DE69920175T2

DE69920175T2 - Lenkradskelett mit angesetztem oder integriertem drehmomentsensor für eine fahrzeuglenkung

Info

Publication number: DE69920175T2
Application number: DE69920175T
Authority: DE
Inventors: Christophe Nicot
Original assignee: Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
Current assignee: NTN SNR Roulements SA
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: WO1999039962A1; DE69920175D1; BR9909749A; AU2170899A; EP1053160B1; FR2774348B1; EP1053160A1; JP2002502757A; FR2774348A1; AU762325B2; US6402196B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den technischen Bereich der Kraftfahrzeugeinschlaglenkräder.
Die Erfindung betrifft insbesondere dynamometrische Lenkräder.
Unter Lenkrad oder Einschlaglenkrad ist ein mit Lenkrädern verbundenes und vom Fahrer zum Lenken des Fahrzeugs benutztes manuelles Steuerorgan zu verstehen.
Üblicherweise ist das Lenkrad mit den Lenkrädern durch eine Lenksäule verbunden, das heißt, einem röhrenförmigen, an der Karosserie unter dem Armaturenbrett befestigten Element, das die mit dem Lenkrad verbundene Antriebswelle führt und stützt.
Diese Lenksäule wird einem Lenkgehäuse zugeordnet, zum Beispiel einer die kreisförmige Bewegung des Lenkrades in eine winkelförmige Verschiebung der hängenden Pleuelstange, die das Einschlagen der Räder hervorruft, umwandelnde Zahnstange.
Die Erfindung betrifft ebenfalls in die Lenkvorrichtung integrierte Lenkräder, in denen die Räder nicht durch eine Serie mechanischer Elemente mit dem Lenkrad verbunden sind.
Lenkräder werden üblicherweise aus einem wenigstens durch einen Verbindungsarm mit einem mit einer mit der Lenkwelle zusammenwirkenden Anlagefläche verbundenen torischen Radkranz gebildet.
Mann kann zum Beispiel auf die nachstehenden Patentschriften Bezug nehmen: EP-726 185, EP-691 254, EP-504 963, EP-412 605, EP-465 296, EP-390 001, EP-368 386, EP-329 542, EP-309 316, FR-2 679 859, FR-2 674 207, FR-2 662 132, FR-2 664 223, FR-2 620 996.
Lenkräder dienen häufig als Träger für Komfort- oder Sicherheitsausrüstungen, ohne funktionale Verbindung mit der Lenksäule.
Dies ist zum Beispiel der Fall bei einen Träger für Sicherheitsairbags bildenden Lenkrädern.
Unter Sicherheitsairbag ist eine aus einer elastischen beim Aufprall durch ein Explosionssystem aufgeblasenen Hülle gebildete passive Festhaltevorrichtung, so dass vor dem Fahrer ein auszufüllender Raum entsteht, zu verstehen.
Lenkräder mit integriertem Airbag umfassen üblicherweise einen aus einem Radkranz und Verbindungsarmen mit einer hohlen Auflagefläche gebildeten Körper, in der eine zentrale Airbagträgerauflagefläche untergebracht wird.
Man kann zum Beispiel auf die folgenden Patentschriften Bezug nehmen: EP-728 652, EP-788 935, FR-2 718 699, FR-2 716 857, FR-2 709 461.
Anderes Zubehör als Airbags werden häufig im Hohlraum der Lenkräder integriert oder untergebracht: Warnmelder, Leuchtanzeigen, usw., wobei dieses Zubehör keine funktionale Verbindung mit dem Lenkrad hat und die Struktur nicht grundlegend ändert.
Man kann zum Beispiel auf die folgenden Patentschriften Bezug nehmen: EP-744 329, EP-668 205, EP-647 540, WO-96/255 28, WO-94/112 30, FR-2 681 570, FR-2 633 239, FR-2 633 237.
Die Patentschrift EP-442 091A beschreibt eine Messanlage des Rotationswinkels oder des Moments eines rotierenden oder festen Elements einer Maschine mit einem Verdrehungselement in Radform mit mit mehreren Messelementen verbundenen Strahlen, wobei wenigstens ein Strahl des Strahlenrades durchgeschnitten ist, damit die Teile des Strahls oder der Strahlen bei der Verschiebung einer vorbestimmten Flexion der anderen Strahlen gegeneinander angewendet werden. Die Messvorrichtung setzt Foucaultstrom um.
Diese Patentschrift legt insbesondere die folgenden Merkmale der im Anspruch 1 definierten Messmittel offen:

– einen ersten äußeren verschiebbaren Ring;
– einen zweiten äußeren, deutlich nicht beanspruchten, beabstandet vom äußeren verschiebbaren Ring platzierten Ring;
– einen inneren, fest in Rotation mit der Welle, auf der das zu messende Moment angewendet wird, verbundenen Ring, wobei der äußere verschiebbare Ring geeignet ist, steif fest mit dem Antriebselement der Welle verbunden zu werden, wobei der äußere verschiebbare Ring durch wenigstens ein elastisch verformbares Mittel mit dem inneren Ring verbunden ist;
– wobei der deutlich nicht beanspruchte äußere Ring mit dem inneren Ring durch wenigstens ein deutlich nicht beanspruchtes Mittel verbunden wird; und
– einen Sensor mit Messmitteln der kleinen Verschiebungen relativ zum äußeren, im Verhältnis zum äußeren, deutlich nicht beanspruchten Ring verschiebbaren Ring, wenn ein Moment über das Antriebselement auf die Welle angewendet wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkradstruktur mit Instrumenten, wobei der in die Struktur oder Umhüllung des Lenkrades integrierte oder darin angesetzte Sensor ein Drehmomentsensor oder Drehmomentmesser ist.
Zu diesem Zweck umfasst die erfindungsgemäße Lenkradumhüllung die im Anspruch 1 definierten Merkmale.
Die Messmittel der auf die Lenkwelle durch die Betätigung des Lenkrades angewendeten Beanspruchungen umfassen wenigstens einen Drehmomentsensor.
In einem Ausführungsmodus ist die Lenkwelle ein Element einer die Räder mit dem Lenkrad mechanisch verbindenden Lenksäule.
In einem anderen Ausführungsmodus ist die Lenkwelle eine Hauptwelle einer entkoppelten Lenkvorrichtung.
Gemäß einem Merkmal ist das Messmittel der auf die Lenkwelle durch die Betätigung des Lenkrades angewendeten Beanspruchungen ein Sensor kleiner Verschiebungen.
Die Umhüllung umfasst einen ringförmigen Radkranz und wenigstens einen den Radkranz mit dem Messmittel der Beanspruchungen verbindenden Arm.
Die Umhüllung umfasst wenigstens einen ergonomischen Greifgriff des Lenkrades.
Der Griff wird durch Festklemmorgane an der Peripherie des Lenkrades oder auf einem der Arme des Lenkrades befestigt.
Der Griff trägt Organsteuermittel des Fahrzeugs.
Der Radkranz umfasst wenigstens zwei deutlich komplementäre Röhren mit ringförmigem Abschnitt, wobei jede Röhre einen Abschnitt des Radkranzes und wenigstens einen radial gekrümmten, wenigstens einen Teil eines Arms der Umhüllung bildenden Endteil umfasst.
Die radialen Arme sind mit dem Radkranz verbunden, wobei der Endteil eines oder jedes Armes in einem Ausführungsmodus in einer entsprechenden Öffnung des Radkranzes eingefügt ist.
In einem anderen Ausführungsmodus sind der radiale Arm oder die radialen Arme aus bombiertem Blech, wobei der Endteil eines oder jeden Arms auf dem Radkreuz aufgerollt und mit diesem verschweißt ist.
Die Umhüllung umfasst Zusammenbaumittel einer Vorrichtung mit Sicherheitsairbag.
Als Variante umfasst die Umhüllung Zusammenbaumittel entweder mit einem in einer Polsterung ummantelten Einsatz, wobei ein Mechanismus mit Sicherheitsmittel in der Polsterung ummantelt ist, oder mit einer die Greifmittel des Lenkrads mit der Lenkwelle verbindenden Platte.
Der Drehmomentsensor umfasst:

– einen ersten äußeren verschiebbaren Ring;
– einen zweiten äußeren, deutlich nicht beanspruchten, beabstandet vom äußeren, verschiebbaren Ring platzierten Ring;
– einen inneren, fest in Rotation mit der Lenkwelle, auf die das zu messende Moment angewendet wird, befestigten Ring, wobei der äußere verschiebbare Ring geeignet ist, fest steif mit der Umhüllung des Lenkrades verbunden zu werden, wobei der äußere verschiebbare Ring mit dem inneren Ring durch wenigstens ein elastisch verformbares Mittel verbunden ist;
– den äußeren, deutlich nicht beanspruchten Ring, der mit dem inneren Ring durch wenigstens ein deutlich nicht beanspruchtes Mittel verbunden ist;
– den Messmittel der kleinen Verschiebungen relativ zum äußeren Ring im Verhältnis zum äußeren, deutlich nicht beanspruchten Ring verschiebbaren Ring, wenn ein Moment über die Umhüllung des Lenkrades auf die Lenkwelle ausgeübt wird.

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsmodi unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:
1 eine schematische, perspektivische, explodierte Ansicht einer Fahrzeuglenkvorrichtung mit einem Lenkrad, einem angesetzten Drehmomentsensor gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsmodus ist;
2 eine laterale, schematische, explodierte, der 1 entsprechende Ansicht ist;
3 eine perspektivische Ansicht einer Auflagefläche mit Prüfkörper in Flexion gemäß einem Ausführungsmodus ist;
4 eine der 1 entsprechende Ansicht ist, wobei die Anlagefläche mit Prüfkörper in Flexion in das Lenkrad integriert und diesem nicht angesetzt ist;
5 eine laterale, schematische, explodierte, der 4 entsprechende Ansicht ist;
6 eine Vorderansicht der Lenkradstruktur und der Anlagefläche gemäß Darstellung in 4 ist;
7 eine transversale Schnittperspektive gemäß der Linie VII-VII der 6 ist;
8 eine schematische, explodierte perspektivische Ansicht einer Lenkvorrichtung mit der Anlagefläche mit Prüfkörper in Verdrehung ist;
9 eine Schnittperspektive der in 8 dargestellten Vorrichtung in zusammengebauter Position ist, wobei die Sensoren aus ihrer Aufnahme herausgenommen sind;
10 ist eine Schnittperspektive einer den 1, 4, und 8 entsprechenden Lenkvorrichtung, wobei der Sicherheitsairbag im zentralen Teil des Lenkrades angeordnet ist;
11 eine hintere Ansicht gemäß dem Pfeil A der in 1 dargestellten Ansicht nach dem Zusammenbau ist;
die 12 und 13 transversale Schnittperspektiven einer Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsmodus ist;
wobei 13 eine Einzelansicht der 12 ist.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
Die in explodierter Ansicht in 1 schematisch dargestellte Lenkvorrichtung 1 ist zur Integration in ein Fahrzeug, zum Beispiel ein Auto, bestimmt.
Diese Vorrichtung 1 umfasst eine Lenksäule 2. Diese Säule 2 kann ggf. teleskopisch und/oder im Verhältnis zur Karosserie und dem Fahrer variabel geneigt sein.
Der Lenkvorrichtung wird eine Steuerstruktur unter dem Lenkrad 3 zugeordnet.
Die Steuerstruktur unter dem Lenkrad 3 umfasst einen zentralen Block 3a mit einem durchgehenden Loch 3b mit einem derartigen Durchmesser, dass die Struktur 3 auf dem Endteil 2a der Antriebswelle der Säule 2 angepasst werden kann.
In dem dargestellten Ausführungsmodus weist der Endteil 2a der Antriebswelle einen transversalen, deutlich kreisförmigen Querschnitt auf, wobei das durchgehende Loch 3b ebenfalls im transversalen Querschnitt kreisförmig ist, das heißt senkrecht zur Hauptachse D der Lenkvorrichtung 1.
Die Lenkvorrichtung 1 umfasst ein sich drehendes, mit zwei Wellen 4b, 4c und einem zentralen durchgehenden Loch 4a versehenes Verbindungsstück 4.
Die Welle 4b ist dazu bestimmt, in einer auf dem zentralen Block 3a der Steuerstruktur unter dem Lenkrad 3 ausgesparten Rille 3c in Position gehalten zu werden.
Die Lenkvorrichtung 1 umfasst einen Drehmomentmesser, dessen Prüfkörper in die Anlagefläche 7 des Lenkrades 5 integriert ist.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Lenkrad 5 ggf. in seinem zentralen Teil ein Sicherheitsairbaggehäuse 6.
In diesem Fall kann das sich drehende Verbindungsstück 4 zum Anschluss des Airbaggehäuses 6 sowie zum Anschluss zwischen dem elektronischen Schaltkreis 8 des Drehmomentmessers der Servolenkung und dem Servomittel (Elektromotor, Steuervorrichtung des hydraulischen Schaltkreises, usw.) dienen.
Das elektrische, sich drehende Verbindungsstück kann von dem Typ sein, umfassend ein erstes festes Gehäuseelement, ein zweites, zum ersten festen Gehäuseelement konzentrisches und in Rotation im Verhältnis zu diesem mobiles Gehäuseelement und ein elektrisches, bewegliches, spiralförmig zwischen dem festen Element und dem mobilen Element des Gehäuses aufgewickeltes Leitorgan.
Die Lenkvorrichtung 1 kann in bestimmten Ausführungsmodi kein Airbaggehäuse aufweisen.
Das Lenkrad 5 umfasst ein Radkreuz 13 und eine Umhüllung 12.
In dem dargestellten Ausführungsmodus weist die Umhüllung 12 die Form eines mit dem Radkreuz 13a durch vier geneigte Arme 12c verbundenen transversalen kleinen Bogens 12a auf.
Der transversale kleine Bogen 12a ist mit den Durchgang der Befestigungsschrauben 11 der Anlagefläche 7 auf dem Lenkrad 5 durchgehenden Löchern 12b durchbohrt.
In anderen Ausführungsmodi besteht die Anlagefläche aus demselben Material wie die Umhüllung des Lenkrades 5 und ist dieser nicht angesetzt.
Der Radkranz 13 des Lenkrades 5 kann in bestimmten Ausführungsmodi ausgehend von wenigstens zwei Röhren mit deutlich komplementären Ringabschnitten gebildet werden, wobei jede Röhre einen gebogenen, einen Teil des Radkranzes bildenden Abschnitt umfasst, an dessen Enden jeweils ein radial gekrümmter Abschnitt vorgesehen ist, dessen eines Ende Verbindungsmittel mit der Anlagefläche bildet.
Die Umhüllung des Lenkrades 5 kann aus einer Aluminiumlegierung, einer Legierung auf Magnesiumbasis, aus halbkristallinem thermosplastischem Material, aus Verbundmaterial mit Metallmatrix oder aus jedem anderen äquivalenten Material realisiert werden.
In einem Ausführungsmodus wird die Umhüllung des Lenkrades aus bombiertem Blech realisiert.
Das Metallskelett oder Ähnliches des Lenkrades 5 kann ggf. mit eine aus Plastikmaterial expandierten, zum Beispiel auf dem Skelett abgeformten Ummantelung überzogen werden.
In bestimmten Ausführungsmodi kann das Lenkrad mit einem oder mehreren Naturprodukten, insbesondere mit Leder- oder Edelholzauflage überzogene Teile umfassen.
Nun wird die Anlagefläche 7 unter Bezugnahme auf die 3 ff beschrieben.
In einem ersten Ausführungsmodus umfasst die Anlagefläche 7 einen Prüfkörper in Flexion.
Die Anlagefläche 7 umfasst einen inneren, zylindrischen Ring 15 und zwei äußere, mit dem inneren Ring 15 durch in Flexion elastisch verformbare Balken 18a und nicht verformte Balken 19 verbundene Ringe 14a, 14b.
Genauer gesagt ist der an der Anlagefläche 7 des Lenkrades 5 durch in den Löchern 21 durchgehende Schrauben 11 befestigte äußere hintere Ring 14a mit dem inneren Ring 15 durch in Flexion elastisch verformbare Balken 18a verbunden.
Die äußeren Ringe 14a, 14b sind deutlich koaxial und haben denselben mittleren Durchmesser.
In dem dargestellten Ausführungsmodus gibt es vier verformbare, regelmäßig senkrecht zur Hauptachse D verteilte Balken 18a.
In anderen, nicht dargestellten Ausführungsmodi gibt es zwei, drei oder mehr als vier verformbare Balken.
Der vordere äußere Ring 14b ist mit dem inneren Ring 15 durch radiale, nicht verformte Balken 19, einer Abdeckung oder jedem anderen, deutlich steifen Verbindungsmittel verbunden.
In dem dargestellten Ausführungsmodus gibt es ebenso viele nicht verformte Balken 19 wie in Flexion elastisch verformbare Balken 18a, wobei die Balken 18a, 19 sich deutlich gemäß zwei radialen, senkrecht zur Hauptachse D befindenden Ebenen befinden.
In anderen, nicht dargestellten Ausführungsmodi gibt es zwei, drei oder mehr als vier Balken 19, wobei es vier Balken 18a gibt.
In anderen Ausführungsmodi variiert die Dicke oder die Höhe wenigstens eines elastisch verformbaren Balkens 18a von seinem Fuß 30 bis zu seinem Kopf 31.
Der äußere verschiebbare Ring 14a der Anlagefläche 7 wird steif dem kleinen Bogen 12a des Lenkrades 5 zugeordnet, wobei die Schrauben 11 durch die Löcher 12b des kleinen Ringes durchtreten, um die in den Befestigungsklauen 25 des äußeren Rings 14a vorgesehenen Löcher 21 zu erreichen.
Gleichzeitig befestigt eine Schraube 10 das Lenkrad 5 auf der Säule 2, wobei sich die Struktur unter dem Lenkrad 3, das sich drehende Verbindungsstück 4, die Anlagefläche 7 auf eine dem Endteil 2a der Antriebswelle dieser Säule 2 entsprechenden Länge zwischen dem kleinen Bogen 12a des Lenkrades 5 und der Lenksäule 2 befinden.
Der elektronische Schaltkreis 8 kann durch Verkleben oder durch jedes andere äquivalente Mittel auf der Vorderseite der Anlagefläche 7 angesetzt werden.
Wenn der Fahrer eine Kraft auf das Radkreuz 13 des Lenkrades 5 ausübt, führt der äußere hintere, fest mit dem Lenkrad 5 verbundene Ring 14a zu einer Verformung der Balken 18a in Flexion, wobei die Verformung umso stärker ist, als das resistente Moment auf der Antriebswelle der Säule 2 groß ist.
Der äußere vordere Ring 14b bleibt seinerseits deutlich nicht beansprucht, wobei seine Position somit als Referenzbasis für die Verschiebungsmessung des äußeren Rings 14a dienen kann.
Der äußere vordere Ring 14b trägt Sensoren 9 kleiner Verschiebungen in der Größenordnung von einigen Mikronen bis zu mindestens einigen Dutzend Mikronen.
In dem dargestellten Ausführungsmodus gibt es zwei Sensoren, und diese sind in den axialen, im vorderen Ring 14b gegenüber dem Ring 14a angeordneten Aufnahmen 20 ausgespart.
Diese Sensoren 9 können von jedem geeigneten Typ sein: optische, kapazitive, elektromagnetische Sensoren, usw..
In einem Ausführungsmodus sind es Hallsensoren.
In einem anderen Ausführungsmodus sind diese Sensoren Sensoren mit Magnetresistenz (MR) oder mit Riesen-Magnetresistenz (GMR).
Obwohl eine einzige Hallsonde 9 zur Messung der kleinen Verschiebungen ausreichen kann, kann man aus Gründen der Zuverlässigkeit im Mess-Zwischensteg 17 mehrere Sonden anordnen, um eine Redundanz zu schaffen.
Jede Hallsonde kann ihren eigenen zugeordneten elektronischen Schaltkreis besitzen.
Durch Vergleich oder Kombination der von zwei, drei oder vier unterschiedlichen Sonden ausgegebenen Signalen kann man eine eventuelle Störung einer der Sonden feststellen und eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit des Drehmomentmessers gewährleisten.
Die Anzahl verformbarer Balken 18a, ihre winkelförmige Aufteilung, die Dicke und die Höhe der Balken, das für ihre Realisierung verwendete Material bedingen, wie dem Fachmann klar wird, die nachfolgenden Merkmale:

– Trägheitsmodul;
– maximale Beanspruchung in den Balken bei einem vorbestimmten maximalen Moment, zum Beispiel einem Bruchmoment;
– Wert des durch eine Messtechnik vorbestimmter kleiner Verschiebungen messbaren Mindestmoments.

Der Prüfkörper kann aus einem aus der Gruppe ausgewählten Material realisiert werden, umfassend Stähle, Gusseisen, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen.
Ein Stahl 35NCD16, ein Gusseisen mit sphäroidem Graphit, ein Aluminium der Serie 7000 können zum Beispiel in Betracht gezogen werden.
Der Prüfkörper kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Material, der Geometrie der Balken, vor allem der zulässigen Kosten abgeformt oder bearbeitet werden, wie der Fachmann bestimmen kann.
Nun wird auf 8 Bezug genommen, die ein Ausführungsmodus einer Anlagefläche mit Prüfkörper in Verdrehung darstellt.
Die Anlagefläche 7 umfasst einen äußeren, nicht beanspruchten Ring 14d mit deutlich zylindrischer, äußerer, peripherischer Fläche.
Dieser Ring 14b ist mit zwei in zwei genau entgegengesetzten Überdicken 33 ausgesparten Aufnahmen 20 versehen.
Zwischen diesen Überdicken 33 ist die innere Fläche des Rings 14b deutlich zylindrisch.
Der Ring 14b wird mit dem inneren Ring 15 wenigstens durch einen Balken 19, eine Abdeckung oder jedes deutlich steife Verbindungsmittel verbunden.
In dem dargestellten Ausbildungsmodus ordnen zwei radiale Balken 19 oder eine Abdeckung aus demselben Material wie der innere Ring 15 und der äußere, nicht beanspruchte Ring 14b diese beiden Ringe 15, 14b einander zu.
Die Balken 19 haben in einem dargestellten Ausführungsmodus von ihrem Kopf bis zu ihrem Fuß einen quadratischen, deutlich konstanten Querschnitt und sind deutlich aufgereiht.
Der innere Ring 15 umfasst ein durchgehendes, ein geriffeltes Befestigungsansatzstück 16 definierendes Loch und auf der gegenüberliegenden Seite eine Stützfläche 22 des geriffelten Ansatzstücks der Antriebswelle der Lenksäule 2, wenn der Prüfkörper dazu bestimmt ist, in eine Lenksäule integriert zu werden.
Eine in Verdrehung verformte Röhre 18b verbindet den inneren Ring 15 mit dem äußeren verformbaren Ring 14a.
Dieser äußere verformbare Ring 14a ist steif mit den Anwendungsmitteln des Moments auf der Säule 2, nämlich dem Lenkrad 5, verbunden.
Über Löcher 21 gewährleisten Schrauben 11 die Befestigung der Anlagefläche 7 auf der zentralen transversalen Platte 40 der Umhüllung 12 des Lenkrades 5.
Diese Platte 40 ist mit dem Loch 21 der Anlagefläche 7 entsprechenden Löchern 12b versehen.
Die Umhüllung 12 des Lenkrades umfasst, ebenso wie in den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsmodi, mehrere geneigte, die zentrale, transversale Platte 40 mit dem Radkranz 13 des Lenkrades 5 verbindende Arme 12c.
Wenn die Anlagefläche 7 in der in 8 dargestellten Weise auf einem Lenkrad 5 montiert ist, wird der äußere verschiebbare, mit der Platte 40 und somit mit dem Radkranz 13 des Lenkrades 5 fest verbundene Ring 14a in Rotation im Verhältnis zum äußeren, nicht beanspruchten Ring 14b verschoben.
Die Messung dieser kleinen Verschiebung, zum Beispiel durch in die Aufnahmen 20 platzierten Hallsonden 9 und gegenüber auf der Platte 40 befestigten Magnetsonden 9', ermöglicht die Messung des durch den Fahrer angewendeten Moments und erlaubt die Steuerung der Servolenkung nach der Verarbeitung des Signals durch den elektronischen Schaltkreis 8.
Die elastisch verformbaren Balken 18a weisen in bestimmten Ausführungsmodi Serpentinenformen auf.
Diese Serpentinen weisen mehrere durch geradlinige oder konzentrische, kreisbogenförmige Abschnitte getrennte Biegungen auf.
Diese Serpentinen erstrecken sich in bestimmten Ausführungsmodi deutlich in ein und derselben zur Achse der Antriebswelle senkrechten Ebene.
In bestimmten Ausführungsmodi umfassen die oben beschriebenen in Flexion verformbaren Balken Ausschnitte.
Bei der Anwendung eines Moments auf das Lenkrad 5 übertragen nur die nicht in zwei Abschnitten ausgeschnittenen Balken 18a die Kräfte, wobei die beiden aus den Balken ausgeschnittenen Abschnitte eine Flexionskraft nur übertragen, wenn ein Grenzwert eines angewendeten Moments überschritten wird.
Die Realisierung dieser Ausschnitte erlaubt den Einsatz des Sensors als Drehmomentbegrenzer und kann darüber hinaus oder gleichzeitig den Einsatz dieses Sensors für mehrere Messreihen des Moments ermöglichen.
Die Festigkeit des Drehmomentmessers erhöht sich nämlich, sobald eine größere Anzahl von Balken vom nicht beanspruchten Zustand (zwei beabstandete Abschnitte) in einen beanspruchten Zustand (die beiden Abschnitte der Balken stehen in Kontakt) übergeht. Damit erhöht sich die Festigkeit, wenn sich das angewendete Moment erhöht, womit die Verformungsamplitude des verschiebbaren Rings 14a begrenzt wird.

Claims

Lenkradumhüllung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit: – ergonomischen Greifmitteln (13) des Lenkrades (5) zur Steuerung der Rotation einer Lenkwelle (2); – Montagemittel der Lenkradumhüllung auf der genannten Lenkwelle; – Messmittel der auf die Lenkwelle durch die Betätigung des Lenkrades ausgeübten Beanspruchungen; in der die Messmittel wenigstens einen Drehmomentsensor umfassen mit: – einem ersten äußeren verschiebbaren Ring (14a); – einem zweiten äußeren, deutlich nicht beanspruchten, beabstandet vom äußeren verschiebbaren Ring (14a) platzierten Ring (14b); – einen inneren, in Rotation fest mit der Lenkwelle, auf der das zu messende Moment angewendet wird, befestigten Ring (15), wobei der äußere verschiebbare Ring (14a) geeignet ist, steif mit der Umhüllung des Lenkrades befestigt zu werden, wobei der äußere verschiebbare Ring (14a) mit dem inneren Ring (15) durch wenigstens ein elastisch verformbares Mittel (18a, 18b) verbunden ist; – wobei der äußere, deutlich nicht beanspruchte Ring (14b) mit dem inneren Ring (15) durch wenigstens ein deutlich nicht gesteuertes Mittel verbunden ist; – wobei der Sensor Messmittel (9, 9') der kleinen Verschiebungen relativ zum äußeren verschiebbaren Ring (14a) im Verhältnis zum äußeren deutlich nicht beanspruchte Ring (14b) umfasst, wenn ein Moment über die Umhüllung des Lenkrades auf die Lenkwelle angewendet wird; wobei der verschiebbare Ring (14a), der äußere, deutlich nicht beanspruchte Ring (14b) und der innere Ring (15) aus demselben Material wie ihre Verbindungselemente (17a, 18b, 19) sind, wobei der äußere, deutlich nicht beanspruchte Ring (14b) die Messmittel (9) trägt.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare, den ersten äußeren, verschiebbaren Ring (14a) und den inneren Ring (15) zuordnende Mittel ein sich radial vom inneren Ring (15) zum äußeren, verschiebbaren Ring (14a) erstreckender Balken (18a) ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere elastisch verformbare, sich radial vom inneren Ring (15) zum ersten äußeren, verschiebbaren Ring (14a) erstreckende Balken (18a) umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Balken (18a) voneinander gleich weit beabstandet sind.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe wenigstens eines elastisch verformbaren Balkens (18a) von seinem Fuß (30) bis zu seinem Kopf (31) variiert.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke wenigstens eines elastisch verformbaren Balkens (18a) von seinem Fuß (30) bis zu seinem Kopf (31) variiert.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das deutlich nicht beanspruchte, den zweiten äußeren, deutlich nicht beanspruchte Ring (14b) und den inneren Ring (15) zuordnende Mittel ein sich radial vom inneren Ring (15) zum zweiten äußeren, deutlich nicht gesteuerten Ring (14b) erstreckt.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere, deutlich beanspruchungsfreie, sich radial vom inneren Ring (15) zum zweiten äußeren, nicht beanspruchten Ring (14b) erstreckende und diese verbindende Balken (19) umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die deutlich beanspruchungsfreien Balken (19) voneinander gleich weit beabstandet sind.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die deutlich beanspruchungsfreien Balken (19) deutlich in denselben radialen Ebenen angeordnet sind wie die verformbaren Balken (18a).
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die deutlich beanspruchungsfreien Balken (19) deutlich dieselbe Geometrie aufweisen wie die der elastisch verformbaren Balken (18a).
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es jeweils 4 elastisch verformbare Balken (18a) und 4 deutlich beanspruchungsfreie Balken (19) gibt.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare, den äußeren verschiebbaren Ring (14a) dem inneren Ring (15) zuordnende Mittel eine in Verdrehung verformbare Röhre (18b) ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das deutlich nicht beanspruchte, den zweiten äußeren Ring (14b) dem inneren Ring (15) zuordnende Mittel ein sich radial vom inneren Ring (15) zum äußeren, verschiebbaren Ring (14a) erstreckender Balken (19) ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei radiale, gemäß einem Durchmesser des äußeren, deutlich nicht beanspruchten Rings (14b) angeordnete Balken (19) ihn mit dem inneren Ring (15) verbinden.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel der kleinen Verschiebung relativ zum ersten äußeren, verschiebbaren Ring (14a) im Verhältnis zum zweiten äußeren, deutlich nicht beanspruchten Ring (14b) aus der Gruppe ausgewählt werden, umfassend: optische Sensoren, elektromagnetische Sensoren, kapazitive Sensoren, und Äquivalente.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel wenigsten eine in einer Aufnahme (20) des zweiten äußeren, deutlich nicht beanspruchten Rings (14b) angeordnete Hallsonde (9) umfassen.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor einem elektronischen Verarbeitungskreislauf (8) des aus den Messmitteln stammenden Signals zugeordnet ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich drehendes Verbindungsstück als Anschluss des Airbaggehäuses sowie als Anschluss zwischen dem elektronischen Schaltkreis des Drehmornentsmessers der Servolenkung und dem Servomittel dient.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das sich drehende Verbindungsstück ein erstes festes Gehäuseelement, ein zweites, zum ersten festen Gehäuseelement konzentrisches und im Verhältnis zu diesem in Rotation mobiles Gehäuseelement und ein bewegliches elektrisches, spiralförmig zwischen dem festen Element und dem mobilen Element des Gehäuses aufgewickeltes Leitorgan umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (2) ein Element einer die Räder mit dem Lenkrad (5) mechanisch verbindende Lenksäule ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle eine Hauptwelle einer entkoppelten Lenkvorrichtung ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein ringförmiges Radkreuz (13) und wenigstens einen das Radkreuz mit dem Messmittel der Beanspruchungen verbindenden Arm (12) umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen ergonomischen Greifgriff des Lenkrades umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Griff durch Festklemmorgane an der Peripherie des Lenkrades oder auf einem der Arme des Lenkrades befestigt ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Griff die Organsteuermittel des Fahrzeugs trägt.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Radkreuz (13) wenigstens zwei deutlich komplementäre Röhren mit ringförmigem Abschnitt umfasst, wobei jede Röhre einen gebogenen, einen Abschnitt des Radkreuzes bildenden Abschnitt und wenigstens einen radial gekrümmten, wenigstens einen Teil eines Arms der Umhüllung bildenden Endteil umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei deutlich radiale Arme (12) umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Arme mit dem Radkreuz verbunden sind.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Endteil eines oder jedes Arms in eine dem Radkreuz entsprechende Öffnung eingeführt wird.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Arm oder die radialen Arme (12) aus bombiertem Blech ist/sind, wobei der Endteil eines oder jeden Arms auf dem Radkreuz aufgerollt ist und mit diesem verschweißt ist.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem aus der Gruppe ausgewählten Material hergestellt wird, umfassend: Stähle, Aluminiumlegierungen, Gusseisen, Magnesiumlegierungen, thermoplastisches Material, Verbundmaterial mit Metallmatrix.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass sie Zusammenbaumittel einer Sicherheitsairbagvorrichtung umfasst.
Lenkradumhüllung gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass sie Zusammenbaumittel entweder mit einem ummantelten Einsatz in einer Polsterung umfasst, wobei ein Airbagsicherheitsmechanismus in der Polsterung ummantelt ist, oder eine die Greifmittel des Lenkrades mit der Lenkwelle verbindende Platte.