Gehäuse 20 aufgenommenen
Komponenten zurückgezogen
werden.
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Wie
im Fall der ersten Ausführungsform
können
die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40, wenn
sie einer äußeren Schwingung
oder einem äußeren Stoß ausgesetzt werden,
axial und radial etwas verlagert werden, da die Rückhalteelemente 80 selbst
Elastizität
aufweisen.
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Da
die Operation des Drehmomentsensors gemäß der zweiten Ausführungsform
im Wesentlichen die gleiche wie die der ersten Ausführungsform ist,
wird eine ausführliche
Beschreibung davon weggelassen.
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Es
wird nun ein Drehmomentsensor gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Da die Konstruktion des
Drehmomentsensors gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung abgesehen von einer Konstruktion, die sich auf das
Einspritzen der Rückhalteelemente
bezieht, im Wesentlichen die gleiche wie die der ersten Ausführungsform
ist, werden in der folgenden Beschreibung zur Bezeichnung der gleichen
oder ähnlicher
Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet und wird eine ausführliche
Beschreibung davon weggelassen.
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Anhand
von 10 sind in dem Drehmomentsensor gemäß der dritten
Ausführungsform ebenfalls
die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
der Abstandshalter 50 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 aufgenommen.
Um die Komponenten an ihrer Stelle zu halten, ist der Drehmomentsensor
mit der ersten und mit der zweiten bandförmigen Rille 23 und 24, die
an der inneren Oberfläche
des Gehäuses 20,
d. h. an der Wand des Aufnahmeraums 21, gebildet sind,
und mit den Rückhalteelementen 80,
die mittels einer Gießvorrichtung
in die erste und in die zweite Rille 23 und 24 eingegossen
sind, versehen.
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Die
erste Rille 23 ist entlang der Mittellinie der äußeren Oberfläche des
Spulenkörpergehäuses 33 der
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 umlaufend
gebildet und die zweite Rille 24 ist entlang der Mittellinie
der äußeren Oberfläche des Spulenkörpergehäuses 43 der
Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 umlaufend
gebildet. Die erste und die zweite Rille 23 und 24 kommunizieren
mit dem oberen bzw. mit dem unteren Teil der Durchführungsöffnung 25,
damit die Kabel 71 durch sie durchgeführt werden können. Das
heißt, die
erste und die zweite Rille 23 und 24 kommunizieren
durch die Durchführungsöffnung 25 miteinander.
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Wenn
die Kabel 71, wie in 11 gezeigt
ist, durch die Durchführungsöffnung 25 durchgeführt worden
sind, nachdem die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30,
der Abstandshalter 50 und die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 teilweise
aufeinander folgend hergestellt worden sind, kann die Mittellinie
der äußeren Oberfläche der
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 mit
der ersten Rille 23 zusammenfallen und kann die Mittellinie
der äußeren Oberfläche der
Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 mit der zweiten
Rille 24 zusammenfallen.
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Unter
dieser Bedingung wird geschmolzenes Material zum Bilden der Rückhalteelemente 80 mit Elastizität mit Gewalt
durch die Durchführungsöffnung 25 eingespritzt.
Das geschmolzene Material wird in die erste und in die zweite Rille 23 und 24 gefüllt und
härtet
daraufhin, während
es an den äußeren Oberflächen der
Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
der Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 haftet,
allmählich aus,
um sie, wie in den 12 und 13 gezeigt ist,
radial zu halten.
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Im
Ergebnis werden die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspuleneinheit 40 ohne irgendeinen
Spalt dazwischen mittels der elastischen Rückhalteelemente 80 in
dem Gehäuse 20 gehalten. Nachfolgend
wird die Anschlagschraube 60 zu dem Gehäuse 20 angezogen,
um zu verhindern, dass die in dem Gehäuse 20 aufgenommenen
Komponenten zurückgezogen
werden.
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Da
die Operation des Drehmomentsensors gemäß der dritten Ausführungsform
im Wesentlichen ebenfalls dieselbe wie die der ersten Ausführungsform
ist, wird eine ausführliche
Beschreibung davon weggelassen.
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Obgleich
der Drehmomentsensor der Erfindung in den oben beschriebenen Ausführungsformen in
der Weise beschrieben worden ist, dass er die darin angezogene Anschlagschraube 60 aufweist,
können
die Temperaturkompensations-Detektionsspuleneinheit 30 und
die Magnetwiderstands-Detektionsspule 40 auch nur mittels
der Rückhalteelemente 80 axial
und radial gehalten werden. Somit kann das Zurückziehen der Komponenten verhindert
werden, obgleich die Anschlagschraube 60 nicht angewendet wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, schafft die vorliegende Erfindung einen
Drehmomentsensor für
ein Kraftfahrzeug, in dem zwischen einer inneren Oberfläche eines
Gehäuses
und jeder der Detektionsspuleneinheiten durch einen Gießprozess
Rückhalteelemente,
die aus einem elastischen Material mit ausgezeichneter Dämpfungsfähigkeit
hergestellt sind, eingeschoben sind, damit die in dem Gehäuse aufgenommenen
Komponenten festgehalten werden können. Obgleich sie einer äußeren Schwingung
oder einem äußeren Stoß ausgesetzt
werden, kann die äußere Wirkung
somit durch die Dämpfungsfähigkeit der
Rückhalteelemente
absorbiert werden. Obgleich sich die Komponenten in dem Gehäuse wegen
einer Temperaturänderung
thermisch ausdehnen, werden darüber
hinaus die Rückhalteelemente
elastisch verformt, um an die Volumenzunahme durch die thermische
Ausdehnung anzupassen. Da auf diese Weise die hergestellten Positionen
der Komponenten ohne axiale und radiale Verlagerung sicher aufrechterhalten
werden können,
ist es möglich,
das auf den Torsionsstab wirkende Drehmoment genau zu detektieren.
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Obgleich
für Veranschaulichungszwecke
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist für den Fachmann auf
dem Gebiet klar, dass verschiedenen Änderungen, Hinzufügungen und
Ersetzungen möglich
sind, ohne von dem wie in den beigefügten Ansprüchen offenbarten Umfang der
Erfindung abzuweichen.