DE10108883B4 - Torque transducer - Google Patents

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Abstract

Drehmoment-Meßaufnehmer zur Erfassung des an der Eingangswelle eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes wirksamen Drehmomentes, wobei die Lenksäule und die Eingangswelle (5) des Lenkgetriebes mittels einer Drehstabfeder verbunden sind, im Bereich der Verbindungsstelle von Lenksäule zur Eingangswelle (5) des Lenkgetriebes am äußeren Umfang vom Schaft (4) der Lenksäule und der Eingangswelle (5) ein Drehmoment-Meßaufnehmer (1) drehfest gelagert ist, welcher aus zwei in einem Gehäuse (6) eingebundenen Bauteilen (2; 3), einem ersten Bauteil (2) und einem zweiten Bauteil (3), besteht, wobei das erste Bauteil (2), mit einem Magneten (7) bestückt, fest am äußeren Umfang vom Schaft (4) und das zweite Bauteil (3), mit zwei Polstücken (9), einem Magnet-Feldstärke-Sensor (10) sowie einem Stator (8) bestückt, fest am äußeren Umfang der Eingangswelle (5) angeordnet sind, wobei die Polstücke (9), der Magnet (7) und der Stator (8) sich auf mindestens einem Teilkreissegment befinden, welches konzentrisch zum Wellenmittelpunkt einer Welle mit kreisförmigem Querschnitt ist.Torque transducer for detecting the torque acting on the input shaft of a motor vehicle steering gear, the steering column and the input shaft (5) of the steering gear being connected by means of a torsion bar spring, in the area of the junction between the steering column and the input shaft (5) of the steering gear on the outer circumference of Shaft (4) of the steering column and the input shaft (5) a torque transducer (1) is rotatably mounted, which consists of two components (2; 3) integrated in a housing (6), a first component (2) and a second component (3), the first component (2), equipped with a magnet (7), fixed on the outer circumference of the shaft (4) and the second component (3), with two pole pieces (9), a magnetic field strength -Sensor (10) and a stator (8) fitted, are fixedly arranged on the outer circumference of the input shaft (5), the pole pieces (9), the magnet (7) and the stator (8) being located on at least one partial circle segment, which is concentric to the Shaft center of a shaft with a circular cross-section.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmoment-Meßaufnehmer zur Erfassung des wirksamen Drehmomentes an der Eingangswelle eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes und ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeuges.The invention relates to a torque transducer for detecting the effective torque on the input shaft of a motor vehicle steering gear and a method for influencing the driving behavior of a vehicle.

Zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges ist es aus unterschiedlichen Gründen heraus erforderlich zu wissen, in welcher Wertgröße und in welcher Drehrichtung ein Drehmoment auf das Kraftfahrzeug-Lenkgetriebe wirkt. Derartige Informationen werden beispielsweise im Zusammenhang mit Servo-Lenkeinrichtungen benötigt, um die Servo-Unterstützung zu aktivieren und/oder zu steuern oder zu regeln. Ferner wird auf derartige Informationen zurückgegriffen, um diese mit bei der Fahrdynamikregelung eines Kraftfahrzeuges mit einfließen zu lassen und zu berücksichtigen.To operate a motor vehicle, it is necessary for different reasons to know in which value size and in which direction a torque acts on the motor vehicle steering gear. Such information is needed, for example, in the context of servo-steering devices to activate and / or control the servo assistance. Furthermore, such information is used in order to incorporate it into the driving dynamics control of a motor vehicle and to take it into account.

So ist beispielsweise eine Kraftfahrzeug-Servo-Lenkeinrichtung mit der DE 36 03065 C2 bekannt geworden, bei der zur Erfassung von Lenkmomenten im Zuge der das Lenkrad mit der Eingangswelle des Lenkgetriebes verbindenden Lenkwelle bzw. -spindel Drehmeßstreifen angeordnet sind, welche elektrisch in üblicher Weise in einer Meßbrückschaltung nach Art einer Wheatstone-Brücke liegen. Räumlich angeordnet sind sie dabei an einem im Zuge der Lenkwellenanordnung liegenden Torsionsstab, das heißt in einem Lenkwellenbereich, dem unter der Wirkung von Lenkmomenten jeweils eine spürbare Torsionsverformung stattfindet. Derartige Anordnungen von Dehnmeßstreifen sind vergleichsweise sehr teuer, da wegen der jeweils niedrigen Widerstandsänderungen Meßbrückenschaltungen erforderlich werden, um zu auswertbaren Meßspannungen zu gelangen. Elektromagnetische Verträglichkeits-Probleme können hierbei nicht ausgeschlossen werden, und im übrigen bereiten das Anbringen der Dehnmeßstreifen gewisse Schwierigkeiten, und ferner bedarf es eines erheblichen Aufwandes bezüglich eines dauerfesten Aufbringens der Dehnmeßstreifen.For example, a motor vehicle servo steering device with the DE 36 03065 C2 become known, in which for the detection of steering moments in the course of the steering wheel with the input shaft of the steering gear connecting steering shaft or spindle rotary measuring strips are arranged, which lie in a conventional manner in a Meßbrückschaltung like a Wheatstone bridge. Spatially arranged, they are on a lying in the course of the steering shaft assembly torsion bar, that is, in a steering shaft area, which takes place under the action of steering moments in each case a noticeable torsional deformation. Such arrangements of strain gauges are comparatively very expensive, since because of the respective low resistance changes measuring bridge circuits are required in order to arrive at evaluable measuring voltages. Electromagnetic compatibility problems can not be excluded in this case, and in addition prepare the mounting of the strain gauges certain difficulties, and also requires a considerable effort in terms of permanent application of the strain gauges.

Die in der DE 33 04 917 A1 vorgestellte Lösung bezieht sich auf eine Einrichtung, die unter der Einwirkung eines Lenkmomentes stattfindenden Relativverdrehung zweier durch ein Torsionsfederelement drehmomentmäßig miteinander gekoppelter Lenkwellenteile für eine lenkmomentenabhängige Axialverschiebung einer eine Kurzschlußwicklung tragenden Steuerhülse auszunutzen, wobei die Kurzschlußwicklung mit zwei von einer Wechselspannung gespeisten ortsfesten Spulen zusammenwirkt und bei ihrer Axialverschiebung durch Induktion jeweils eine Drehmomenten abhängige Ausgangsspannung liefern soll. Diese Lösung erscheint konstruktiv und funktionell vergleichsweise sehr aufwendig, so daß bereits vorgeschlagen wurde, Lenkmomentensensoren zum Einsatz zu bringen.The in the DE 33 04 917 A1 presented solution relates to a device that takes place under the action of a steering torque relative rotation of two torque-wise coupled by a torsion spring member steering shaft parts for a steering torque dependent axial displacement of a short-circuit winding bearing sleeve, the short-circuit winding cooperates with two fed by an AC voltage stationary coils and their Axial displacement by induction in each case to deliver a torque-dependent output voltage. This solution appears structurally and functionally comparatively expensive, so that it has already been proposed to use steering torque sensors for use.

Einen derartigen Lenkmomentensensor beschreibt die EP 0 652 424 B1 , welcher zur Erfassung des an der Eingangswelle eines Kraftfahrzeug-Gelenkgetriebes wirksamen Lenkmomentes erfassen soll, welcher so ausgebildet ist, daß auf das freie Ende der Eingangswelle koaxial ein erstes Bauteil aufgesteckt ist, welches mit einem radial wegweisenden fahnenartigen Fortsatz ausgebildet ist und einem zweiten Bauteil, welches gleichfalls mit radial wegweisenden Fortsätzen ausgebildet ist und koaxial zum ersten Bauteil und dieses zu einem Teil konzentrisch umschließend angeordnet ist. Zwischen den radial wegweisenden Fortsätzen sind Drucksensoren oder Mikroschalter angeordnet, mittels denen die Drehrichtungen eventuell wirksamer Lenkmomente erfaßt werden, die zur Ansteuerung hydraulischer Servo-Lenkeinrichtungen dienen. Aus Drucksensoren sollen niederohmige kraftabhängige elektrische Widerstände in Form von aufklebbaren Folien verwendet werden, denen gleichfalls der Nachteil anhaftet, daß es eines erheblichen konstruktiven und montagetechnischen Aufwandes zur Anbringung dieser Widerstände bedarf, was gleichfalls zutreffend ist für eine dauerfeste Verbindung dieser Widerstände.Such a steering torque sensor describes the EP 0 652 424 B1 which is designed to detect the effective on the input shaft of a motor vehicle-type joint steering torque, which is designed so that on the free end of the input shaft coaxially a first component is attached, which is formed with a radially groundbreaking flag-like extension and a second component, which is also formed with radially pioneering projections and coaxially to the first component and this is arranged concentrically surrounding a part. Between the radially pioneering extensions pressure sensors or micro-switches are arranged, by means of which the directions of rotation of any effective steering moments are detected, which serve to control hydraulic servo-steering devices. From pressure sensors low-impedance force-dependent electrical resistances are to be used in the form of adhesive sheets, which also has the disadvantage that it requires a considerable constructive and assembly technical effort to attach these resistors, which is also true for a permanent connection of these resistors.

Aus US 4,784,002 , JP H09-210 815 A , US 5,913,251 , US 4,660,671 DE 693 15 127 T2 und US 4,984,474 sind Drehmoment-Messaufnehmer bekannt, die im Bereich der Verbindungsstelle von zwei um eine gemeinsame Achse drehbaren Körpern angeordnet sind.Out US 4,784,002 . JP H09-210 815 A . US 5,913,251 . US 4,660,671 DE 693 15 127 T2 and US 4,984,474 torque transducers are known, which are arranged in the region of the junction of two bodies rotatable about a common axis.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehmoment-Meßaufnehmer zur Erfassung eines wirksamen Drehmomentes an der Eingangswelle eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes zu schaffen, mit dem eine zuverlässige Messung möglich ist und welche die Nachteile der bekannten Lösungen ausschließt, sowie ein Verfahren zur Auswertung eines derartigen Signals anzugeben.The invention is therefore an object of the invention to provide a torque transducer for detecting an effective torque at the input shaft of a motor vehicle steering gear, with a reliable measurement is possible and which excludes the disadvantages of the known solutions, and a method for evaluating such Indicate signal.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 12 angegebenen Ausführungsformen der Erfindung gelöst.This object is achieved by the embodiments of the invention specified in claims 1 and 12.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

So wurde ein Drehmoment-Meßaufnehmer geschaffen, welcher unmittelbar im Bereich vom Schaft der Lenksäule und der Eingangswelle des Lenkgetriebes vorgesehen und umfänglich zu dem Schaft und der Eingangswelle angeordnet ist. Der Drehmoment-Meßaufnehmer ist dabei so ausgebildet, daß die wirkbestimmenden Teile in einem ersten und einem zweiten Bauteil eingeordnet und diese beiden Bauteile als Gehäusehälften ausgebildet, innerhalb des Gehäuses vom Drehmoment-Meßaufnehmer angeordnet sind. Wesentlich dabei ist, daß die Bauteile fest am äußeren Umfang des Schaftes der Lenksäule und der Eingangswelle des Lenkgetriebes befestigt sind, wobei das erste Bauteil am Schaft der Lenksäule und das zweite Bauteil an der Eingangswelle des Lenkgetriebes angeordnet sind. Die Einbindung der mit den funktionsbestimmenden Teilen bestückten Bauteile innerhalb des Gehäuses vom Drehmoment-Meßaufnehmer erfolgt in der Form, daß das Innere des Drehmoment-Meßaufnehmers gegen äußere Einflüsse allseits geschützt ist, wobei das äußere Gehäuse so ausgebildet ist, daß zwischen dem Gehäuse und dem Schaft der Lenksäule sowie der Eingangswelle des Lenkgetriebes ein Luftspalt vorhanden ist, somit dieses Gehäuse zu diesen beiden Elementen nicht fest verbunden ist und dieser Spalt mittels geeigneter Dichtelemente und/oder Dichtlabyrinth verschlossen wird. Seine Befestigung erhält das Gehäuse entweder über seinen äußeren Umfang oder seinem Gehäuseboden bzw. Gehäusedeckel.Thus, a torque transducer has been provided which is provided directly in the region of the shaft of the steering column and the input shaft of the steering gear and is arranged circumferentially to the shaft and the input shaft. The torque transducer is designed so that the effective parts arranged in a first and a second component and this two components designed as housing halves, are arranged within the housing of the torque transducer. It is essential that the components are fixedly secured to the outer periphery of the shaft of the steering column and the input shaft of the steering gear, wherein the first component on the shaft of the steering column and the second component are arranged on the input shaft of the steering gear. The integration of the components provided with the function-determining parts within the housing of the torque transducer takes the form that the interior of the torque transducer is protected against external influences on all sides, wherein the outer housing is formed so that between the housing and the shaft the steering column and the input shaft of the steering gear, an air gap is present, thus this case is not firmly connected to these two elements and this gap is closed by means of suitable sealing elements and / or labyrinth seal. Its attachment receives the housing either over its outer circumference or its housing bottom or housing cover.

Bei den wirkbestimmenden Teilen des Drehmoment-Meßaufnehmers handelt es sich einmal um einen Stator, zwei Polstücke und einem Magnet-Feldstärke-Sensor, welche in einem Bauteil/Gehäusehälfte vorgesehen sind und zum anderen um einen Magneten, einem Permanentmagneten mit hoher Lebensdauer, welcher in dem zweiten Bauteil/der zweiten Gehäusehälfte eingeordnet ist.The effective parts of the torque transducer are once a stator, two pole pieces and a magnetic field strength sensor, which are provided in a component / housing half and the other to a magnet, a permanent magnet with a long life, which in the second component / the second housing half is arranged.

Die Polstücke, der Magnet und der Stator befinden sich auf mindestens einem Teilkreissegment, welches konzentrisch zum Wellenmittelpunkt einer Welle mit kreisförmigem Querschnitt ist.The pole pieces, the magnet and the stator are located on at least one partial circle segment, which is concentric with the shaft center of a shaft with a circular cross section.

Ferner gehört zur Erfindung, daß durch die Ausbildung des Drehmoment-Meßaufnehmers die Möglichkeit gegeben ist, daß sich der Magnet gegen die Polstücke und den Stator verdrehen kann, was halt dadurch erreicht wird, daß der Magnet in seiner Gehäusehälfte, dem ersten Bauteil, fest angeordnet ist und diese wiederum fest am Schaft der Lenksäule, wobei der Magnet so in seiner Gehäusehälfte angeordnet ist, daß beim Fügen beider Bauteile/Gehäusehälften der Magnet zwischen den Polstücken und dem Stator hineinragt und wirksam werden kann, was wiederum dadurch erreicht wird, daß die Polstücke zum Stator radial beabstandet im zweiten Bauteil angeordnet sind, welches fest an der Eingangswelle des Lenkgetriebes angeordnet ist.Further, the invention that is given by the formation of the torque transducer, the possibility that the magnet can rotate against the pole pieces and the stator, which is achieved by holding the magnet in its housing half, the first component, fixed is and this in turn fixed to the shaft of the steering column, wherein the magnet is arranged in its housing half, that when joining both components / housing halves of the magnet between the pole pieces and the stator protrudes and can be effective, which in turn is achieved in that the pole pieces are arranged radially spaced from the stator in the second component, which is fixedly arranged on the input shaft of the steering gear.

Bei der Einleitung eines Handmomentes über das Lenkrad auf die Lenksäule und zu deren Schaft kommt es infolge der zwischen dem Schaft der Lenksäule und der Eingangswelle des Lenkgetriebes vorhandenen Drehstabfeder zu einer Relativverdrehung zwischen dem Schaft der Lenksäule und der Eingangswelle des Lenkgetriebes und gleichzeitig zu einer kreisbogenförmigen Relativbewegung zwischen dem Magneten und den Polstücken einschließlich des Stators, so daß gleichzeitig ein Wandern, eine Lageveränderung des magnetischen Feldes bewirkt wird, dessen Feldlinien den Hallsensor durchsetzen und die Intensität des Magnetfeldes vom Hallsensor erfaßt wird, welche als Maß zur Bestimmung des wirksamen vorliegenden Drehmomentes herangezogen wird. Neben der Bestimmung der Wertgröße der Intensität des magnetischen Feldes wird gleichfalls dessen Wirkrichtung erfaßt und findet bei der Regelung bzw. Aktivierung des Antriebes für das Lenkgetriebe Berücksichtigung.In the initiation of a manual torque on the steering column on the steering column and its shaft occurs due to the existing between the shaft of the steering column and the input shaft of the steering shaft torsion spring relative rotation between the shaft of the steering column and the input shaft of the steering gear and at the same time to a circular arc relative movement between the magnet and the pole pieces including the stator, so that simultaneously a wander, a change in position of the magnetic field is effected whose field lines pass through the Hall sensor and the intensity of the magnetic field is detected by the Hall sensor, which is used as a measure for determining the effective present torque , In addition to the determination of the value size of the intensity of the magnetic field whose effective direction is also detected and is taken into account in the control or activation of the drive for the steering gear.

Die Übertragung/Weiterleitung dieser vom Magnet-Feldstärke-Sensor aufgenommenen Informationen erfolgt über ein flexibles Übertragungselement, welches unterhalb des Bauteiles/der Gehäusehälfte, in dem der Magnet-Feldstärke-Sensor angeordnet ist, vorgesehen ist, welches beispielsweise mit einer Elektronik zusammenwirkt, die gleichfalls in diesem Bereich eingeordnet ist. Der vorgestellte Drehmoment-Meßaufnehmer ist konstruktiv so ausgebildet, daß er im unmittelbaren Bereich zwischen zwei um eine gemeinsame Achse drehbaren Körpern an deren Umfängen angeordnet werden kann, dies in der Form, daß er als eine einzelne Baugruppe vorgesehen wird oder aber in der Form, daß zwei Drehmomenten-Meßaufnehmer vorgesehen werden, so daß bei einer Relativverdrehung zwischen den beiden Körpern, des Schaftes der Lenksäule und der Eingangswelle des Lenkgetriebes, es zu kreisbogenförmigen Relativbewegungen der Bauteile und somit auch zwischen den Magneten einerseits und den Polstücken mit Statoren andererseits kommt, in jedem der Drehmoment-Meßaufnehmer vorgesehen sind, und die vorhandenen Magnet-Feldstärke-Sensoren in den Drehmoment-Meßaufnehmern liefern jeweils ein voneinander unabhängiges Signal, mittels denen auf die geforderte Redundanz rückgeschlossen werden kann.The transmission / forwarding of this recorded by the magnetic field strength sensor information via a flexible transmission element, which below the component / the housing half, in which the magnetic field strength sensor is arranged, is provided which cooperates, for example, with an electronics, which also is classified in this area. The presented torque transducer is structurally designed so that it can be arranged in the immediate area between two bodies rotatable about a common axis at their peripheries, in the form that it is provided as a single assembly or in the form that two torque transducers are provided, so that in a relative rotation between the two bodies, the shaft of the steering column and the input shaft of the steering gear, there is a circular arc relative movements of the components and thus between the magnets on the one hand and the pole pieces with stators on the other hand, in each the torque transducers are provided, and the existing magnetic field strength sensors in the torque transducers each provide a mutually independent signal by means of which the required redundancy can be deduced.

Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.With the following embodiment, the invention will be explained in more detail.

In der dazugehörigen Zeichnung zeigtIn the accompanying drawing shows

1: eine schematische Darstellung und Anordnung des Drehmoment- 1 : a schematic representation and arrangement of the torque

Meßaufnehmers im Bereich vom Schaft einer Lenksäule und der Eingangswelle eines LenkgetriebesMeasuring transducer in the area of the shaft of a steering column and the input shaft of a steering gear

2: eine schematische Darstellung der Anordnung von zwei Drehmoment-Meßaufnehmern 2 : A schematic representation of the arrangement of two torque transducers

3: eine Schnittansicht A-A nach 2 in prinziphafter Darstellung 3 : a sectional view AA after 2 in principle

4: in einer Explosionszeichnung eine Ausführungsform eines Drehmoment-Meßaufnehmers 4 in an exploded view an embodiment of a torque transducer

In den 1 und 2 sind in schematischer Darstellung die Ausbildung und die Anordnung von einem bzw. zwei Drehmoment-Meßaufnehmern 1 gezeigt, die unmittelbar am äußeren Umfang des Schaftes 4 der Lenksäule und der Eingangswelle 5 des Lenkgetriebes vorgesehen sind. Das Gehäuse 6 des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 ist dabei so ausgeführt, daß in seinem Inneren alle Bauelemente des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 aufgenommen und von diesem umschlossen wird, wobei das Gehäuse 6 selbst zum Schaft 4 und zur Eingangswelle 5 nicht fest verbunden ist, sondern diese Verbindung und Abdichtung als schleifdichtende Verbindung ausgebildet ist, was über vorgesehene Dichtelemente 14 erzielt wird. Dies wird erforderlich, um einmal den/die Drehmoment-Meßaufnehmer 1 gegen äußere Einflüsse in Form von Verschmutzungen und Fremdeinflüssen zu schützen und zum anderen sicherzustellen, daß der Drehmoment-Meßaufnehmer 1 den EMV-Richtlinien (Elektromagnetische Verträglichkeit) entspricht.In the 1 and 2 are a schematic representation of the design and arrangement of one or two torque transducers 1 shown directly on the outer circumference of the shaft 4 the steering column and the input shaft 5 are provided of the steering gear. The housing 6 of the torque transducer 1 is designed so that in its interior all components of the torque transducer 1 is received and enclosed by this, the housing 6 even to the shaft 4 and to the input shaft 5 is not firmly connected, but this compound and seal is designed as a sanding seal, which has provided sealing elements 14 is achieved. This will be required once the torque transducer (s) 1 To protect against external influences in the form of dirt and foreign influences and on the other hand to ensure that the torque transducer 1 complies with the EMC guidelines (electromagnetic compatibility).

Innerhalb des Gehäuses 6 sind die beiden Bauteile 2, 3 eingeordnet, von denen eines fest mit dem äußeren Umfang des Schaftes 4 und das andere fest zum äußeren Umfang der Eingangswelle 5 verbunden ist. Bei der gezeigten Darstellung ist das erste Bauteil 2 fest mit dem Schaft 4 verbunden, während das zweite Bauteil 3 fest mit der Eingangswelle 5 verbunden ist. Zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteil 3 verbleibt beim Fügen der Teile ein Spalt erhalten, so daß die Möglichkeit besteht, daß sich die Bauteile 2, 3 gegeneinander verdrehen können, was abhängig ist von der Relativbewegung zwischen dem Schaft 4 und der Eingangswelle 5. Aus den Darstellungen der 1 und 2 ergibt sich ferner die Ein- und Zuordnung der wirkbestimmenden Teile des Drehmoment-Meßaufnehmers 1. So ist im ersten Bauteil 2 ein Magnet 7 eingeordnet, welcher als ein Permanentmagnet mit hoher Lebensdauer ausgebildet und ferner so gestaltet ist, daß er in den radial beabstandeten Zwischenraum von den Polstücken 9 zu dem Stator 8 hineinragt, wobei die Polstücke 9 und der Stator 8 im zweiten Bauteil 3 eingeordnet sind, welches unterhalb des ersten Bauteiles fest zur Eingangswelle 5 des Lenkgetriebes befestigt ist. Die beiden Polstücke 9 sind, in Umfangsrichtung gesehen, nebeneinander angeordnet und besitzen einen bestimmten Abstand, zwischen denen ein Magnet-Feldstärke-Sensor 10 vorgesehen ist. Dies wird deutlich aus der Darstellung nach 3. Zum Drehmoment-Meßaufnehmer 1 gehört ferner, daß innerhalb des Gehäuses 6 ein flexibles Übertragungselement 11, eine hochflexible Litze, vorgesehen ist, über die die vom Magnet-Feldstärke-Sensor 10 aufgenommenen Informationen aus diesem System und somit nach außen geführt werden. Das flexible Übertragungselement 11 ist dabei in einer bevorzugten Ausführungsform unterhalb des zweiten Bauteiles 3 vorgesehen und wirkt mit einem Informationsübertragungselement, beispielsweise einer Elektronik 12, zusammen, über die die aufgenommenen Informationen vom Magnet-Feldstärke-Sensor 10 auf das flexible Übertragungselement 11 übertragen und von diesem dann aus dem Gehäuse 6 des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 herausgeführt werden.Inside the case 6 are the two components 2 . 3 arranged, one of which is fixed to the outer circumference of the shaft 4 and the other fixed to the outer circumference of the input shaft 5 connected is. In the illustration shown, the first component 2 firmly with the shaft 4 connected while the second component 3 fixed to the input shaft 5 connected is. Between the first component 2 and the second component 3 remains when joining the parts a gap obtained so that there is a possibility that the components 2 . 3 can rotate against each other, which is dependent on the relative movement between the shaft 4 and the input shaft 5 , From the representations of 1 and 2 also results in the input and assignment of the effective parts of the torque transducer 1 , This is the first component 2 a magnet 7 arranged, which is formed as a permanent magnet with a long life and is further designed so that it in the radially spaced space from the pole pieces 9 to the stator 8th protrudes, with the pole pieces 9 and the stator 8th in the second component 3 are arranged, which below the first component fixed to the input shaft 5 is attached to the steering gear. The two pole pieces 9 are, viewed in the circumferential direction, arranged side by side and have a certain distance, between which a magnetic field strength sensor 10 is provided. This becomes clear from the representation after 3 , To the torque transducer 1 heard further that within the housing 6 a flexible transmission element 11 , a highly flexible stranded wire, is provided over which the magnetic field strength sensor 10 recorded information from this system and thus be led to the outside. The flexible transmission element 11 is in a preferred embodiment below the second component 3 provided and acts with an information transfer element, such as electronics 12 , together, about the information recorded by the magnetic field strength sensor 10 on the flexible transmission element 11 transferred and from this then from the housing 6 of the torque transducer 1 be led out.

Grundsätzlich bedarf es zur Erfassung des vorhandenen wirksamen Drehmomentes im Bereich des Schaftes 4 einer Lenksäule und der Eingangswelle 5 eines Lenkgetriebes nur der Anordnung eines Drehmoment-Meßaufnehmers 1 in der oben beschriebenen Art und Weise, um jedoch der geforderten Redundanz zu entsprechen, ist es vorteilhaft, und es besteht die Möglichkeit, zwei solcher Drehmoment-Meßaufnehmer 1 in dem gewünschten Bereich anzuordnen, so daß über die beiden in den Drehmoment-Meßaufnehmern 1 vorhandenen Magnet-Feldstärke-Sensoren 10 und den zugeordneten Übertragungselementen die funktionsbestimmenden Informationen herausgefiltert werden können. Die Anordnung von zwei Drehmoment-Meßaufnehmern 1 und deren Anordnung und Einbindung in ein Gehäuse 6 zeigen die Darstellungen nach den 2 und 3, wobei die Darstellung nach der 3 in prinziphafter Form die Anordnung und Ausbildung der wirkbestimmenden Teile des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 und seiner Zuordnung zur Eingangswelle 5 verdeutlicht. Gezeigt wird, daß das zweite Bauteil 3 fest zur Eingangswelle 5 verbunden und mit den Polstücken 9, dem Magnet-Feldstärke-Sensor 10 und dem Stator 8 bestückt ist. Der gleichfalls dargestellte Magnet 7 ist hier fest mit dem ersten Bauteil 2 verbunden, aber so ausgebildet, daß er funktionsbedingt in den radialen Zwischenraum von den Polstücken 9 und dem Stator 8 hineinragt. Neben der gezeigten und beschriebenen Anordnung der beiden Bauteile 2, 3, der Bestückung des ersten Bauteiles 2 mit dem Magneten 7 und der Bestückung des zweiten Bauteiles 3 mit den Polstücken 9, dem Magnet-Feldstärke-Sensor 10 und dem Stator 8, ist es durchaus möglich, die Anordnung und Befestigung der Bauteile 2, 3 so zu tauschen, daß das erste Bauteil 2 zur Eingangswelle 5 und das zweite Bauteil 3 zum Schaft 4 befestigt sind. Eine weitere Möglichkeit der Bestückung und Anordnung der Bauteile 2, 3 besteht darin, das erste Bauteil 2 mit den Polstücken 9, dem Magnet-Feldstärke-Sensor 10 und dem Stator 8 auszurüsten und am Schaft 4 zu befestigen und das zweite Bauteil 3 mit dem Magneten 7 auszurüsten und zur Eingangswelle zu befestigen. Wesentlich ist, daß beide Bauteile 2, 3 jeweils fest am äußeren Umfang vom Schaft 4 oder von der Eingangswelle 5 angeordnet sind, so daß es bei einer Relativverdrehung zwischen dem Schaft 4 und der Eingangswelle 5 zu einer kreisbogenförmigen Relativbewegung zwischen dem Magneten 7 zu den Polstücken 9 und dem Stator 8 kommt, die mit der Bezugszahl 15 bezeichnet ist. Wird der Magnet 7 zu den Polstücken 9 und dem Stator 8 relativ verdreht, verschiebt sich gleichfalls das vorhandene Magnetfeld auf der kreisbogenförmigen Bahn in eine der angezeigten Richtungen 15, und gleichzeitig dazu verändert sich wertmäßig das Magnetfeld selbst, was in der Veränderung der Intensität wirksam wird. Diese Veränderungen werden vom Magnet-Feldstärke-Sensor 10 erfaßt, über eine Elektronik 12 und das flexible Übertragungselement 11 aus dem Drehmoment-Meßaufnehmer 1 herausgeführt, entsprechend bewertet und bilden die Grundlage zur Bestimmung des vorhandenen Drehmomentes in seiner Größe und Wirkrichtung.Basically, it is necessary to detect the existing effective torque in the region of the shaft 4 a steering column and the input shaft 5 a steering gear only the arrangement of a torque transducer 1 in the manner described above, but to meet the required redundancy, it is advantageous, and it is possible, two such torque transducers 1 in the desired area, so that over the two in the torque transducers 1 existing magnetic field strength sensors 10 and the assigned transmission elements, the function-determining information can be filtered out. The arrangement of two torque transducers 1 and their arrangement and integration into a housing 6 show the representations after the 2 and 3 , the representation according to the 3 in principle, the arrangement and design of the effective parts of the torque transducer 1 and its assignment to the input shaft 5 clarified. It is shown that the second component 3 firmly to the input shaft 5 connected and with the pole pieces 9 , the magnetic field strength sensor 10 and the stator 8th is equipped. The magnet also shown 7 is here with the first component 2 connected, but designed so that it functionally in the radial gap of the pole pieces 9 and the stator 8th protrudes. In addition to the shown and described arrangement of the two components 2 . 3 , the assembly of the first component 2 with the magnet 7 and the assembly of the second component 3 with the pole pieces 9 , the magnetic field strength sensor 10 and the stator 8th , it is quite possible the arrangement and attachment of the components 2 . 3 to swap so that the first component 2 to the input shaft 5 and the second component 3 to the shaft 4 are attached. Another way of equipping and arranging the components 2 . 3 This is the first component 2 with the pole pieces 9 , the magnetic field strength sensor 10 and the stator 8th equip and on the shaft 4 to attach and the second component 3 with the magnet 7 equip and attach to the input shaft. It is essential that both components 2 . 3 each firmly on the outer circumference of the shaft 4 or from the input shaft 5 are arranged so that it is at a relative rotation between the shaft 4 and the input shaft 5 to a circular arc relative movement between the magnet 7 to the pole pieces 9 and the stator 8th comes with the reference number 15 is designated. Will the magnet 7 to the pole pieces 9 and the stator 8th Also, the existing magnetic field on the arcuate path shifts in one of the directions indicated 15 , and at the same time the magnetic field itself changes in value, which becomes effective in changing the intensity. These changes are made by the magnetic field strength sensor 10 detected, via electronics 12 and the flexible transmission element 11 from the torque transducer 1 led out, evaluated accordingly and form the basis for determining the existing torque in its size and effective direction.

Eine weitere Ausführungsform eines Drehmoment-Meßaufnehmers 1 und die Ausbildung seiner einzelnen wirkbestimmenden Teile sowie deren Anordnung und Zusammenbau ist in einer Explosionszeichnung in der 4 dargestellt, aus der sich ergibt, daß der Drehmoment-Meßaufnehmer 1 in dieser Ausführungsform aus einem kreisrunden Gehäuse 6 besteht, welches vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt und mit einer Austrittsöffnung 18 für einen Kabelanschluß versehen ist, über welche das Anschlußstück des flexibler Übertragungselementes 11 herausgeführt werden kann. Wie ferner gezeigt, ist bei dieser Ausführungsform des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 der Magnet 7 als eine Topfscheibe 19 ausgebildet, welche die Aufgabe und Funktion eines Magneten übernimmt. So kann diese Topfscheibe 19 in ihrer Gesamtheit als ein Magnet 7 ausgebildet sein, aber auch in bestimmten Teilflächen, was bedeutet, daß einzelne Teilflächen des äußeren Randes der Topfscheibe magnetisiert oder diese bestimmten Teilflächen mit Permanentmagneten bestückt sind. Die anderen wirkbestimmenden Teile, der Stator 8, die Polstücke 9 und der Magnet-Feldstärke-Sensor 10, finden bei dieser Ausführungsform des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 Aufnahme in dem gezeigten Rotor 17, welcher als das zweite Bauteil 3 wirkt, der so gestaltet ist, daß beim Fügen des Rotors 17 zur Topfscheibe 19 der ausgebildete oder vorhandene Magnet 7 mit den wirksamen Flächen zwischen dem Stator 8 und den Polstücken 9 hineinragt. Das flexible Übertragungselement 11 dient zur Übertragung der vom Magnet-Feldstärke-Sensor 10 aufgenommenen Informationen, und mittels eines Deckels 16 wird das Gehäuse 6 und somit der Drehmoment-Meßaufnehmer 1 verschlossen und abgedichtet.Another embodiment of a torque transducer 1 and the formation of its individual effective determining parts as well as their arrangement and assembly is in an exploded view in the 4 shown, it turns out that the torque transducer 1 in this embodiment, a circular housing 6 consists, which is preferably made of a plastic and having an outlet opening 18 is provided for a cable connection, via which the connecting piece of the flexible transmission element 11 can be led out. As further shown, in this embodiment of the torque transducer 1 the magnet 7 as a cup wheel 19 trained, which takes over the task and function of a magnet. So this cup wheel can 19 in its entirety as a magnet 7 be formed, but also in certain sub-areas, which means that individual faces of the outer edge of the cup wheel magnetized or these particular faces are equipped with permanent magnets. The other effective parts, the stator 8th , the pole pieces 9 and the magnetic field strength sensor 10 , found in this embodiment of the torque transducer 1 Recording in the rotor shown 17 , which as the second component 3 acts, which is designed so that when joining the rotor 17 to the cup wheel 19 the trained or existing magnet 7 with the effective areas between the stator 8th and the pole pieces 9 protrudes. The flexible transmission element 11 is used to transmit the magnetic field strength sensor 10 recorded information, and by means of a cover 16 becomes the case 6 and thus the torque transducer 1 closed and sealed.

Die Vorteile des Drehmoment-Meßaufnehmers 1 liegen darin, daß dieser umfänglich vom Schaft 4 der Lenksäule und der Eingangswelle 5 eines Lenkgetriebes angeordnet werden kann, ohne daß dieser Verbindungsbereich in seiner konstruktiven Ausführung umgerüstet oder nachgerüstet werden muß, und durch den Einsatz eines Magnet-Feldstärke-Sensors 10 ist die Möglichkeit gegeben, die infolge der Relativverdrehung der beiden Teile zueinander sich verändernde Intensität des Magnetflusses, diese in wertmäßiger Größe und in Wirkrichtung in effektiver Form zu erfassen, dieses Signal aus dem Drehmoment-Meßaufnehmer 1 herauszuführen, um auf der Grundlage dieses Signals das wirksam vorhandene Drehmoment bestimmen zu können. Das Signal liegt dabei als analoges Ausgangssignal an, was bedeutet, daß sich stetig verändernde Wertgrößen unmittelbar erfaßt und ausgewertet werden können.The advantages of the torque transducer 1 lie in the fact that this circumference of the shaft 4 the steering column and the input shaft 5 a steering gear can be arranged without this connection area must be retrofitted or retrofitted in its structural design, and by the use of a magnetic field strength sensor 10 is given the opportunity to detect due to the relative rotation of the two parts mutually changing intensity of the magnetic flux, these in value-wise size and effective direction in effective form, this signal from the torque transducer 1 lead out to be able to determine the effective torque based on this signal. The signal is applied as an analog output signal, which means that continuously changing value sizes can be detected and evaluated immediately.

Claims (12)

Drehmoment-Meßaufnehmer zur Erfassung des an der Eingangswelle eines Kraftfahrzeug-Lenkgetriebes wirksamen Drehmomentes, wobei die Lenksäule und die Eingangswelle (5) des Lenkgetriebes mittels einer Drehstabfeder verbunden sind, im Bereich der Verbindungsstelle von Lenksäule zur Eingangswelle (5) des Lenkgetriebes am äußeren Umfang vom Schaft (4) der Lenksäule und der Eingangswelle (5) ein Drehmoment-Meßaufnehmer (1) drehfest gelagert ist, welcher aus zwei in einem Gehäuse (6) eingebundenen Bauteilen (2; 3), einem ersten Bauteil (2) und einem zweiten Bauteil (3), besteht, wobei das erste Bauteil (2), mit einem Magneten (7) bestückt, fest am äußeren Umfang vom Schaft (4) und das zweite Bauteil (3), mit zwei Polstücken (9), einem Magnet-Feldstärke-Sensor (10) sowie einem Stator (8) bestückt, fest am äußeren Umfang der Eingangswelle (5) angeordnet sind, wobei die Polstücke (9), der Magnet (7) und der Stator (8) sich auf mindestens einem Teilkreissegment befinden, welches konzentrisch zum Wellenmittelpunkt einer Welle mit kreisförmigem Querschnitt ist.Torque transducer for detecting the effective at the input shaft of a motor vehicle steering gear torque, wherein the steering column and the input shaft ( 5 ) of the steering gear are connected by means of a torsion bar spring, in the region of the connection point of the steering column to the input shaft ( 5 ) of the steering gear on the outer circumference of the shaft ( 4 ) of the steering column and the input shaft ( 5 ) a torque transducer ( 1 ) is rotatably mounted, which consists of two in a housing ( 6 ) integrated components ( 2 ; 3 ), a first component ( 2 ) and a second component ( 3 ), the first component ( 2 ), with a magnet ( 7 ), firmly on the outer circumference of the shaft ( 4 ) and the second component ( 3 ), with two pole pieces ( 9 ), a magnetic field strength sensor ( 10 ) and a stator ( 8th ), fixed to the outer circumference of the input shaft ( 5 ) are arranged, wherein the pole pieces ( 9 ), the magnet ( 7 ) and the stator ( 8th ) are located on at least one partial circle segment, which is concentric with the shaft center of a shaft with a circular cross section. Drehmoment-Meßaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2; 3) als Gehäusehälften ausgebildet sind, aus einem nichtmagnetischen Material, insbesondere einem Kunststoff, bestehen und vorzugsweise jeweils eine U-förmig ausgebildete Querschnittsform aufweisen, deren Öffnungen zueinander weisen, wobei der Magnet (7) zwischen den mit einem Radialabstand im zweiten Bauteil (3) vorgesehenen Polstücken (9) und dem Stator (8) gefügt und zwischen den Polstücken (9) der Magnet-Feldstärke-Sensor (10) angeordnet ist.Torque transducer according to claim 1, characterized in that the components ( 2 ; 3 ) are formed as housing halves, made of a non-magnetic material, in particular a plastic, and preferably each having a U-shaped cross-sectional shape, the openings facing each other, wherein the magnet ( 7 ) between the ones with a radial distance in the second component ( 3 ) provided pole pieces ( 9 ) and the stator ( 8th ) and between the pole pieces ( 9 ) the magnetic field strength sensor ( 10 ) is arranged. Drehmoment-Meßaufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wirkbestimmenden Teile des Drehmoment-Meßaufnehmers (1) in umgekehrter Folge in den Bauteilen (2; 3) vorgesehen sind, so daß im ersten Bauteil (2) die Polstücke (9), der Magnet-Feldstärke-Sensor (10) und der Stator (8) und im zweiten Bauteil (3) der Magnet (7) angeordnet sind.Torque transducer according to claims 1 and 2, characterized in that the operative parts of the torque transducer ( 1 ) in reverse order in the components ( 2 ; 3 ) are provided so that in the first component ( 2 ) the pole pieces ( 9 ), the magnetic field strength sensor ( 10 ) and the stator ( 8th ) and in the second component ( 3 ) the magnet ( 7 ) are arranged. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit Polstücken (9), dem Magnet-Feldstärke-Sensor (10) und dem Stator (8) bestückten Bauteil (2; 3) eine Elektronik (12) und ein aus einer hochflexiblen Litze gebildetes flexibles Übertragungselement (11) zugeordnet sind. Torque transducer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pole pieces ( 9 ), the magnetic field strength sensor ( 10 ) and the stator ( 8th ) equipped component ( 2 ; 3 ) an electronics ( 12 ) and formed of a highly flexible strand flexible transmission element ( 11 ) assigned. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen Gehäuse (6) und Schaft (4) bzw. Eingangswelle (5) Dichtelemente (14) vorgesehen sind.Torque transducer according to one of claims 1 to 4, characterized in that in each case between housing ( 6 ) and shank ( 4 ) or input shaft ( 5 ) Sealing elements ( 14 ) are provided. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen der Bauteile (2; 3) zu dem Schaft (4) und der Eingangswelle (5) eine Relativverdrehung der Bauteile (2; 3) gestatten und der Magnet (7) in Umfangsrichtung, in den Bewegungsrichtungen (15), relativ verdrehbar angeordnet ist.Torque transducer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fixed connections of the components ( 2 ; 3 ) to the shaft ( 4 ) and the input shaft ( 5 ) a relative rotation of the components ( 2 ; 3 ) and the magnet ( 7 ) in the circumferential direction, in the directions of movement ( 15 ), is arranged relatively rotatable. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet-Feldstärke-Sensor (10) die Wertgrößen und Richtungen sowie deren Veränderungen des zwischen dem Stator (8), den Polstücken (9) und dem Magneten (7) sich herausbildenden Magnetfeldes erfasst und die aufgenommenen Signale über die Elektronik (12) und das flexible Übertragungselement (11) aus dem Drehmoment-Meßaufnehmer (1) herausgeführt werden.Torque transducer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field strength sensor ( 10 ) the value sizes and directions as well as their changes of the between the stator ( 8th ), the pole pieces ( 9 ) and the magnet ( 7 ) detected magnetic field and the recorded signals via the electronics ( 12 ) and the flexible transmission element ( 11 ) from the torque transducer ( 1 ) are led out. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drehmoment-Meßaufnehmer (1) in paarweiser Anordnung und unter einem Winkel von 180°, zueinander versetzt, am Schaft (4) und an der Eingangswelle (5) angeordnet sind.Torque transducer according to one of claims 1 to 7, characterized in that two torque transducers ( 1 ) in a paired arrangement and at an angle of 180 °, offset from each other, on the shaft ( 4 ) and on the input shaft ( 5 ) are arranged. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) als eine magnetische und/oder teilmagnetisierte kreisrunde Topfscheibe (19) ausgebildet ist.Torque transducer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the magnet ( 7 ) as a magnetic and / or partially magnetized circular cup wheel ( 19 ) is trained. Drehmoment-Meßaufnehmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung einer nicht magnetisierten und/oder teilmagnetisierten Topfscheibe (19) mit Magneten (7) bestückt ist, die bevorzugt 180° zueinander angeordnet sind.Torque transducer according to claim 9, characterized in that the inner wall of a non-magnetized and / or partially magnetized cup wheel ( 19 ) with magnets ( 7 ) is fitted, which are preferably arranged 180 ° to each other. Drehmoment-Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) des Drehmoment-Meßaufnehmers (1) kreisrund ausgebildet ist, in dem als Gehäusehälften ausgebildeten Bauteilen (2; 3) eine magnetische und/oder magnetisierbare Topfscheibe (19), ein gleichfalls topfförmig gestalteter Rotor (17), in denen der Stator (8), die Polstücke (9) und der Magnet-Feldstärke-Sensor (10) Aufnahme finden, und das flexible Übertragungselement (11) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (6) mittels eines Deckels (16) verschließbar und mit einer Austrittsöffnung (18) für einen Kabelanschluß ausgebildet ist.Torque transducer according to one of claims 1 to 10, characterized in that the housing ( 6 ) of the torque transducer ( 1 ) is formed circular, in the housing halves formed as components ( 2 ; 3 ) a magnetic and / or magnetizable cup wheel ( 19 ), a likewise pot-shaped rotor ( 17 ), in which the stator ( 8th ), the pole pieces ( 9 ) and the magnetic field strength sensor ( 10 ) And the flexible transmission element ( 11 ) are arranged, wherein the housing ( 6 ) by means of a lid ( 16 ) and with an outlet opening ( 18 ) is designed for a cable connection. Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeuges, insbesondere Verfahren zur Fahrdynamikregelung, Lenkungssteuerung oder Bremsenregelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale eines das Lenkmoment erfassenden Drehmoment-Meßaufnehmers nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Beeinflussung des Fahrverhaltens berücksichtigt werden.A method for influencing the driving behavior of a vehicle, in particular method for driving dynamics control, steering control or brake control, characterized in that the signals of a torque detecting the torque sensor according to one of the preceding claims are taken into account in influencing the driving behavior.
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