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Die
Erfindung bezieht sich auf den technischen Bereich der Fahrzeuglenksäulen.
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Mit
Fahrzeuglenksäule
bezeichnet man herkömmlicherweise
ein röhrenförmiges,
an der Karosserie des Fahrzeugs unter dem Armaturenbrett befestigtes
Element, das die mit dem Lenkrad verbundene Antriebswelle führt und
stützt.
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Dieses
Lenkrad ist dann ein mit den Lenkrädern verbundenes und vom Fahrer
zum Lenken des Fahrzeugs verwendetes manuelles Steuerorgan.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls entkoppelte Lenksäulen. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Lenksäulen
sind entkoppelte Lenksäulen
nicht mit einem die kreisrunde Bewegung des Lenkrades in eine winkelförmige Verschiebung
der hängenden Pleuelstange,
die das Einschlagen der Räder
hervorruft, umwandelnden Lenkgehäuse
verbunden.
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Bei
diesen entkoppelten Lenkungen gibt es im Gegenteil keine direkte
mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den auf dem Boden
ruhenden Rädern,
ob das Fahrzeug real ist oder zu einem Simulationssystem gehört.
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Diese
Simulation kann ein Spielgerät
sein, das mit einem Unterricht in Fahrschulen verbunden ist oder
auch mit einer interaktiven Fahrsimulation für den Bedarf von Automobilherstellern.
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In
derartigen Simulatoren muss die Kraftwiedergabe beim Lenkrad dank
eines ein auf dem Lenkrad in Abhängigkeit
des zu simulierenden, mit einer Servolenkung ausgestatteten oder
nicht ausgestatteten Fahrzeugtyps dauerhaften Moment erzeugenden Mechanismus
den wiederzugebenden Fahrbedingungen Rechnung tragen.
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Die
auf das Lenkrad angewendete Momentmessung ist infolgedessen wesentlich
für die
Gewährleistung
einer guten Simulation in Realzeit.
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Die
Messung des Moments auf der Welle des Lenkrads ist ebenfalls bei
Servolenkungen oder unterstützten
Lenkungen sehr wichtig.
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Das
Auslösen
der Servolenkung hängt
nämlich
insbesondere von dem durch den Fahrer auf das Lenkrad ausgeübten Moment
ab.
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Der
in Servolenkungen eingesetzte Drehmomentmesser oder Drehmomentsensor
gibt ein das durch den Fahrer auf das Lenkrad und somit auf die Antriebswelle
der Lenksäule
des Fahrzeugs ausgeübte
Einschlagmoment anzeigende Signal aus.
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Dieses
Signal wird herkömmlicherweise
an einen Berechner der Servolenkung gesendet, der die Servolenkung
auslöst,
indem zum Beispiel im Fall einer elektrischen Servolenkung ein Elektromotor
gesteuert wird.
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Die
meisten Drehmomentmesser umfassen einen Torsionsstab.
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In
linearer isotroper Elastizität
variiert das in reiner Verdrehung auf einen massiven zylindrischen Stab
mit kreisrundem Durchmesser ausgeübte Moment bei einem bestimmten
Material in Abhängigkeit von
der Leistung vier des Durchmesser des Stabes mit festem Verdrehungswinkel.
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Infolgedessen
erlaubt die Realisierung eines Bereichs mit verringertem Durchmesser
in der Lenksäule
eine Konzentration und Verstärkung
der Verformung der Verdrehung in diesem Bereich, was auf Kosten
der Festigkeit und des mechanischen Widerstandes des genannten Torsionsstabes
zum Messen des Moments dient.
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Beispiele
für Drehmomentmesser
mit Torsionsstab für
Servolenkungen befinden sich in den folgenden Patentschriften:
- – WO-97
08 527, EP-453 344, EP-325 517, FR-2 738 339 der Antragstellern,
sowie
in den anderen folgenden Patentschriften:
in Japan unter den
Nummern JP-43 17 862, JP-50 77 743, JP-57 19 81 71, JP-59 07 58
64, JP-57 08 77 62, JP-59 11 85 77, JP-61 14 674, JP-62 13 43 71,
JP-62 09 44 70, JP-63 29 037, JP-63 09 36 73, JP-30 79 473 veröffentlichte
Patentanträge;
- – unter
den Nummern EP-369 311, EP-396 895, EP-418 763, EP-515 052, EP-555
987, EP-562 426, EP-566 168, EP-566 619, EP-652 424, EP-638 791,
EP-673 828, EP-681 955, EP-728 653, EP-738 647, EP-765 795, EP-738
648, EP-770 539, EP-802 107 veröffentliche
europäische
Patente;
- – unter
den Nummern 87/02 319, WO-92/20 560, WO-95/19 557, WO-96/06 330
veröffentliche
internationale PCT-Patentanträge;
- – unter
folgenden Nummern in Frankreich, dem Vereinigten Königreich
und den Vereinigten Staaten veröffentlichte
Patentanträge:
GB-2 306 641, FR-2 705 455, US-4 874 053, US-4 907 668, US-4 984
474, US-5 123 279, US-5 394 760, US-5 515 736, US-5 578 767, US-5
585 573, US-5 616 849, US-5 641 916.
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Drehmomentmesser
mit Torsionsstab weisen einen hohen Platzbedarf auf. Ihre Einrichtung
erfordert zwei zusätzliche
Lager, insbesondere zur Abschwächung
der parasitären
Flexionswirkungen.
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Die
Patentschrift FR-2 724 018 bezieht sich auf eine Drehmomentsonde
mit einer Vorrichtung mit einem Maß für die Längenmessung. Diese Vorrichtung
mit Maßen
wird auf einem unter der Wirkung eines Moments mechanischen Spannungen
unterworfenen Messkörper
angeordnet.
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Die
Patentschrift EP-442 091A beschreibt eine Messanlage des Rotationswinkels
oder des Moments eines rotierenden oder festen Elements einer Maschine
mit einem Torsionselement in Radform mit mit mehreren Messelementen
verbundenen Strahlen, wobei wenigstens ein Strahl des Strahlenrades durchgeschnitten
ist, damit die Teile des Strahles oder der Strahlen bei der Verschiebung
einer vorbestimmten Flexion der anderen Strahlen gegeneinander angewendet
werden. Die Messvorrichtung setzt Foucault-Strom um.
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Die
folgenden, im Anspruch 1 definierten Merkmale der Messmittel des
Drehmoments werden durch die Patentschrift
EP0442091A offen gelegt:
- – ein
erster äußerer verschiebbarer
Ring;
- – ein
zweiter äußerer, deutlich
nicht gesteuerter, entfernt vom äußeren verschiebbaren
Ring angebrachter Ring;
- – ein
innerer, in Rotation fest mit der Welle, auf welcher das zu messende
Drehmoment angewendet wird, verbundener Ring, wobei der äußere verschiebbare
Ring geeignet ist, steif fest mit dem Antriebsmittel der Welle verbunden
zu werden, wobei der äußere verschiebbare
Ring durch wenigstens ein elastisch verformbares Mittel mit dem inneren
Ring verbunden ist;
- – der
deutlich nicht gesteuerte äußere Ring
wird mit dem inneren Ring durch wenigstens ein deutlich nicht gesteuertes
Mittel verbunden;
- – der
Sensor mit den Messmitteln der kleinen Verschiebungen relativ zum äußeren verschiebbaren Ring
im Verhältnis
zum äußeren, deutlich
nicht gesteuerten Ring, wenn ein Moment durch das Antriebselement
auf die Welle angewendet wird.
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Drehmomentmesssystem, das nicht die
Nachteile der bekannten Systeme des Standes der Technik für Lenksäulen aufweist
und eventuell reversibel an jedem Punkt der Lenksäule angebracht
werden kann, wobei diese Vorrichtung gegenüber elektromagnetischen Störungen unempfindlich
ist und fest und aus einem Block ist, ein starkes Trägheitsmoment
und geringe Abmessungen hat und kostengünstig ist.
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Zu
diesem Zweck umfasst die erfindungsgemäße Lenksäule die im Anspruch 1 definierten
Merkmale.
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In
einem Ausführungsmodus
ist die Säule vom
entkoppelten Typ.
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In
einem anderen Ausführungsmodus
umfasst die Säule
ein die Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine winkelförmige Verschiebung
der hängenden
Pleuelstange, die den Radeinschlag hervorruft, umwandelndes Lenkgehäuse.
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Die
Säule umfaßt Servomittel,
deren Auslösen
insbesondere vom durch die Betätigung
des Steuerorgans auf die Übertragungswelle
angewendeten Moment abhängt.
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Signale
an die Steuermittel der Servomittel in Abhängigkeit des auf die Antriebswelle
angewendeten Einschlagmoments sendende Berechnungsmittel der Servolenkung
sind vorgesehen.
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Auf
die Antriebswelle angewendete Drehmomentmessmittel werden aus einer
eine gewisse Festigkeit aufweisenden Struktur gebildet und umfassen:
- – einen
ersten verschiebbaren äußeren Ring;
- – einen
zweiten äußeren, deutlich
nicht gesteuerten, entfernt vom verschiebbaren äußeren Ring angebrachten Ring;
- – einen
inneren, in Rotation mit einer Säule,
auf die das zu messende Moment angewendet wird, fest verbundenen
Ring,
wobei der äußere verschiebbare
Ring geeignet ist, steif mit dem das zu messende Moment auf die
Säule anwendende
Mittel fest befestigt zu werden, wobei der verschiebbare äußere Ring
mittels wenigstens eines elastisch verformbaren Mittels mit dem
inneren Ring verbunden wird;
wobei der äußere, deutlich nicht gesteuerte
Ring mit dem inneren Ring durch wenigstens ein deutlich nicht gesteuertes
Mittel verbunden wird;
wobei der Sensor Messmittel der kleinen
Verschiebung relativ zum verschiebbaren äußeren Ring im Verhältnis zum
deutlich nicht gesteuerten, äußeren Ring
umfasst, wenn ein Moment durch das Mittel auf die Säule angewendet
wird.
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Weitere
Gegenstände
und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung
der Ausführungsmodi
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich, in denen:
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die 1a und 1b synoptische
Schemata von Fahrzeuglenksäulen
mit einem erfindungsgemäßen Drehmomentmeßsystem
sind;
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2 eine
explodierte perspektivische Ansicht einer Lenksäule mit einem in das Lenkrad
integrierten Drehmomentsensor mit Prüfkörper in Flexion gemäß einem
erfindungsgemäßen Ausführungsmodus
ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht des in 2 dargestellten
Prüfkörpers ist;
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4 eine
Vorderansicht eines Prüfkörpers in
Flexion ist, der anstelle des in den 1 und 2 dargestellten
Prüfkörpers treten
kann;
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5 eine
Ansicht eines Prüfkörpers in
Verdrehung ist, der anstelle der in den 1 bis 4 dargestellten
Prüfkörper treten
kann;
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6 eine
explodierte perspektivische Ansicht einer Fahrzeuglenksäule mit
einem Prüfkörper gemäß Darstellung
in 5 ist;
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7 eine
Schnittperspektive gemäß der Linie
VII-VII der 6 ist.
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Zunächst wird
auf 1 Bezug genommen.
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Die
Lenkvorrichtung, von der ein synoptisches Schema in 1 dargestellt
wird, ist zum Einbau in ein Fahrzeug bestimmt, zum Beispiel ein
Auto.
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Diese
Vorrichtung 1 umfasst eine Lenksäule 2. Diese Säule 2 kann
teleskopisch und/oder im Verhältnis
zur Karosserie und dem Fahrer geneigt sein.
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Ein
Lenkrad 3 ist eventuell abnehmbar mit dieser Lenksäule verbunden.
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Unter
Lenkrad wird ein vom Fahrer zum Lenken des Fahrzeugs verwendetes
manuelles Steuerorgan verstanden.
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In
einem Ausführungsmodus
ist die Lenksäule 2 mit
einem Lenkgehäuse 4 verbunden,
zum Beispiel einer Zahnstange, die die kreisförmige Bewegung des Lenkrades 3 in
eine winkelförmige
Verschiebung der hängenden
Pleuelstange umwandelt, die das Einschlagen der Räder 5 hervorruft.
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Dieser
Ausführungsmodus
entspricht dem Diagramm a) der 1.
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In
einem anderen Ausführungsmodus
sind die Räder 5 nicht
durch eine Serie von mechanischen Elementen mit dem Lenkrad 3 verbunden.
Dann wird die Lenkung als entkoppelt bezeichnet.
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Dieser
Ausführungsmodus
entspricht dem synoptischen Diagramm b) der 1.
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Ein
Drehmomentmeßsystem 6 ist
mit der Lenkvorrichtung 1 verbunden. Da dieses Drehmomentmesssystem
eventuell abnehmbar an jedem Punkt der Lenkvorrichtung angebracht
werden kann, wurde zwischen diesem Messsystem 6 und den
unterschiedlichen Elementen der Lenkvorrichtung 1 in den
synoptischen Schemata der 1 keine
eindeutige Verbindung dargestellt.
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Nun
wird auf 2 Bezug genommen, die eine explodierte
perspektivische Ansicht einer Lenksäule mit einem Drehmomentsensor
mit Prüfkörper in Flexion
im Verhältnis
zum Lenkrad gemäß einem Ausführungsmodus
ist.
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Die
in 2 dargestellte Lenkvorrichtung 1 umfasst
eine Steuerstruktur unter dem Lenkrad 7.
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Die
Steuerstruktur unter dem Lenkrad 7 umfasst einen zentralen
Block mit einem durchquerenden Loch 7b mit einem derartigen
Durchmesser, dass die Struktur 7 auf der Antriebswelle 8 der
Lenksäule 2 angepasst
werden kann.
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In
dem dargestellten Ausführungsmodus
hat der Endteil der Antriebswelle einen deutlich kreisförmigen transversalen
Querschnitt, wobei das durchquerende Loch 7b ebenfalls
kreisförmig
mit einem transversalen Querschnitt ist, d. h. rechtwinklig zur Hauptachse
D der Lenkvorrichtung 1.
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Die
Lenkvorrichtung 1 umfasst ein sich drehendes, mit zwei
Wellen und einem durchgehenden zentralen Loch versehenes Verbindungsstück 9.
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Die
Lenkvorrichtung 1 umfasst darüber hinaus einen Drehmomentmesser,
dessen Prüfkörper in der
Anlagefläche 10 des
Lenkrades 3 angesetzt ist.
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst das Lenkrad 3 ggf.
in seinem zentralen Teil ein Sicherheitsairbaggehäuse 11.
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In
diesem Fall kann das sich drehende Verbindungsstück 9 sowohl als Anschluss
des Airbaggehäuses 11 als
auch als Verbindung zwischen dem elektronischen Schaltkreis 12 des
Drehmomentsmessers der Servolenkung und dem Servomittel dienen.
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In
anderen Ausführungsmodi
weist die Lenkvorrichtung 1 kein Airbaggehäuse auf.
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Das
Lenkrad 3 umfasst einen Radkranz 13 und eine Umhüllung 14.
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In
dem dargestellten Ausführungsmodus weist
die Umhüllung 14 die
Form eines mit dem Radkranz 13 durch vier geneigte Arme 14c verbundenen transversalen
kleinen Bogens 14a auf.
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Der
transversale kleine Bogen 14a ist mit durchquerenden, den
Durchgang der Befestigungsschrauben 15 der Anlagefläche 10 auf
dem Lenkrad 3 zulassenden Löchern 14b durchbohrt.
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Nun
wird die Anlagefläche 10 unter
Bezugnahme auf die 3 ff. beschrieben.
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In
dem in 3 dargestellten Ausführungsmodus umfasst die Anlagefläche 10 einen
Prüfkörper in
Flexion.
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Ein
innerer zylindrischer Ring 16 und zwei äußere Ringe 17a und 17b werden
durch in Flexion elastisch verformbare Balken 18a und nicht
verformbare Balken 19 verbunden. Genauer gesagt, der äußere hintere,
an der Anlagefläche 10 des
Lenkrades 3 durch in Löcher 20 durchquerende
Schrauben 15 befestigte Ring 17a ist mit dem inneren
Ring 16 mittels in Flexion elastisch verformbare Balken 18a verbunden.
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In
dem dargestellten Ausführungsmodus
gibt es 4 regelmäßig senkrecht
zur Hauptachse D verteilte verformbare Balken 18a.
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Der
vordere äußere Ring 17b ist
mit dem inneren Ring 16 durch radiale, nicht verformbare
Balken 19 verbunden.
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In
dem dargestellten Ausführungsmodus
gibt es dieselbe Anzahl dieser nicht verformten Balken 19 wie
die in Flexion elastisch verformbaren Balken 18a, wobei
sich die Balken 18a, 19 deutlich gemäß zwei radialen,
zur Hauptachse D senkrechten Ebenen befinden.
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In
anderen, nicht dargestellten Ausführungsmodi gibt es zwei, drei
oder vier Balken 19.
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In
anderen, nicht dargestellten Ausführungsmodi, ist der äußere Ring 17b mit
dem inneren Ring durch eine Abdeckung oder eine große Ringwand verbunden.
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Der äußere verformbare
Ring 17a der Anlagefläche 10 ist
steif mit dem kleinen Bogen 14a des Lenkrades 3 verbunden,
wobei die Schrauben 15 durch die Löcher 14b des kleinen
Bogens 14a treten, um die in den Befestigungsklauen 21 des äußeren Rings 17a vorgesehenen
Löcher 20 zu
erreichen.
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Gleichzeitig
befestigt eine Schraube 22 das Lenkrad 3 auf der
Säule 2,
wobei sich die Steuerstruktur unter dem Lenkrad 7, das
sich drehende Verbindungsstück 9,
die Anlagefläche 10 auf
einer dem Endteil der Antriebswelle 8 der Säule 2 entsprechenden
Länge zwischen
dem kleinen Bogen 14a des Lenkrades 3 und der
Lenksäule
befinden.
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Der
elektronische Schaltkreis 12 wird an die Anlagefläche 10 angesetzt
oder geklebt.
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Wenn
der Fahrer eine Kraft auf den Radkranz 13 des Lenkrades 3 ausübt, ruft
der mit dem Lenkrad 3 fest verbundene äußere hintere Ring 17a eine
Verformung in Flexion der Balken 18a hervor, wobei die
Verformung umso stärker
ist, als das dauerhafte Moment auf der Säule 2 groß ist.
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Der äußere vordere
Ring 17b bleibt seinerseits deutlich nicht gesteuert.
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Seine
Position kann infolgedessen als Referenzbasis für die Messung der Verschiebung
des hinteren äußeren Rings 17a dienen.
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Der äußere vordere
Ring 17b trägt
Sensoren 23 kleiner Verschiebungen. Diese Sensoren führen eine
lokale Feststellung durch und können
in variabler Anzahl angeordnet sein.
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In
dem dargestellten Ausführungsmodus
gibt es zwei dieser Sensoren 23, die in im vorderen Ring 17b ausgesparten
Aufnahmen 24 gegenüber
dem hinteren Ring 17a untergebracht sind.
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Diese
Sensoren 23 können
von jedem geeigneten Typ sein: optischer, kapazitiver, elektromagnetischer,
magnetresistenter Sensor, usw.
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In
einem Ausführungsmodus
sind diese Sensoren Hallsensoren. Die Generatoren magnetischer Felder
besitzen dann in einem Ausführungsmodus eine
magnetisierte Struktur mit antiparallelen Magnetisierungsrichtungen
und sind mit der Antriebswelle der Lenksäule fest verbunden. Somit liefern
die Hallsonden im Anschluss an die winkelförmige Versetzung relativ der
Feldgeneratoren im Verhältnis
zu den Sonden ein zum Verdrehungsmoment proportionales Signal.
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Jeder
Feldgenerator kann aus zwei quaderförmigen, entlang einer ihrer
lateralen Flächen
nebeneinander liegenden Magneten gebildet werden, wobei die jeweiligen
Induktionsvektoren in entgegen gesetzter Richtung, senkrecht zur
genannten Stützfläche sind.
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In
einem anderen Ausführungsmodus
sind diese Sensoren magnetresistent (MR) oder weisen eine Riesenmagnetresistenz
(GMR) auf.
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Obwohl
eine einzige Hallsonde 23 zur Messung kleiner Verschiebungen
ausreicht, kann man aus Gründen
der Zuverlässigkeit
im Mess-Zwischensteg 25 mehrere Sonden anordnen, um eine
Redundanz zu schaffen.
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Jede
Hallsonde 23 kann ihren eigenen zugeordneten elektronischen
Schaltkreis besitzen.
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Durch
Vergleich oder Kombination der durch 2, 3, oder 4 unterschiedliche
Sonden gelieferte Signale kann man einen eventuellen Ausfall einer
der Sonden feststellen und eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit
des Drehmomentmessers gewährleisten.
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Die
Dicke, die Länge
und die Breite der Balken sowie ihre Anzahl, ihre winkelförmige Verteilung, das
für ihre
Realisierung eingesetzte Material bedingen, wie dem Fachmann klar
wird, die folgenden Merkmale:
- – Trägheitsmodul;
- – maximale
Beanspruchung in den Balken bei einem vorgegebenen maximalen Moment,
zum Beispiel dem Bruchmoment;
- – Wert
des meßbaren
Mindestmoments bei einer Messtechnik vorgegebener kleiner Verschiebungen.
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Ggf.
können
Mittel zur Begrenzung der Verschiebung des Ringes 17a vorgesehen
werden. Zum Beispiel können
zwei Anschlagsbalken sich gemäß einer
transversalen Richtung vom inneren Ring 16 zum verformbaren
Ring 17a radial erstrecken.
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Diese
Anschläge
ermöglichen
ggf. die Verhinderung einer plastischen Verformung von Balken 18a.
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Der
Prüfkörper kann
aus einem Material realisiert sein, das aus folgender Gruppe ausgewählt wird:
Stähle,
Gussstähle,
Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen.
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Ein
Stahl 35NCD16, ein Gussstahl mit sphäroidischem Graphit, ein Aluminium
der Serie 7000 können
zum Beispiel in Betracht gezogen werden.
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Der
Prüfkörper kann
in Abhängigkeit
des eingesetzten Materials, der Geometrie der Balken, insbesondere
der zulässigen
Kosten, wie dem Fachmann klar wird, abgeformt oder bearbeitet werden.
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Wenn
der Prüfkörper aus
Aluminium oder aus einer Magnesiumlegierung abgeformt ist, kann das
Abformen mit einem Metalleinsatz mit Montageriffelungen des Prüfkörpers auf
der Antriebswelle 8 erfolgen.
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Nun
wird auf 5 Bezug genommen, die einen
Ausführungsmodus
einer Anlagefläche
mit Prüfkörper in
Verdrehung darstellt.
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Die
Anlagefläche 10 umfasst
einen äußeren, nicht
gesteuerten Ring 17b mit deutlich zylindrischer äußeren peripherischen
Fläche.
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Dieser
Ring 17b ist mit zwei in zwei genau gegenüber liegenden Überdicken 26 ausgesparten Aufnahmen 24 versehen.
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Zwischen
diesen Überdicken 26 ist
die innere Fläche
des Rings 17b deutlich zylindrisch.
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Der
Ring 17b wird mit dem inneren Ring 16 durch wenigstens
einen Balken 19, eine Abdeckung oder dergleichen verbunden.
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In
dem dargestellten Ausführungsmodus verbinden
zwei radiale Balken 19 aus demselben Material wie der innere
Ring 16 und der äußere, nicht gesteuerte
Ring 17b diese beiden Ringe 16, 17b.
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Diese
Balken 19 haben in dem dargestellten Ausführungsmodus
einen quadratischen, deutlich konstanten Querschnitt ihres Fußes 27 an
ihrem Kopf 28 und sind deutlich aufgereiht.
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Der
innere Ring 16 umfasst ein durchgehendes, einen geriffelten
Befestigungsansatz 29 definierendes Loch und gegenüber eine
Stützfläche 30 des Endteils
der Antriebswelle 8, wenn der Prüfkörper dazu bestimmt ist, am
Endteil der Antriebswelle 8 eingebaut zu werden.
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Ein
in Verdrehung verformbares Rohr 18b verbindet den inneren
Ring 16 mit dem verschiebbaren äußeren Ring 17a.
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Ggf.
kann dieses Rohr axial durchbrochen werden, wobei die somit realisierten
axialen Öffnungen
die in Achsenverdrehung verformten Balken trennen.
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Dieser äußere verschiebbare
Ring 17a wird steif mit der Anwendungsauflagefläche des
Moments auf der Antriebswelle 8, nämlich dem Lenkrad 3,
verbunden.
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Schrauben 15 gewährleisten über Löcher 20 die
Befestigung der Anlagefläche 10 auf
der zentralen transversalen Platte 31 der Umhüllung 14 des Lenkrades 3.
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Diese
Platte 31 ist mit den Löchern 20 der Anlagefläche 10 entsprechenden
Löchern 14b versehen.
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Die
Umhüllung 14 des
Lenkrades umfasst, ebenso wie in den in 2 dargestellten
Ausführungsmodi,
mehrere, die zentrale transversale Platte 31 mit dem Radkranz 13 des
Lenkrades 3 verbindende geneigte Arme 14c.
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Wenn
die Anlagefläche 10 wie
dargestellt auf einem Lenkrad 3 angebracht ist, wird der äußere verformbare,
fest mit der Platte 31 und somit mit dem Radkranz 13 des
Lenkrades 3 fest verbundene Ring in Rotation im Verhältnis zum äußeren, nicht
gesteuerten Ring 17b verschoben.
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Die
Messung dieser kleinen Verschiebung, zum Beispiel über in den
Aufnahmen 24 platzierte Hallsonden 23 und gegenüber auf
der Platte 31 befestigte Magnetsonden 23' erlaubt die
Messung des vom Fahrer angewendeten Moments und lässt die Servosteuerung
nach Verarbeitung des Signals durch den elektronischen Schaltkreis 12 zu.
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Dieser
elektronische Schaltkreis 12 umfasst in einem Ausführungsmodus:
- – eine
Stromzufuhr für
die Energieversorgung der Hallsonden;
- – einen
Filterschaltkreis des aus den Sonden kommenden Signals zwecks Ausschaltung
des Hintergrundgeräuschs;
- – ein
die analoge digitale Umwandlung des Signals gewährleistendes Modul;
- – ein
Kontroll- und Ausgleichsmodul zur Umleitung des von den Hallsonden
in Abhängigkeit
von der Temperatur, zum Beispiel in einem Bereich von –40°C +80°C ausgegebenen
Signals;
- – ein
regelmäßig den
einwandfreien Betrieb jeder Sonde testendes Sicherheitsmodul.
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Der
elektronische Schaltkreis 12 umfasst ggf. ein den Auslöseschwellenwert
der Servolenkung ermöglichendes
Modul, wobei dieser Schwellenwert einem bestimmten Momentwert entspricht,
oder auch ein drahtloses oder kontaktloses Übertragungsmodul des Signals.
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Die
unter Bezugnahme auf die 2 ff dargestellten Drehmomentsensoren
können
in anderen Ausführungsmodi
nicht am Lenkrad angebaut oder darin integriert sein, sondern an
jedem beliebigen Punkt zwischen dem Lenkrad und den Lenkradsäulenkardanen
platziert werden.
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Wie
dem Fachmann klar werden wird, muss dieser die folgenden Faktoren
berücksichtigen,
insbesondere:
- – der Motor der eventuellen
elektrischen Servolenkung muss vor der Diebstahlsicherung angebracht
werden
- – die
von den Crashtests (simulierte Unfalltests oder Aufpralltests) auferlegten
Volumen und die Ergonomie des Fahrerpostens bedingen den allgemeinen
Platzbedarf der Lenksäule 2.
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Das
erfindungsgemäße Drehmomentmeßsystem
kann somit eventuell abnehmbar an jedem Punkt der Lenksäule eingebaut
werden. Dieses Drehmomentmesssystem umfasst einen robusten, steifen
und von der Geometrie der Säule
untrennbaren Prüfkörper mit
geringen Abmessungen.
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Damit
wird das Normungspotenzial erhöht. Die
Struktur des Drehmomentsensors erlaubt die Vermeidung von wiederholten
Einbaustudien des Drehmomentmessers gemäß den in Betracht gezogenen
Säulentypen.