WO2005077733A1 - Device for measuring angles of rotation and/or torques - Google Patents

Device for measuring angles of rotation and/or torques Download PDF

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Keramettin Seven
Jörg Diekmann
Eberhard Didam
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Abstract

The invention relates to a device for measuring angles of rotation and/or torques on a shaft, especially for measuring steering angles and/or steering torques on a steering shaft (2). The device is characterized by a rotor (1), a stator (3) and a housing (4), the housing (4) having an upper part (4a) and a lower part (4b) and enclosing the rotor (1) and the stator (3). The device is also characterized in that the stator (3) is linked with the housing (4) via a clamped connection between the upper part (4a) and the lower part (4b) of the housing (4).

Description

'Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder -momenten" 'Apparatus for measuring angles of rotation and / or moments'
Die vorliegende Erfind ung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder Drehmomenten an einer Welle insbesondere zum Messen von Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten an einer Lenkspindel.The present invention relates to a device for measuring angles of rotation and / or torques on a shaft, in particular for measuring steering angles and / or steering moments on a steering spindle.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 197 39 358 A1 bekannt ist, weist einen Rotor, einen Stator und ein Gehäuse auf, welches in der genannten Druckschrift als Mantelroh r bezeichnet ist. Der Stator ist dabei am Gehäuse befestigt. Die Befestigung des Stators an dem Gehäuse, die in der genannten Druckschrift nicht näher dargestellt ist, erfolgt üblicherweise über Schrauben. Dieses ist sowohl in der Konstruktion als auch in der Prod uktion aufwendig.A known from the prior art device according to the invention, as is known for example from the publication with the publication number DE 197 39 358 A1, has a rotor, a stator and a housing, which is referred to in the cited document as Mantelroh r. The stator is attached to the housing. The attachment of the stator to the housing, which is not shown in detail in the cited document, usually takes place by means of screws. This is expensive both in construction and in the productions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern , dass eine einfache Befestigung vorzugsweise ohne weitere Befestigungsmittel des Stators an dem Gehäuse möglich ist.The invention is therefore based on the object to improve a device of the type mentioned so that a simple attachment is preferably possible without further attachment means of the stator to the housing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Demgemäß weist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ein Gehäuse auf, dass ein Oberteil und ein Unterteil umfasst und den Rotor und den Stator zumindest teilweise einschließt. Der Stator ist dabei durch Klemmung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden. Allein die Klemmwirkung des gegeneinander verspannten Ober- und Unterteils bewirkt somit die Befestigung des Stators in bzw. an dem Gehäuse. Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel sind nicht erforderlich . Damit ist sowohl d ie Konstruktion als auch d ie Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfacher.This object is achieved by a device according to claim 1. Accordingly, a device of the type mentioned in the introduction has a housing which comprises an upper part and a lower part and at least partially encloses the rotor and the stator. The stator is connected by clamping between the upper part and the lower part of the housing with the housing. Only the clamping action of the mutually braced upper and lower part thus causes the attachment of the stator in or on the housing. Screws or similar fasteners are not mandatory . Thus, both the construction and the installation of the device according to the invention are simpler.
Gemäß der Erfindung kann der Stator unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Zwischenelemente durch Klemmung zwischen dem Oberteil und dem U nterteil des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein . Das Zwischenelement kann zwischen dem Stator und dem Oberteil und/oder zwischen dem Stator und dem Unterteil des Gehäuses angeord net sein . Gemäß der Erfindung kann der Stator unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer Ausgleichselemente durch Klemmung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein. Auch die Ausgleichselemente können dabei zwischen dem Stator u nd dem Oberteil und/oder zwischen dem Stator und dem Unterteil angeordnet sein .According to the invention, the stator may be connected to the housing by interposing one or more intermediate elements by clamping between the upper part and the lower part of the housing. The intermediate element may be net angeord between the stator and the upper part and / or between the stator and the lower part of the housing. According to the invention, the stator may be connected by interposition of one or more compensating elements by clamping between the upper part and the lower part of the housing with the housing. The compensating elements can also be arranged between the stator and the upper part and / or between the stator and the lower part.
Das Zwischenelement kann fest mit dem Ausgleichselement verbunden sein.The intermediate element can be firmly connected to the compensating element.
Gemäß der Erfindung kann das Ausgleichselement zumindest eine Feder umfassen . Ebenso ist es möglich, dass das Ausgleichselement einen O-Ring umfasst. Ein O-Ring ist bevorzugt aus einem elastischen Gummi oder einem vergleichbaren elastischen Kunststoff hergestellt. I m Übrigen können die Federn aus Metall oder aus einem elastischen Kunststoff hergestellt sein.According to the invention, the compensating element may comprise at least one spring. It is also possible that the compensation element comprises an O-ring. An O-ring is preferably made of an elastic rubber or a comparable elastic plastic. Incidentally, the springs may be made of metal or of an elastic plastic.
Das Oberteil und das Unterteil des Gehäuses können miteinander verschraubt sein.The upper part and the lower part of the housing may be screwed together.
Der Rotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Stator der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ein beweglicher Teil bzw. ein feststehender Teil eines Sensors, insbesondere eines induktiven Sensors sein oder einen beweglichen Teil bzw. einen feststehenden Teil eines Sensors, insbesondere eines ind uktiven Sensors umfassen . The rotor of the device according to the invention and the stator of the device according to the invention can be a movable part or a stationary part of a sensor, in particular an inductive one Be sensor or a movable part or a fixed part of a sensor, in particular an inductive sensor include.
Die Erfindung ist anhand von Beispielen in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigtThe invention is explained in more detail by means of examples in the drawing. It shows
Fig . 1 einen Schnitt d urch eine auf eine Lenkspindel montierte erste erfindungsgemäße Vorrichtung ,Fig. 1 shows a section through a first device according to the invention mounted on a steering spindle,
Fig . 2 eine Schnittdarstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,Fig. 2 is a sectional view of a second device according to the invention in a perspective view,
Fig . 3 ein erstes Zwischen- und Ausgleichselement,Fig. 3 a first intermediate and compensation element,
Fig . 4 ein zweites Zwischen- und Ausgleichselement,Fig. 4 a second intermediate and compensating element,
Fig. 5 ein drittes Zwischen- und Ausgleichselement undFig. 5 shows a third intermediate and compensation element and
Fig. 6 einen Stator mit einem Zwischen- und Ausgleichselement.6 shows a stator with an intermediate and compensation element.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung , so auch die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung , weist einen Rotor 1 einen Stator 3 und ein den Rotor 1 und den Stator 3 vorzugsweise vollständig umgebendes Gehäuse 4 auf. Das Gehäuse umfasst dabei ein Oberteil 4a und ein Unterteil 4b. Die beiden Gehäuseteile sind über Verbindungsmittel 7 d ie z. B. Schrauben umfassen können , wie es in Figur 1 dargestellt ist, miteinander verbunden .A device according to the invention, as well as the device according to the invention shown in FIG. 1, has a rotor 1, a stator 3, and a housing 4, which completely surrounds the rotor 1 and the stator 3. The housing comprises an upper part 4a and a lower part 4b. The two housing parts are connected via connecting means 7 d he z. B. screws, as shown in Figure 1, connected to each other.
Der Rotor 1 , der in der Figur 1 dargestellten erfind ungsgemäßen Vorrichtung ist auf einer Lenkspindel 2 d rehfest angebracht. Diese Lenkspi'ndel 2 durchgreift eine Öffnung in dem Stator 3 und ist unter anderem in dem Unterteil 4b des Gehäuses über ein Lager 8 drehbar gelagert. Der Rotor 1 umfasst bewegliche Teile eines Sensors, z. B. eines Induktivsensors, während der Stator 3 feststehende und rotierende Teile dieses Sensors umfasst. Diese beweglichen bzw. festen Teile des Sensors sind in Figur 1 nicht gesondert dargestellt.The rotor 1, the device according to the invention shown in the figure 1 is mounted on a steering shaft 2 d rehfest. This Lenkspi ' bundle 2 passes through an opening in the stator 3 and is rotatably supported, inter alia, in the lower part 4b of the housing via a bearing 8. The rotor 1 comprises moving parts of a sensor, for. B. an inductive sensor, while the stator 3 comprises fixed and rotating parts of this sensor. These movable or fixed parts of the sensor are not shown separately in FIG.
Das U nterteil 4b des Gehäuses 4 weist einen hohlzylind rischen Abschn itt auf, der eine stirnseitige Flanschfläche 13 hat, über welche das Unterteil 4b an dem Oberteil 4a anliegt. Das Oberteil 4a ist ebenfalls in einem Abschnitt als Hohlzylinder ausgeführt und das Oberteil 4a weist stirnseitig eine dem Unterteil 4b zugewandte Flanschfläche 1 1 auf, welche an der Flanschfläche 13 des Unterteils 4b anliegt (siehe auch Figur 1 a). Benachbart zu der besagten Flanschfläche 1 3 des Unterteils4b ist ein Absatz 14 vorgesehen. Der Absatz 14 hat eine Höhe, die der Höhe eines umlaufenden Bunds an der Au ßenseite des Stators 3 entspricht. Der Stator 3 greift mit diesem Bund in den Absatz 14 ein . Der Bund liegt dabei auf dem Absatz 14 und an der Flanschfläche 1 1 des Oberteils 4a des Gehäuses an und ist somit zwischen dem Unterteil 4b und dem Oberteil 4a des Gehäuses 4 eingeklemmt. Dadurch ist der Stator 3 in dem Gehäuse 4 befestigt. Besondere Befestigungsmittel zum Fixieren des Stators in dem Gehäuse, beispielsweise Schrauben oder dergleichen , müssen nicht vorgesehen werden .The U nterteil 4b of the housing 4 has a hollow cylindrical section on which has an end face flange surface 13, via which the lower part 4b rests against the upper part 4a. The upper part 4a is also designed in a section as a hollow cylinder and the upper part 4a has the front side a lower part 4b facing flange surface 1 1, which rests against the flange 13 of the lower part 4b (see also Figure 1 a). Adjacent to said flange surface 1 3 of the lower part 4 b, a shoulder 14 is provided. The paragraph 14 has a height that corresponds to the height of a circumferential collar on the outside of the stator 3 Au. The stator 3 engages with this collar in the paragraph 14. The collar rests on the shoulder 14 and on the flange 1 1 of the upper part 4a of the housing and is thus clamped between the lower part 4b and the upper part 4a of the housing 4. As a result, the stator 3 is fixed in the housing 4. Special fastening means for fixing the stator in the housing, for example screws or the like, need not be provided.
Bei der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, und die ebenfalls einen Rotor 1 , einen Stator 3 und ein Gehäuse 4 umfasst, wobei der Rotor 1 auf einer Lenkspindel 2 befestigt ist, die das Gehäuse 4 und den Stator 3 durchgreift, ist der Stator 3 durch Klemmung in dem Gehäuse 4 befestigt. Dazu ist ein Zwischenelement 5 und ein Ausgleichselement 6 vorgesehen, welche zwischen dem Oberteil 4a und dem Stator 3 eingesetzt sind . Außerdem liegt der Stator 3 gegenüberliegend zu dem Zwischenelement 5 und dem Ausgleichselement 6 an dem Unterteil 4b des Gehäuses 4 an . Der Stator ist dadurch zwischen dem Unterteil 4b und dem Oberteil 4a und der Zwischenschaltung des Zwischenelements 5 und des Ausgleichselements 6 eingeklemmt und so in dem Gehäuse befestigt. Das Zwischenelement 5 hat dabei die Aufgabe, einen Raum zwischen dem Stator 3 und dem Oberteil 4a des Gehäuses 4 auszufüllen. Das Zwischenelement 5 liegt dabei jedoch nicht unmittelbar am Oberteil 4a an , vielmehr ist zwischen dem Zwischenelement 5 und dem Oberteil 4a das Ausgleichselement 6 eingesetzt. Das Ausgleichselement 6 ist als Spiralfeder ausgeführt, die in einer Boh rung des Zwischenelements 5 geführt gehalten wird . Das Oberteil 4a, das über Verbindungsmittel 7 fest mit dem U nterteil 4b verbunden ist, übt über das Ausgleichselement 6 eine Kraft auf das Zwischenelement 5 und den Stator 3 aus, welche den Stator 3 geklemmt zwischen dem Oberteil 4a und dem Unterteil 4b fixiert. Das Ausgleichselement 6 hat dabei die Aufgabe Fertigungstoleranzen zwischen den einzelnen Bauteilen bzw. verschiedene Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturschwankungen auszug leichen und so stets für eine sichere klemmende Befestigung des Stators 3 im Gehäuse zu sorgen .In the second device according to the invention, as shown in Figure 2, and which also comprises a rotor 1, a stator 3 and a housing 4, wherein the rotor 1 is mounted on a steering shaft 2, which passes through the housing 4 and the stator 3 , the stator 3 is fixed by clamping in the housing 4. For this purpose, an intermediate element 5 and a compensating element 6 are provided, which are inserted between the upper part 4a and the stator 3. In addition, the stator 3 is located opposite to the intermediate element 5 and the compensating element 6 on the lower part 4b of the housing 4. The stator is thereby clamped between the lower part 4b and the upper part 4a and the interposition of the intermediate element 5 and the compensating element 6 and thus secured in the housing. The intermediate element 5 has the task of filling a space between the stator 3 and the upper part 4a of the housing 4. However, the intermediate element 5 does not lie directly on the upper part 4a, but rather the compensating element 6 is inserted between the intermediate element 5 and the upper part 4a. The compensating element 6 is designed as a spiral spring, which is held in a Boh tion of the intermediate element 5 out. The upper part 4a, which is connected via connecting means 7 fixed to the U nterteil 4b, exerts on the compensation element 6 a force on the intermediate element 5 and the stator 3, which clamped the stator 3 between the upper part 4a and the lower part 4b fixed. The compensation element 6 has the task to compensate manufacturing tolerances between the individual components or different coefficients of expansion in temperature fluctuations abstract and so always to ensure a secure clamping attachment of the stator 3 in the housing.
In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene kombin ierte Zwischen- und Ausgleichselemente 5, 6 dargestellt. Dabei handelt es sich bei dem in Figur 3 dargestellten Zwischen- und Ausgleichselement 5 , 6 um ein ringförmiges Teil, das aus einem ringförmigen Zwischenelement 5 u nd einem aus Gummi bestehenden ringförmigen Ausg leichselement 6 zusammengesetzt ist. Das in der Figur 4 dargestellte Zwischen- und Ausgleichselement 5, 6 weist ebenfalls ein ringförmiges Zwischenelement 5 auf. An einer Stirnseite dieses Zwischenelements 5 sind Bohrungen vorgesehen, in welche als Ausgleichselemente 6 dienende Federn eingesetzt sind . Das in der Figur 5 teilweise dargestellte Zwischen- und Ausgleichselement 5, 6 weist ebenfalls ein ringförmiges Zwischenelement 5 auf, an dem als Ausgleichselement 6 dienende Federarme befestigt sind .In the figures 3 to 5 various combined intermediate and compensating elements 5, 6 are shown. In this case, it is in the intermediate and compensating element 5, 6 shown in Figure 3 to an annular member which is composed of an annular intermediate member 5 and a rubber consisting of annular Ausg element 6. The intermediate and compensating element 5, 6 shown in FIG. 4 likewise has an annular intermediate element 5. On an end face of this intermediate element 5 holes are provided, in which serving as compensating elements 6 springs are used. The intermediate and compensating element 5, 6 partially shown in Figure 5 also has a annular intermediate element 5, are attached to the serving as a compensation element 6 spring arms.
Der in der Figur 6 dargestellte Stator 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Abschnitt auf, an welchem ein Zwischenelement 5 angebracht ist. Dieses Zwischenelement umfasst lediglich einen Abschnitt des äußeren Umfangs des Bereichs des Stators, der mit dem Rotor (nicht dargestellt) zusammenwirkt. Auf der Oberseite des Zwischenelements 5 ist ein Ausgleichselement 6 aus einem federnden Gummi aufgelegt. The stator 3 shown in FIG. 6 of a device according to the invention has a section to which an intermediate element 5 is attached. This intermediate element comprises only a portion of the outer circumference of the region of the stator, which cooperates with the rotor (not shown). On the upper side of the intermediate element 5, a compensation element 6 is placed from a resilient rubber.

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Vorrichtung zum Messen von Drehwinkeln und/oder Drehmomenten an einer Welle insbesondere zum Messen von Lenkwinkeln und/oder Lenkmomenten an einer Lenkspindel (2) mit folgenden Merkmalen: die Vorrichtung weist einen Rotor (1 ), einen Stator (3) und ein Gehäuse (4) auf; das Gehäuse (4) weist ein Oberteil (4a) und ein Unterteil (4b) auf und schließt den Rotor (1 ) und den Stator (3) ein ; der Stator (3) ist d urch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden.1 . Device for measuring angles of rotation and / or torques on a shaft, in particular for measuring steering angles and / or steering moments on a steering spindle (2), having the following features: the device comprises a rotor (1), a stator (3) and a housing (4 ) on; the housing (4) has an upper part (4a) and a lower part (4b) and includes the rotor (1) and the stator (3); the stator (3) is connected to the housing (4) by clamping between the upper part (4a) and the lower part (4b) of the housing (4).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dad urch gekennzeichnet, dass der Stator (3) unter Zwischenschaltung eines oder mehrer Zwischenelemente (5) durch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.2. Apparatus according to claim 1, dad urch in that the stator (3) with interposition of one or more intermediate elements (5) by clamping between the upper part (4 a) and the lower part (4 b) of the housing (4) with the housing (4 ) connected is.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) unter Zwischenschaltung eines oder mehrer Ausgleichselemente (6) durch Klemmung zwischen dem Oberteil (4a) und dem Unterteil (4b) des Gehäuses (4) mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the stator (3) with interposition of one or more compensating elements (6) by clamping between the upper part (4a) and the lower part (4b) of the housing (4) with the housing ( 4) is connected.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (5) fest mit dem Ausgleichselement verbunden ist. 4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the intermediate element (5) is fixedly connected to the compensating element.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausg leichselement (6) zumindest eine Feder umfasst.5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the Ausg easy element (6) comprises at least one spring.
6. Vorrichtung nach einer der Ansprüche 3 bis, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (6) einen O-Ring umfasst.6. Device according to one of claims 3 to, characterized in that the compensating element (6) comprises an O-ring.
7. Vorrichtung nach einer der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (4a) und das Unterteil (4b) des Gehäuses miteinander verschraubt sind .7. Device according to one of claims 1 to, characterized in that the upper part (4a) and the lower part (4b) of the housing are screwed together.
Vorrichtung nach einer der vorigen Ansprüche, dadurch geken nzeichnet, dass der Rotor (1 ) einen beweglichen Teil und der Stator (3) einen feststehenden und/oder weiteren beweglichen Teil eines induktiven Sensors umfasst. Device according to one of the preceding claims, characterized Porsche Style, characterized in that the rotor (1) comprises a movable part and the stator (3) comprises a fixed and / or further movable part of an inductive sensor.
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