WO2010007069A1 - Steering assembly for a vehicle steering system and installation method - Google Patents
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- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
Definitions
- the invention relates generally to the technical field of vehicle steering and more particularly those components of a vehicle steering system that transmit steering movements from a driver to a steering gear and sense the steering forces that occur. Furthermore, the invention relates to the assembly of steering assemblies in the manufacture of motor vehicles.
- Currently common vehicle steering systems include, among other things, a steering wheel, a steering shaft with at least two connected by a universal joint steering shaft parts and a steering gear and a servo unit for steering assistance.
- a steering gear-side steering shaft part is connected via a torsion bar with the steering gear. The twisting of the torsion bar caused by the steering forces is scanned and serves for the hydraulic or electrical control of the servo unit.
- DE 195 17 621 A1 shows an example of a steering this basic design.
- the torsion bar in order to provide the required twist angle permanently, a considerable length - for example, about 8 cm - on. This length requires a considerable housing size, since the torsion bar must be stored on both sides and if possible, a mechanical stop for maximum torsion of the torsion bar should be present. In addition to the high material requirements, a large housing also affects the installation options in the engine compartment.
- a torsion bar steering system is a complex assembly requiring expensive assembly by a supplier.
- torsion bars must be drilled in a relaxed state with their brackets. The assembly can therefore only be checked for their properties after assembly. If the permissible tolerances are exceeded (which is relatively often the case because of possible material inhomogeneities of the torsion bar), the entire assembly must be discarded.
- US Patent 6,517,113 shows a torque measuring device mounted between a steering shaft and a steering wheel.
- the measuring device has an inner and an outer ring, which are connected to each other via radially extending spring webs.
- the inner ring is rotatably connected to the driver-side end of the steering shaft, and the outer ring carries the steering wheel.
- An electrical sensor measures the relative movement between the outer ring and another, rigidly attached to the steering shaft ring.
- the arrangement according to the US Patent 6,517,113 replaced as a result, the torsion bar by the radially extending spring bars.
- this is also problematic because the steering feel is not optimal, the measuring device requires much material and a mechanical stop would be difficult to achieve.
- the invention has the object to solve the problems of the prior art, at least in part, and to provide a steering assembly that conveys a good driving feel with a cost-effective design. Furthermore, the invention has the object to provide a cost-effective assembly method.
- a first aspect of the invention is based on the basic idea of the steering assembly for measuring the relative movement between the first rigid element and the second rigid element at a radial distance from a central axis of the steering shaft portion which is at least 50% of the radial distance of the outside of a steering wheel from the central axis of the steering shaft part corresponds - in some embodiments at least 60% or at least 70% or at least 90% or at least 95% - to set up.
- a particularly good measuring accuracy is achieved with a small angle of rotation of the two rigid elements.
- a second aspect of the invention is based on the basic idea of providing at least one connecting part which extends from the first to the second power transmission section substantially in the circumferential direction of the steering shaft part but radially away from the steering shaft part, and the steering movements between the first and second rigid elements transfers.
- a significant advantage of the invention is that can be realized with little effort a insensitive to shear forces construction.
- the steering assembly only measures the steering forces applied by the driver and is not influenced by centrifugal or acceleration forces. This is particularly true in embodiments of the invention, in which the second rigid member is rotatably supported by a bearing on the steering shaft part, because then lateral forces or acceleration forces or pressure exerted by the driver or tensile forces on the camp in the Steering shaft can be passed and do not affect the accuracy of the steering force measurement.
- the steering assembly has a Lenkwellen- part, a first rigid element that follows steering movements of the steering shaft part, and a second rigid element, the steering gear side is arranged on.
- the third aspect of the invention therefore relates to steering assemblies which are not part of the steering wheel, but which are located at a portion of the steering shaft or at the transition from the steering shaft to the steering gear.
- a connecting part which is configured as a spring or has at least one spring or which is configured as a sensor or has at least one sensor.
- the connecting part extends between the first rigid element and the second rigid element and transmits steering movements from the first to the second rigid element.
- a sensor serves to measure the relative movement between the first rigid element and the second rigid element. While in some embodiments the sensor directly scans the relative movements of the two rigid elements to each other, embodiments are provided in which the sensor, for example, instead of the first rigid member, the steering shaft portion and / or instead of the second rigid member rotatably connected to the second rigid member part scans. Even in these embodiments, the sensor detects - albeit indirectly - the relative movement between the first rigid element and the second rigid element, as claimed.
- the third aspect of the invention is based on the basic idea, instead of a torsion bar to use a spring or directly the sensor.
- springs are significantly cheaper to manufacture and assemble than torsion bars. Springs can also be manufactured with significantly lower tolerances than torsion bars and measured before assembly for quality assurance. In addition, because of their small dimensions, springs can also be installed on the belt or replaced as part of quality assurance.
- the assembly is further simplified in that at least some embodiments ensure a defined angular orientation of the steering shaft assemblies, without a separate adjustment or measurement would be required.
- prestressed springs allows a particularly linear characteristic to be achieved, in particular with low steering forces.
- the connecting part is a spring or has a spring.
- the connecting part is loaded during steering movements predominantly on bending and / or more on bending than on torsion.
- the sensor serves as a connecting part or as a component of the connecting part.
- the sensor is predominantly subjected to pressure. This is desirable in particular with piezo sensors.
- the steering assembly according to the invention - unless otherwise described or claimed in certain embodiments - be freely selectable between a Ein facedelement the manual torque and a Lenkgetrieberitzel. In some embodiments, it may also take on additional functions, e.g. as a constant velocity joint or as an axle bearing of a universal joint.
- 1A is a perspective exploded view of a steering assembly in a first embodiment of the invention
- FIG. 1 B is a detail view of the area B in Fig. 1 A,
- 1 C is a plan view of the steering wheel of the assembled steering assembly in the first embodiment
- FIG. 1 D shows a view, cut in the direction of the plane of the drawing of FIG. 1 C, of a part of the steering wheel of FIG. 1 C looking towards the driver, FIG.
- FIG. 2 is a perspective exploded view of a steering assembly in a second embodiment of the invention
- FIG. 3A is a perspective exploded view of a steering assembly in a third embodiment of the invention.
- 3B is a plan view of the steering wheel of the mounted steering assembly in the third embodiment
- 3C is a sectional view in the direction C-C of Fig. 3B,
- FIG. 3D is a sectional view taken in the direction D-D of FIG. 3B; FIG.
- FIG. 4A and 4B each show a perspective exploded view of a steering assembly in a fourth embodiment of the invention
- 5A and 5B each show a perspective exploded view of a steering assembly in a fifth embodiment of the invention
- 6A is a perspective view of a mounted steering assembly in a sixth embodiment
- FIG. 6B is a plan view of the steering assembly of FIG. 6B;
- FIG. 6C is a sectional view in the direction C-C of Fig. 6B,
- FIG. 6D is a sectional view in direction D-D of Fig. 6B,
- FIG. 7A is a perspective view of a mounted steering assembly in a seventh embodiment
- FIG. 7B is a side view of the steering assembly of FIG. 7B; FIG.
- FIG. 7C is a sectional view taken in the direction C-C of FIG. 7B; FIG.
- FIG. 7D is a sectional view in direction D-D of Fig. 7B,
- FIG. 8 is a perspective exploded view of a steering assembly in an eighth embodiment
- 9A and 9B each show a perspective view of a steering assembly in a ninth embodiment
- 10A and 10B each show a perspective view of a steering assembly in a tenth embodiment
- FIG. 11 is an exploded perspective view of a steering assembly in an eleventh embodiment
- FIG. 12 is an exploded perspective view of a steering assembly in a twelfth embodiment
- 13A and 13B each show an exploded perspective view of a steering assembly in a thirteenth embodiment
- FIG. 15 is an exploded perspective view of a steering assembly in a fifteenth embodiment
- 16A and 16B each show a perspective view of a steering assembly in a sixteenth embodiment
- 17A is a perspective exploded view of a steering assembly in a seventeenth embodiment
- FIG. 17B is a detail view of the area B in Fig. 17A,
- FIG. 18E is a detail view of a portion of FIG. 18D viewed from another direction.
- FIG. 18E is a detail view of a portion of FIG. 18D viewed from another direction.
- the steering assembly has a driver-side steering shaft section 10.1 as a steering shaft part.
- a substantially rigid radial arm 12.1 is rotatably mounted as the first rigid member to the steering shaft portion 10.1, in an orientation in which the arm 12.1 points straight ahead when traveling down. At its radially outer
- the arm 12.1 has two lateral flat areas 14.1, 16.1, each of which forms a first power transmission section.
- a steering wheel 18.1 is used in the embodiment described here as a second rigid element.
- the steering wheel 18.1 comprises in a manner known per se a steering wheel rim 20.1, which is connected via two steering wheel spokes 22.1, 24.1 with an inner ring portion 26.1.
- the inner ring portion 26.1 - and thus the entire steering wheel 18.1 - is rotatably mounted on the steering shaft portion 10.1;
- a mounted on the driver side end of the steering shaft portion 10.1 bearing 28.1 which may be configured for example as a ball, needle or sliding bearings.
- the steering wheel rim 20.1 has a radial inner recess in a region under straight travel when traveling straight ahead, so that the steering wheel rim 20.1 is thinned in this area to a thin web 21.1.
- Fig. 1A and Fig. 1 B show an embodiment with the web 21.1, while in Fig. 1 C and Fig. 1 D is a design without bridge - is shown with a completely broken steering wheel 18.1.
- the embodiments are identical, so that is spoken here of two variants of a single embodiment.
- the limited by the web 21.1 and two lateral end surfaces 30.1, 32.1 of the steering wheel rim 20.1 recess serves to receive a radially outer end of the arm 12.1.
- the end surfaces 30.1, 32.1 which each have a recessed receptacle 34.1, 36.1, each form a second power transmission section.
- the radial arm 12.1 is configured similarly to the steering wheel spokes 22.1, 24.1, so that the arm 12.1 conveys the pressure of a third steering wheel spoke to the driver. Normal strong steering movements are transmitted from the steering wheel 18.1 as the first rigid element to the radial arm 12.1 as a second rigid element by two connecting parts, which are designed here as coil springs 38.1, 40.1.
- connecting parts such as other spring shapes or resilient or largely rigid body of metal, plastic, rubber or ceramic - can be used as connecting parts.
- the connecting parts are loaded in many of the embodiments described here exclusively or primarily to pressure. This allows particularly small, inexpensive and durable connecting parts.
- the first coil spring 38.1 is partially disposed in the recessed receptacle 34.1 of the first end surface 30.1 and extends in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 - and thus in the circumferential direction of the steering shaft part 10.1 - to the first flat portion 14.1 of the arm 12.1.
- the second coil spring 40.1 is partially in the recessed receptacle 36.1 of the second end face 32.1 and extends in the circumferential direction to the second flat portion 16.1 of the arm 12.1.
- the end surfaces 30.1, 32.1 and their associated flat areas 14.1, 16.1 act as mechanical stops. More specifically, in a clockwise steering movement in Fig. 1B, the end surface 30.1 abuts on the flat portion 14.1, and in a counterclockwise steering movement, the end surface 32.1 strikes the flat portion 16.1.
- the stops is an excessively strong deformation of the coil springs 38.1, 40.1 prevents and ensures a direct steering connection in dangerous situations.
- a sensor 42.1 is provided for measuring the steering forces occurring during steering movements.
- the sensor 42.1 is integrated in the steering wheel rim 20.1 and scans the linear relative movement between the radial arm 12.1 and the steering wheel rim 20.1 in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1.
- the sensor 42.1 has a pen-shaped receiver 44.1 and an electronic transmitter 46.1.
- the detected by the sensor 42.1 signal is electronically - for example, via a known CAN bus - passed to a control module and there is used in a known manner for controlling a servo unit for steering power assistance.
- the integrated into the steering wheel rim 20.1 sensor 42.1 has a particularly large radial distance to the steering shaft part 10.1. This embodiment is favorable because this results in a long lever arm, which leads to a well measurable linear displacement in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 even at a small angle of rotation of the steering wheel 18.1 on the steering shaft section 10.1.
- the sensor 42.1 may be constructed in a variety of different configurations.
- an electromechanical, electromagnetic, electronic or optical sensor may be used, which uses measurement principles such as induction, the Hall effect, the magnetoresistive effect, the GMR effect, or an optical measurement of the reflection or transmission of light.
- Suitable sensors are known per se and as such are not the subject of the present invention.
- the senor 42.1 is arranged in spatial proximity to the connecting parts. Both components can also be spatially separated from each other and be arranged with a distance in personnelsshchtung and / or with a radial distance from each other.
- FIG. 2 shows an example of such an embodiment.
- the elements 10.2, 12.2, 14.2, 16.2, 21.2, 22.2, 24.2, 26.2, 28.2, 30.2, 32.2, 34.2 and 36.2 shown in FIG. 2 are identical to the elements 10.1, 12.1, 14.1, 16.1, 21.1, 22.1, 24.1 , 26.1, 28.1, 30.1, 32.1, 34.1 and 36.1 of the embodiment shown in FIGS. 1A-1D, for which reason reference is made to the above description.
- piezo sensors 38.2, 40.2 are used as connecting parts.
- the piezoelectric sensors 38.2, 40.2 have piezoceramic layers which serve as pressure gauges for the applied steering forces.
- the piezoelectric sensors 38.2, 40.2 deform only minimally, so that the driving feel of a direct steering without noticeable play arises. Additional sensors are not required;
- the steering wheel rim 20.1 of the steering wheel 18.2 according to FIG. 2 therefore needs - in contrast to the embodiment according to FIG. 1A - FIG. 1D - no sensor mount on its lateral surface.
- the radial arm 12.1, 12.2 in the embodiments described so far is designed optically as a steering wheel spoke 22.1, 24.1, 22.2, 24.2, but belongs mechanically to the steering shaft section 10.1. If a driver steers on this arm 12.1, 12.2, this steering movement is not recognized for the power steering. In some embodiments, therefore, the radial arm is provided 12.1, 12.2 inaccessible to the driver in the interior of a steering wheel construction to relocate.
- FIGS. 3A-3D show such an embodiment in which, instead of an arm 12.1, 12.2 accessible to the driver, an internal lever 12.3 is provided.
- the lever 12.3 is rotatably bolted to a steering shaft section 10.3; For this purpose, a screw 13.3 is provided.
- the lever 12.3 thus forms a first rigid element having two flat portions 14.3, 16.3 as the first power transmission sections.
- a steering wheel 18.3 comprises in the embodiment shown in FIGS. 3A-3D an inner housing 27.3 which serves to receive the lever 12.3 and an airbag (not shown).
- the housing 27.3 is connected via three short spokes 22.3, 24.3, 25.3 with an uninterrupted steering wheel rim 20.3.
- a ring 26.3 is formed on the housing 27.3, via which the steering wheel 18.3 is rotatably mounted on the steering shaft section 10.3 by means of two bearings 28.3, 29.3.
- the housing 27.3 forms together with the spokes 22.3, 24.3, 25.3 and the steering wheel rim 20.3 thus a second rigid element.
- the lever 12.3 extends from the center of the steering wheel 18.3 inside the housing 27.3 to the third spoke 25.3.
- two coil springs 38.3, 40.3 are provided as connecting parts.
- the coil springs extend substantially in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.3, but with considerable radial distance from the steering shaft portion 10.3, each receiving a 34.3, 36.3 of the inner surfaces 30.3, 32.3 to the respective associated flat area 14.3, 16.3 of the lever 12.3.
- a sensor 42.3 is arranged in the third spoke 25.3 and measures the deflection of the lever 12.3 caused by the steering forces from its center position defined by the two coil springs 38.3, 40.3. It is understood that the embodiment shown in Fig. 3 can be modified in many ways. In particular, all the above-mentioned types of sensors can be used. This includes piezo sensors, which can be used instead of the coil springs 38.3, 40.3. In further modifications, the lever 12.3 may be made shorter so that it ends in the housing 27.3. The connecting parts can then be displaced into the housing 27.3, wherein the second force transmission sections can be formed, for example, on the inner walls of the housing 27.3.
- FIGS. 17A and 17B show a further exemplary embodiment with an internal lever 12. 17, which is rigidly fastened to a steering shaft section 10. 17 and has two lateral flat regions 14. 17, 16.
- a steering wheel 18.17 is here designed with three spokes 22.17, 24.17, 25.17, which run from a steering wheel rim 20.17 to a middle ring 26.17.
- the steering wheel 18.17 is rotatably mounted by means of a bearing 28.17 at one end of the steering shaft portion 10.17.
- the pointing straight ahead when driving spoke 25.17 is hollow and serves to accommodate the lever 12.17, which is thus inaccessible to the driver.
- Lever 12.17 clamped at its flat portions 14.17, 16.17 between two coil springs, which are supported in the steering wheel rim 20.17 in shots 34.17, 36.17 of two end surfaces 30.17, 32.17.
- a web 21.17 closes the steering wheel rim 20.17 at the location of the recess formed between the end faces 30.17, 32.17, and a sensor 42.17 measures the deflection of the lever end in this recess.
- the components according to the invention are arranged on the driver's side on the control column, and the first rigid element points away from the driver in the direction of the steering gear.
- the steering assembly according to the invention forms a central part of the steering shaft; the first rigid element can then become the steering be arranged wheel or to the steering gear.
- the steering assembly according to the invention can be arranged on a constant velocity joint or a universal joint of the steering shaft, and it can in some embodiments take over the functions of these joints in whole or in part.
- the invention includes embodiments in which the steering assembly is located at the steered end of the steering column and the first rigid member facing the steering wheel, while the second rigid member is disposed to the steering gear or even forms part of the steering gear.
- Fig. 4A and Fig. 4B show an embodiment of the latter type.
- a steering shaft end piece 10.4 which has a toothed pin 11.4 for mounting on a universal joint or other part of a steering shaft (not shown).
- a ring 13.4 with a radially projecting beyond the steering shaft end piece 10.4 nose 12.4 forms a first rigid element.
- the ring 13.4 may be formed integrally with the steering shaft end piece 10.4 or fixedly connected thereto.
- Two side surfaces 14.4, 16.4 of the nose 12.4 form first power transmission sections.
- a connecting piece 18.4 is provided in the embodiment according to FIGS. 4A and 4B, which has a ring section 20.4 and a disk section 48.4 fixedly connected thereto.
- a pinion 52.4 and an inner journal 54.4 are firmly connected to the disk section 48.4.
- the pinion 52.4 is part of the steering gear and engages e.g. in a corresponding rack (not shown).
- the ring section 20.4 has a recess with two inner side surfaces 30.4, 32.4, in each of which a recording 34.4, 36.4 is located.
- the inner side surfaces 30.4, 32.4 with their receptacles 34.4, 36.4 form second power transmission sections.
- Coil springs 38.4, 40.4 which are inserted into the receptacles 34.4, 36.4, serve as connecting parts between a respective first and a second power transmission section.
- a steering movement in the clockwise direction in the direction along the steering shaft axis to the steering gear out
- pressure force from the side surface 14.4 of the nose 12.4 on the coil spring 38.4 to the inner side surface 30.4 and their recording 34.4 passed.
- the side surface 16.4 of the nose 12.4 pushes against the coil spring 40.4, and the latter directs the pressure force on the receptacle 36.4 of the inner side surface 32.4 on.
- the inner side surfaces 32.4, 34.4 form a two-sided mechanical stop for the nose 12.4.
- a sensor 42.4 measures the deflection of the nose 12.4 between the inner side surfaces 30.4, 32.4 caused by steering movements. As long as the coil springs 38.4, 40.4 are in their linearity range, this deflection is proportional to the applied steering force. The measured value is sent to an evaluation electronics for controlling a servo unit.
- an encoding can be stored in the sensor 42.4, which is electronically scanned and a property of the steering gear - in particular an indication of the type of pinion 52.4 - indicating.
- the evaluation electronics can read out this coding and adjust the characteristics and other characteristics of the steering power assistance as a function of this.
- such coding is not stored in the sensor 42.4, but attached to the connector 18.4, for example.
- the coding can be scanned by the sensor 42.4 or another component and reused in the manner just described.
- FIGS. 5A and 5B show another embodiment similar to the embodiment of FIGS. 4A and 4B.
- FIGS. 5A and 5B are identical to the elements 10.4, 11.4, 12.4, 13.4, 14.4, 16.4, 18.4, 20.4, 42.4, 48.4, 50.4, 52.4 and 54.4 in FIGS. 4A and 4B, for which reason reference is made to the above description.
- Shown in FIGS. 5A and 5B is a bearing 51.5 on the outer bearing journal 50.5, which is received by an opening 53.5 of the ring 13.5 or of the steering shaft end piece 10.5.
- This bearing 51.5 may for example be designed as a ball bearing, but there are other versions of the bearing 51.5 possible.
- the bearing 51.5 and the bearing pin 50.5 may be arranged in the manner of a sliding bearing in the correspondingly sized opening 53.5. It is understood that the just described possibilities of mounting the first rigid element and the second rigid element to each other can also be used in the other embodiments of the steering assembly according to the present document.
- the embodiment according to FIGS. 5A and 5B has instead of two coil springs 38.4, 40.4 only a single connecting part, which is designed as a bent spring 38.5 in the form of two U connected to one another by a web is. Accordingly, the recess of the ring portion 20.5 has two smooth inner side surfaces 30.5, 32.5 - without recessed receptacles.
- the design of the connecting piece as a bent spring 38.5 facilitates the assembly, because the spring 38.5 either in the recess of the ring portion
- FIGS. 6A-6D show a further modification in which the function of a joint-for example a constant velocity joint-is integrated in the assembly.
- a joint- for example a constant velocity joint-is integrated in the assembly.
- steering shaft end piece 10.6 Serving as a steering shaft portion steering shaft end piece 10.6 has a toothed pin 11.6 for mounting on a steering shaft (not shown).
- the steering shaft end piece 10.6 ends in a bearing ball 13.6, which has a lateral, with respect to the steering shaft axis radially outwardly projecting nose 12.6.
- the nose 12.6 in this embodiment is the first rigid element, and two side surfaces 14.6, 16.6 of the nose 12.6 form two first power transmission sections.
- the bearing ball 13.6 is located in a corresponding cavity of a connecting piece 18.6, which forms a second rigid element.
- the spherical cavity is approximately half formed in a ring portion 20.6 and a disc portion 48.6 of the connector 18.6.
- the ring portion 20.6 and the disc portion 48.6 are bolted together.
- a pinion of a rack-and-pinion steering can be fastened to the connecting piece 18.6.
- a recess is formed in the ring section 20.6 and a part of the disk section 48.6 into which the nose 12.6 protrudes.
- a first helical spring 38.6 extends as a force transmission part in the circumferential direction of the connecting piece 18.6 from a receptacle 34.6 in a first inner side surface 30.6 of the recess to the first side surface 14.6 of the nose 12.6.
- a second coil spring 38.6 extends as a further power transmission part of a receptacle 36.6 in a second inner side surface 32.6 of the recess to the second side surface 16.6 of the nose 12.6.
- FIGS. 6A-6D can be modified in a variety of ways, for example with a piezo sensor as in FIG. 2 or with a one-piece spring component as in FIGS. 5A and 5B or with a scannable additional coding.
- FIGS. 7A-7D illustrates by way of example that known transducer designs can be easily modified with regard to the embodiment according to the invention in the case of torsional deflections.
- the sensor 42.7 is designed as a Hall sensor, which measures a shielded by two laminations 56.7, 58.7 magnetic field; The magnetic field is generated by an annular permanent magnet 60.7.
- the first louver plate 56.7 moves with the steering shaft end piece 10.7, while the second louver plate 58.7 is attached to the connecting piece 18.7.
- the steering shaft end piece 10.7 and the connector 18.7 are coupled to each other in the manner already described above by coil springs 38.7, 40.7.
- An acting steering force thus leads to a rotation of the lamella plates 56.7, 58.7 to each other, whereby the distances between each pair of lamellae increase or decrease. A greater distance results in less shielding of the magnetic field, and conversely, a smaller distance results in a larger shield.
- the Hall sensor 42.7 measures the strength of the magnetic field, which is proportional to the twist angle of the laminations 56.7, 58.7 and thus to the steering force.
- This design has the advantage that the Hall sensor 42.7 can be configured stationary, while the two lamellar plates 56.7, 58.7 rotate with the steering shaft.
- the Hall sensor 42.7 can therefore be connected in a simple manner electrically to an evaluation.
- transducer designs with laminar plates and HaII sensors are known per se for torsional deflections.
- the peculiarity of the embodiment shown in FIGS. 7A-7D is thus that, instead of a torsion bar, the construction according to the invention is provided with two rigid elements. th and a substantially in the circumferential direction extending connecting part - here, for example, the coil springs 38.7, 40.7 - is used.
- FIG. 8 represents a modification of the embodiment according to FIGS. 7A-7D. However, the differences are small, so that the explanations to FIGS. 7A-7D are largely also applicable to the exemplary embodiment according to FIG. 8 apply and vice versa.
- a steering shaft end 10.8 a toothed pin 11.8, a bearing seat 62.8 for a steering shaft bearing 64.8, a ring 13.8 with molded nose 12.8 and a position pin 66.8 on.
- a connecting piece 18.8 is configured with an inner bearing journal 54.8 for an inner steering gear bearing 68.8, a multi-part pinion 52.8, a disk section 48.8 and a ring section 20.8, the outer surface of the disk section 48.8 serving as a bearing seat for an outer steering gear bearing 70.8.
- a (not shown) central opening is incorporated, which serves as a receptacle for a bearing 51.8, which in turn receives the bearing pin 66.8.
- Two holes form receptacles 34.8, 36.8 for coil springs 38.8, 40.8, which in turn rest with bias on side surfaces of the nose 12.8.
- a first lamination plate 56.8 is pressed against rotation between the ring 13.8 and the steering shaft bearing 64.8 on the bearing seat 62.x.
- a second laminar plate 58.8 and an annular permanent magnet 60 are pressed against rotation on the outer surface of the annular section 20.8.
- the two lamellar plates 56.8, 58.8 serve as lattice cages, by which the magnetic field of the magnetic ring 60.8 is partially shielded.
- the sensor 42.8 determines therefrom in the manner already described above-and known per se-the degree of rotation of the first rigid element (here the nose 12.8) to the second rigid element (in this case the connecting piece 18.8).
- a steering shaft end piece 10.9 here has two bearings 64.9, 65.9, which support the steering shaft end piece 10.9, but with a fixed axis of rotation, in a neck of a transmission housing (not shown) store.
- the steering gear end of the steering shaft end piece 10.9 is designed as a bearing cone 13.9, are formed on the two radially outstanding lugs 12.9 and 15.9.
- the nose 12.9 has straight side surfaces 14.9, 16.9.
- serving as a steering shaft portion steering shaft end piece 10.9 and serving as the first rigid element bearing cone 13.9 with the two lugs 12.9 and 15.9 are integrally formed with each other, while these components are formed in alternative embodiments by several fixed - or at least non-rotatably connected components ,
- the connecting piece 18.9 comprises a disk section 48.9 provided with a bearing 70.9 and a ring section 20.9.
- the ring section 20.9 is divided by two cuts - one of these cuts is limited by inner side surfaces 30.9, 32.9 - in two halves, which is a receptacle 17.9 for the
- the Lagerkonus 13.9 is in the recording 17.9 with sufficient play; the exact dimensioning is dependent on the maximum angle by which the longitudinal axes of the steering shaft end piece 10.9 and the connecting piece 18.9 differ from each other.
- a U-shaped flat spring 38.9 is used with bias in one of the two incisions of the ring section 20.9.
- One of the two spring legs is located on the side surfaces 14.9 and 30.9 and transmits steering movements in the direction towards the steering gear in a clockwise direction, while the other spring leg rests against the side surfaces 16.9 and 32.9 and transmits steering movements counterclockwise.
- the lugs 12.9, 13.9 in the ring section 20.9 perform a longitudinal movement, the amount of movement depending on the angle of the longitudinal axes of the steering shaft end 10.9 and the connector 18.9. This rub the noses 12.9, 13.9 on the flat springs 38.9, 39.9.
- the frictional forces can be reduced to a non-disturbing level in the rule.
- FIGS. 10A and 10B The embodiment of FIGS. 10A and 10B is similar to the embodiment just described, but with the steering assembly not performing the function of a constant velocity joint, but that of a universal joint.
- This embodiment is particularly suitable for use in steering systems, in which the steering angle offset of a universal joint is already included in the tooth geometry of the steering gear or in other components of the steering shaft.
- the configuration as a universal joint reduces the friction occurring in the embodiment according to FIGS. 9A and 9B.
- the steering assembly according to FIG. 10A and FIG. 10B has a steering shaft end piece 10.10 with two bearing seats 62.10, 63.10 for bearings 64.10, 65.10 as the steering shaft part.
- the bearing fork 13.10 is a pin (not shown) a centerpiece 74.10 of a rigid transverse member 72.10 held so that the transverse member 72.10 is pivotable about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the steering shaft end 10.10, but steering movements of the steering shaft end 10.10 without notable game to the transverse component 72.10 be passed.
- the cross member 72.10 has two rod-shaped side pieces 76.10, 78.10, which extend laterally from the middle piece 74.10 and on each of which a bearing seat 14.10, 16.10 is formed.
- a connector 18.10 has, similar to the already described embodiments, a disc portion 48.10 and a ring portion 20.10. In these sections 48.10, 20.10 a recess 17.10 for receiving the centerpiece 74.10 is incorporated. Furthermore, four receptacles 34.10, 35.10, 36.10 and 37.10 are formed in the ring section 20.10, into each of which a bearing component 38.10, 39.10, 40.10, 41.10 is inserted.
- the bearing components 38.10, 39.10, 40.10, 41.10 each have a coil spring and a respective bearing shell, wherein the coil spring presses the bearing shell against a respective bearing seat 14.10, 16.10 of the transverse member 72.10.
- the applied steering force results in compression of the coil springs in the bearing components 38.10, 41.10 (clockwise steering wheel rotation) or compression of the coil springs in the bearing components 39.10, 40.10 (counterclockwise steering wheel rotation).
- the resulting relative movement between the connecting part 18.10 on the one hand and the transverse component 72.10 or the steering shaft end piece 10.10 on the other hand is measured by a suitable sensor (not shown).
- this sensor may be mounted on the ring section 20.10 and measure the deflection of the ends of the two side pieces 76.10, 78.10 in the lateral openings of the ring section 20.10.
- connecting parts were arranged radially outside the outer periphery of the steering shaft part.
- the connecting parts are arranged closer to the longitudinal axis of the steering shaft part, that is, for example, approximately at a radial distance which corresponds to the radius of the steering shaft part, or even within this radius.
- the embodiments described below fall into this category, wherein the connecting parts are designed as springs which extend between the first rigid element and the second rigid element.
- a sensor is provided in each case.
- the sensor measures a rotation of the two rigid elements at at least one location, which is located on the outer circumference of the steering shaft part or radially outside thereof. In this way, a particularly good measurement accuracy can be achieved.
- particularly compact embodiments are also provided, in which the sensor is arranged within the outer circumference of the steering shaft part.
- FIG. 11 has a designed as a steering shaft end piece 10.11 steering shaft part with a toothed pin 11.11 and a bearing seat 63.11 for a fixed bearing (ie a bearing that fixes the steering shaft end 10.11 in the axial direction) on.
- a first rigid element is formed by a holder 12.11, which is configured in the present embodiment in one piece with the steering shaft end piece 10.11, but also fixed or only for steering movements rotatably connected to the steering shaft end piece 10.11.
- a second rigid element is formed by a connecting piece 18.11, the steering gear side merges into a pinion 52.11 and an inner bearing pin 54.11.
- the connecting piece 18.11 has a bearing seat 48.1 and a steering-wheel-side holder 20.11.
- Two helical flat springs 38.11, 40.11 serve as connecting parts between the two holders 12.11 and 20.11.
- the flat springs 38.11, 40.11 are this purpose with flat end pieces extending in the axial direction, in a first slot 13.11 of the steering column side holder 12.11 and a second slot 34.11 of the steering gear side holder 20.11 used.
- the springs 38.11, 40.11 on a suitable bias, whereby a completely straight line of characteristics between Einfilkraft and Einfilwinkel - especially in an area around the neutral position of the steering - is achieved.
- the characteristic curve is also exactly symmetrical in both steering directions.
- a stop hood 14.11 is formed with approximately quadrangular inner cross section, while the steering gear side holder 20.11 has a corresponding quadrangular cross-sectional shape with four approximately straight side surfaces 30.11.
- the steering gear-side holder is 20.11 with all-round play in the stop hood 14.11.
- a mechanical stop which limits the maximum rotation of the two holders 12.11, 20.11 to each other to a few degrees and thus the springs 38.11, 40.11 protects against overstretching and ensures the mechanical transmission of large steering forces.
- a suitable sensor - for example a lamellar cage sensor as in FIG. 8 or another sensor - is mounted on the steering shaft end 10.11 and the connecting piece 18.11 in order to measure the rotation of these two components.
- the steering shaft part is also provided by a respective shaft end piece 10.12. 10.13, 10.14, 10.15 formed with a toothed approach 11.12, 11.13, 11.14, 11.15 and a bearing seat 63.12, 63.13, 63.14, 63.15.
- a pin 12.12, 12.13, 12.14, 12.15 which forms a first rigid element, is integrally formed with the steering shaft end piece 10.12, 10.13, 10.14, 10.15 or fixedly connected thereto.
- a bearing extension 66.12, 66.13, 66.14, 66.15 is formed at the steering gear side end of the pin 12.12, 12.13, 12.14, 12.15 .
- a connecting piece 18.12, 18.13, 18.14, 18.15, which forms a second rigid element is integrally formed or fixedly connected to a steering gear pinion 52.12, 52.13, 52.14, 52.15.
- the connector 18.12, 18.13, 18.14, 18.15 has a bearing seat 48.12, 48.13, 48.14, 48.15 and a sleeve portion 20.12, 20.13, 20.14, 20.15 on.
- a defined by the sleeve portion 20.12, 20.13, 20.14, 20.15 opening 17.12, 17.13, 17.14, 17.15 serves to receive the pin 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, wherein at the bottom of the opening 17.12, 17.13, 17.14, 17.15 a needle bearing 51.12, 51.13 , 51.14 is designed for the bearing extension 66.12, 66.13, 66.14, 66.15.
- two coil springs 38.12, 40.12 are provided as connecting parts. Depending on a radially inwardly bent end of the coil springs 38.12, 40.12 is fixed in a (not shown) slot in the pin 12.12, while the other, radially outwardly facing end of the coil springs 38.12, 40.12 in a longitudinal slot 34.12 of the sleeve portion 20.12 protrudes and held there against rotation.
- the coil springs 38.12, 40.12 thus wrap around the approximately cylindrical pin 12.12. Similar to the embodiment of FIG. 11, the two springs 38.12, 40.12 are biased here in order to obtain a characteristic which is rectilinear in the vicinity of the unloaded position. Furthermore, because of the use of two springs 38.12, 40.12, the characteristic is completely symmetrical in both directions of rotation.
- the approximately cylindrical pin 12.13, 12.14, 12.15 each have two flattened side surfaces 14.13, 14.14, 14.15 and 16.13, 16.14, 16.15. Accordingly, the inside of the sleeve portion 20.13, 20.14, 20.15 with two flattened side surfaces 30.13, 30.14, 30.15 or 32.13, 32.14, 32.15 configured. If no steering force is exerted, these side surfaces run in pairs in parallel, but at a distance from each other.
- FIGS. 13A and 13B show an embodiment in which two U-shaped springs 38.13, 40.13 are provided between the outside of the pin 12.13 and the inside of the sleeve portion 20.13.
- the legs of each of the two springs 38.13, 40.13 are biased against the side surfaces 14.13, 16.13 of the pin 12.13, while the bent portions at the base of the "U" are in contact with the inner side surfaces 30.13, 32.13 of the sleeve portion 20.13.
- the springs 38.13, 40.13 are arranged at an axial distance from each other to reduce the axle load of the steering assembly.
- simpler embodiments are also envisaged in which only a single - possibly wider -
- FIGS. 14A and 14B has two G-shaped
- Fig. 15 an embodiment is shown in which only one spring member 38.15 is provided.
- the spring member 38.15 is stamped from spring steel sheet and has a base 80.15 and a total of six tongues 81.15-86.15, which extend approximately normal to the base 39.15 in the axial direction to the steering shaft end piece 10.15.
- the base 80.15 of the spring member 38.15 has a hole for the bearing extension 66.15 of the pin 12.15.
- FIGS. 16A and 16B show another embodiment similar to the embodiment of FIG. 11.
- the elements 10.16, 11.16, 48.16, 52.16, 54.16 and 63.16 in FIGS. 16A and 16B are identical to the elements 10.11, 11.11, 48.11, 52.11, 54.11 and 63.11 in FIG.
- the connecting piece 18.16 has a holder 20.16 with three slotted lugs 34.16, 35.16, 36.16, into which three flat, axially extending leaf springs 38.16, 39.16, 40.16 are pressed.
- Steering shaft side is a holder 12.16 firmly connected to the steering shaft end piece 10.16.
- the holder 12.16 has three axially in the direction of the steering gear excellent tongues 88.16, 90.16, 92.16, which define three wide cuts in the holder 12.16. At the bottom of each incision there is one slot each; In Fig. 16A and Fig. 16B, only one such slot is shown by the reference numeral 13.16.
- one bent end of the leaf springs 38.16, 39.16, 40.16 is inserted into each of these slots.
- the ends of the tongues 88.16, 90.16, 92.16 are somewhat less wide than the distances between the extensions 34.16, 35.16, 36.16 and are in the unloaded state in the middle between the extensions 34.16, 35.16, 36.16. As a result, a mechanical stop is created which limits the maximum angle of rotation of the steering shaft end piece 10.16 to the connector 18.16 to a few degrees.
- FIGS. 17A and 17B The embodiment according to FIGS. 17A and 17B has already been described above.
- the steering assembly according to the invention can relatively easily be divided into two subassemblies or be assembled from two subassemblies.
- a single design of the steering shaft End piece 10.4, 10.5, 10.6, 10.7 with different connectors 18.4, 18.5, 18.6, 18.7 are combined, the different pinions 52.4, 52.5, 52.6, 52.7 have.
- Fig. 5A and Fig. 5B next to the connector shown there 18.5 with the cylindrical see helical pinion 52.5 another connector are provided, which is a pinion for progressive steering - similar to the pinion 54.7 according to FIG.
- a modular system for different steering configurations is considered as an independent idea, which can be advantageously combined with the idea according to the invention, but does not necessarily presuppose a steering assembly according to the invention.
- One component of this modular principle is that different steering gears are installed in externally identical housings with identical mounting and connection positions.
- Figs. 18A-18E show examples of such steering gears, Fig. 18A showing a non-progressive rack-and-pinion steering, and Figs. 18B-18D showing progressive rack-and-pinion steering.
- the rack of the steering shown there is made taller than usual to make the rack suitable for the housing interior - which must be large enough for a progressive steering rack as shown in Figure 18B.
- a low material requirement is achieved in that the rack is hollow - for example, with a U-shaped cross-section - designed.
- the rack may be formed, for example, from a U-shaped bent sheet metal.
- the rack according to FIG. 18A Recordings for mounting the track and handlebars, which correspond exactly to the positions of the rack of FIG. 18B in position.
- the steering system is composed of at least two subassemblies, each of the subassemblies being selected from a plurality of variants.
- the first subassembly is shown as the steering shaft part with the first rigid element and a servo unit, and as the second subassembly the steering gear with the second rigid element is shown.
- the first subassembly different power levels of the servo unit - according to different vehicle weights - possible.
- the first subassembly contains the steering force sensor, in some embodiments it may be adapted to the requirements of the servo unit.
- the second subassembly different steering gear characteristics are possible, in particular the choice between a progressive and a non-progressive gearbox characteristic.
- three subassemblies may be provided, namely the control column, the steering gear and the servo unit, wherein several variants exist for one or more of these subassemblies.
- connection and connection positions - and preferably also the external dimensions - are identical, so that all variants of the subassemblies can be easily combined.
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Abstract
A steering assembly for a vehicle steering system comprises a steering shaft part (10.x), a first rigid element (12.x) rigidly connected to the steering shaft part (10.x) said rigid element comprising at least one first force transfer section (14.x, 16.x) that is radially removed from the steering shaft part (10.x), a second rigid element (18.x) comprising at least one second force transfer section (30.x, 32.x) that is radially removed from the steering shaft part (10.x), and at least one connection part (38.x, 40.x) that extends from the first to the second force transfer section (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) substantially in the peripheral direction of the steering shaft part (10.x) but radially removed from the steering shaft part (10.x) and that transfers the steering motions between the first and the second rigid element (12.x, 18.x), wherein the steering assembly is adapted to measure steering forces occurring between the first and the second rigid element (12.x, 18.x). Such a steering assembly provides a good driving sensation at a cost-effective design.
Description
Lenkbaugruppe für eine Fahrzeuglenkung und Montageverfahren Steering assembly for a vehicle steering and mounting method
Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Fahrzeuglenkungen und spezieller diejenigen Komponenten einer Fahrzeuglenkung, die Lenkbewegungen von einem Fahrer zu einem Lenkgetriebe übertragen und die auftretenden Lenkkräfte abtasten. Ferner betrifft die Erfindung die Montage von Lenkbaugruppen bei der Fertigung von Kraftfahrzeugen.The invention relates generally to the technical field of vehicle steering and more particularly those components of a vehicle steering system that transmit steering movements from a driver to a steering gear and sense the steering forces that occur. Furthermore, the invention relates to the assembly of steering assemblies in the manufacture of motor vehicles.
Gegenwärtig übliche Fahrzeuglenkungen weisen unter anderem ein Lenkrad, eine Lenkwelle mit mindestens zwei durch ein Kreuzgelenk verbundenen Lenkwellenteilen sowie ein Lenkgetriebe und eine Servoeinheit zur Lenkunterstützung auf. Ein lenkgethebeseitiges Lenkwellenteil ist über einen Torsionsstab mit dem Lenkgetriebe verbunden. Die durch die Lenkkräfte hervorgerufene Verwindung des Torsions- stabs wird abgetastet und dient zur hydraulischen oder elektrischen Ansteuerung der Servoeinheit. DE 195 17 621 A1 zeigt ein Beispiel für eine Lenkung dieser grundlegenden Bauweise.Currently common vehicle steering systems include, among other things, a steering wheel, a steering shaft with at least two connected by a universal joint steering shaft parts and a steering gear and a servo unit for steering assistance. A steering gear-side steering shaft part is connected via a torsion bar with the steering gear. The twisting of the torsion bar caused by the steering forces is scanned and serves for the hydraulic or electrical control of the servo unit. DE 195 17 621 A1 shows an example of a steering this basic design.
Bei Fahrzeuglenkungen mit Torsionsstab bestehen jedoch in mehrerlei Hinsicht Probleme. So sind diese Lenkungen üblicherweise derart dimensioniert, dass sich der Torsionsstab bei Lenkbewegungen erheblich - beispielsweise um bis zu 8° - verdreht. Ein solcher Verwindungswinkel ist für hydraulische Ventilsysteme erforderlich und auch bei elektronischer Abtastung nützlich, um mit einem relativ nah am Torsionsstab angeordneten Sensor eine ausreichende Genauigkeit zu erzielen. Ein Verwindungswinkel von 8° entspricht jedoch am Umfang eines Lenkradkranzes einer Bewegung in Umfangsrichtung von ungefähr 2 cm. Dadurch ergibt sich ein indirektes, schwammiges Lenkgefühl. Eine Lenkung mit einer direkteren, mit weniger Federweg behafteten Übertragung von Lenkbewegungen zum Lenkgetriebe wäre wünschenswert.
Ferner weist der Torsionsstab, um den benötigten Verwindungswinkel dauerhaft bereitstellen zu können, eine erhebliche Baulänge - beispielsweise ungefähr 8 cm - auf. Diese Baulänge bedingt eine erhebliche Gehäusegröße, da der Torsionsstab auf beiden Seiten gelagert werden muss und möglichst auch ein mechanischer Anschlag für die maximale Verwindung des Torsionsstabes vorhanden sein soll. Neben dem hohen Materialbedarf beeinträchtigt ein großes Gehäuse auch die Einbaumöglichkeiten in den Motorraum.In vehicle steering with torsion bar, however, there are problems in several respects. Thus, these steering systems are usually dimensioned such that the torsion bar during steering movements considerably - for example, by up to 8 ° - twisted. Such a twist angle is required for hydraulic valve systems and also useful in electronic scanning to achieve sufficient accuracy with a sensor located relatively close to the torsion bar. However, a twist angle of 8 ° on the circumference of a steering wheel rim corresponds to a circumferential movement of about 2 cm. This results in an indirect, spongy steering feel. A steering with a more direct, with less suspension afflicted transmission of steering movements to the steering gear would be desirable. Furthermore, the torsion bar in order to provide the required twist angle permanently, a considerable length - for example, about 8 cm - on. This length requires a considerable housing size, since the torsion bar must be stored on both sides and if possible, a mechanical stop for maximum torsion of the torsion bar should be present. In addition to the high material requirements, a large housing also affects the installation options in the engine compartment.
Außerdem ist eine Lenkung mit Torsionsstab eine komplexe Baugruppe, die eine aufwändige Montage bei einem Zulieferer erfordert. Insbesondere müssen Torsionsstäbe in entspanntem Zustand mit ihren Halterungen verbohrt werden. Die Baugruppe kann daher erst nach der Montage auf ihre Eigenschaften überprüft werden. Werden die zulässigen Toleranzen überschritten (was wegen möglicher Materialinhomogenitäten des Drehstabs relativ oft der Fall ist), so muss die gesamte Baugruppe verworfen werden.In addition, a torsion bar steering system is a complex assembly requiring expensive assembly by a supplier. In particular, torsion bars must be drilled in a relaxed state with their brackets. The assembly can therefore only be checked for their properties after assembly. If the permissible tolerances are exceeded (which is relatively often the case because of possible material inhomogeneities of the torsion bar), the entire assembly must be discarded.
Das US-Patent 6,517,113 zeigt eine Drehmoment-Messvorrichtung, die zwischen eine Lenkwelle und ein Lenkrad montiert ist. Die Messvorrichtung weist einen inneren und einen äußeren Ring auf, die über radial verlaufende Federstege mit- einander verbunden sind. Der innere Ring ist drehfest mit dem fahrerseitigen Ende der Lenkwelle verbunden, und der äußere Ring trägt das Lenkrad. Bei Lenkbewegungen verbiegen sich die Federstege in der Art von Blattfedern. Ein elektrischer Sensor misst die Relativbewegung zwischen dem äußeren Ring und einem weiteren, starr an der Lenkwelle angebrachten Ring.US Patent 6,517,113 shows a torque measuring device mounted between a steering shaft and a steering wheel. The measuring device has an inner and an outer ring, which are connected to each other via radially extending spring webs. The inner ring is rotatably connected to the driver-side end of the steering shaft, and the outer ring carries the steering wheel. When steering movements bend the spring bars in the manner of leaf springs. An electrical sensor measures the relative movement between the outer ring and another, rigidly attached to the steering shaft ring.
Die Anordnung gemäß dem US-Patent 6,517,113 ersetzt im Ergebnis den Torsionsstab durch die radial verlaufenden Federstege. Dies ist jedoch ebenfalls problematisch, weil das Lenkgefühl nicht optimal ist, die Messvorrichtung viel Material benötigt und sich ein mechanischer Anschlag nur schwer verwirklichen lassen würde.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die Probleme des Standes der Technik zumindest zum Teil zu lösen und eine Lenkbaugruppe bereitzustellen, die bei kostengünstiger Bauweise ein gutes Fahrgefühl vermittelt. Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, ein kostengünstiges Montageverfahren bereitzustellen.The arrangement according to the US Patent 6,517,113 replaced as a result, the torsion bar by the radially extending spring bars. However, this is also problematic because the steering feel is not optimal, the measuring device requires much material and a mechanical stop would be difficult to achieve. The invention has the object to solve the problems of the prior art, at least in part, and to provide a steering assembly that conveys a good driving feel with a cost-effective design. Furthermore, the invention has the object to provide a cost-effective assembly method.
Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen optionale Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung.The invention is defined by the independent claims. The dependent claims relate to optional features of embodiments of the invention.
Ein erster Aspekt der Erfindung beruht auf der Grundidee, die Lenkbaugruppe zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element und dem zweiten starren Element in einer radialen Entfernung von einer Mittelachse des Lenkwellenteils, die mindestens 50 % der radialen Entfernung der Außenseite eines Lenkkranzes von der Mittelachse des Lenkwellenteils entspricht - in manchen Ausführungsformen mindestens 60 % oder mindestens 70 % oder minde- stens 90 % oder mindestens 95 % -, einzurichten. Hierdurch wird bei geringem Verdrehungswinkel der beiden starren Elemente zueinander eine besonders gute Messgenauigkeit erzielt.A first aspect of the invention is based on the basic idea of the steering assembly for measuring the relative movement between the first rigid element and the second rigid element at a radial distance from a central axis of the steering shaft portion which is at least 50% of the radial distance of the outside of a steering wheel from the central axis of the steering shaft part corresponds - in some embodiments at least 60% or at least 70% or at least 90% or at least 95% - to set up. As a result, a particularly good measuring accuracy is achieved with a small angle of rotation of the two rigid elements.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung geht von der Grundidee aus, mindestens ein Verbindungsteil vorzusehen, das sich vom ersten zum zweiten Kraftübertragungsabschnitt im wesentlichen in Umfangsrichtung des Lenkwellenteils, aber radial von dem Lenkwellenteil entfernt, erstreckt, und das Lenkbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten starren Element überträgt.A second aspect of the invention is based on the basic idea of providing at least one connecting part which extends from the first to the second power transmission section substantially in the circumferential direction of the steering shaft part but radially away from the steering shaft part, and the steering movements between the first and second rigid elements transfers.
Ein erheblicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich mit geringem Aufwand eine gegen Querkräfte unempfindliche Konstruktion verwirklichen lässt. Auch bei Kurvenfahrten ist sichergestellt, dass die Lenkbaugruppe nur die vom Fahrer aufgebrachten Lenkkräfte misst und nicht durch Zentrifugal- oder Beschleunigungskräfte beeinflusst wird. Dies gilt in besonderem Maße bei Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen das zweite starre Element mittels eines Lagers drehbar an dem Lenkwellenteil gelagert ist, weil dann Querkräfte oder Beschleunigungskräfte oder vom Fahrer ausgeübte Druck- oder Zugkräfte über das Lager in das
Lenkwellenteil geleitet werden können und die Genauigkeit der Lenkkraftmessung nicht beeinträchtigen.A significant advantage of the invention is that can be realized with little effort a insensitive to shear forces construction. When cornering, it is ensured that the steering assembly only measures the steering forces applied by the driver and is not influenced by centrifugal or acceleration forces. This is particularly true in embodiments of the invention, in which the second rigid member is rotatably supported by a bearing on the steering shaft part, because then lateral forces or acceleration forces or pressure exerted by the driver or tensile forces on the camp in the Steering shaft can be passed and do not affect the accuracy of the steering force measurement.
Die Idee, das zweite starre Element mittels eines Lagers drehbar an dem Lenk- wellenteil zu lagen, wird auch als eigenständige Erfindung erachtet, die unabhängig von der Anordnung des mindestens einen Verbindungsteils in Umfangs- richtung der Lenkwelle ist.The idea of rotatably supporting the second rigid element by means of a bearing on the steering shaft part is also considered to be an independent invention which is independent of the arrangement of the at least one connecting part in the circumferential direction of the steering shaft.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung weist die Lenkbaugruppe ein Lenkwellen- teil, ein erstes starres Element, das Lenkbewegungen des Lenkwellenteils folgt, und ein zweites starres Element, das lenkgetriebeseitig angeordnet ist, auf. Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft daher Lenkbaugruppen, die nicht Teil des Lenkrades sind, sondern die sich an einem Abschnitt der Lenkwelle oder am Übergang von der Lenkwelle zum Lenkgetriebe befinden.According to a third aspect of the invention, the steering assembly has a Lenkwellen- part, a first rigid element that follows steering movements of the steering shaft part, and a second rigid element, the steering gear side is arranged on. The third aspect of the invention therefore relates to steering assemblies which are not part of the steering wheel, but which are located at a portion of the steering shaft or at the transition from the steering shaft to the steering gear.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verbindungsteil vorgesehen, das als Feder ausgestaltet ist oder mindestens eine Feder aufweist oder das als Sensor ausgestaltet ist oder mindestens einen Sensor aufweist. Das Verbindungsteil erstreckt sich zwischen dem ersten starren Element und dem zweiten starren Element und überträgt Lenkbewegungen von dem ersten zu dem zweiten starren Element. Ein Sensor dient zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element und dem zweiten starren Element. Während in manchen Ausführungsformen der Sensor unmittelbar die Relativbewegen der beiden starren Elemente zueinander abtastet, sind auch Ausgestaltungen vorgesehen, bei denen der Sensor beispielsweise statt des ersten starren Elements das Lenkwellenteil und/oder statt des zweiten starren Elements ein mit dem zweiten starren Element drehfest verbundenes Teil abtastet. Auch in diesen Ausgestaltungen ermittelt der Sensor - wenn auch indirekt - die Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element und dem zweiten starren Element, wie beansprucht.According to the third aspect of the invention, a connecting part is provided which is configured as a spring or has at least one spring or which is configured as a sensor or has at least one sensor. The connecting part extends between the first rigid element and the second rigid element and transmits steering movements from the first to the second rigid element. A sensor serves to measure the relative movement between the first rigid element and the second rigid element. While in some embodiments the sensor directly scans the relative movements of the two rigid elements to each other, embodiments are provided in which the sensor, for example, instead of the first rigid member, the steering shaft portion and / or instead of the second rigid member rotatably connected to the second rigid member part scans. Even in these embodiments, the sensor detects - albeit indirectly - the relative movement between the first rigid element and the second rigid element, as claimed.
Der dritte Aspekt der Erfindung geht von der Grundidee aus, statt eines Drehstabs eine Feder oder unmittelbar den Sensor einzusetzen. Diese erfindungsgemäßeThe third aspect of the invention is based on the basic idea, instead of a torsion bar to use a spring or directly the sensor. This invention
- A -
Idee bietet diverse Vorteile. Insbesondere sind Federn deutlich billiger in der Herstellung und Montage als Drehstäbe. Federn können überdies mit deutlich geringeren Toleranzen als Drehstäbe gefertigt und bereits vor der Montage zur Qualitätssicherung vermessen werden. Überdies können Federn aufgrund Ihrer geringen Abmessungen auch am Band eingebaut bzw. im Rahmen der Qualitätssicherung ausgetauscht werden. Die Montage wird ferner dadurch vereinfacht, dass zumindest manche Ausgestaltungen eine definierte Winkelausrichtung der Lenkwellen-Baugruppen sicherstellen, ohne dass eine gesonderte Justierung oder Vermessung erforderlich wäre.- A - Idea offers various advantages. In particular, springs are significantly cheaper to manufacture and assemble than torsion bars. Springs can also be manufactured with significantly lower tolerances than torsion bars and measured before assembly for quality assurance. In addition, because of their small dimensions, springs can also be installed on the belt or replaced as part of quality assurance. The assembly is further simplified in that at least some embodiments ensure a defined angular orientation of the steering shaft assemblies, without a separate adjustment or measurement would be required.
Durch die Verwendung von vorgespannten Federn lässt sich überdies in manchen Ausgestaltungen eines besonders lineare Kennlinie - insbesondere bei geringen Lenkkräften - erzielen.Moreover, in some embodiments, the use of prestressed springs allows a particularly linear characteristic to be achieved, in particular with low steering forces.
Es sind Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, in denen das Verbindungsteil eine Feder ist oder eine Feder aufweist. In manchen solchen Ausgestaltungen wird das Verbindungsteil bei Lenkbewegungen überwiegend auf Biegung und/oder mehr auf Biegung als auf Torsion belastet. Bei anderen Ausführungsformen dient der Sensor als Verbindungsteil oder als Komponente des Verbindungsteils. Hier wird in manchen Ausgestaltungen der Sensor überwiegend auf Druck belastet. Dies ist insbesondere bei Piezo-Sensoren wünschenswert.Embodiments of the invention are provided in which the connecting part is a spring or has a spring. In some such embodiments, the connecting part is loaded during steering movements predominantly on bending and / or more on bending than on torsion. In other embodiments, the sensor serves as a connecting part or as a component of the connecting part. Here, in some embodiments, the sensor is predominantly subjected to pressure. This is desirable in particular with piezo sensors.
Allgemein kann die erfindungsgemäße Lenkbaugruppe - soweit bei bestimmten Ausführungsformen nicht anders beschrieben oder beansprucht - frei wählbar zwischen einem Einsteuerelement des Handmoments und einem Lenkgetrieberitzel angeordnet sein. In manchen Ausgestaltungen kann sie auch zusätzliche Funktionen übernehmen, z.B. als Gleichlaufgelenk oder als Achslager eines Kreuzgelenks.In general, the steering assembly according to the invention - unless otherwise described or claimed in certain embodiments - be freely selectable between a Einsteuerelement the manual torque and a Lenkgetrieberitzel. In some embodiments, it may also take on additional functions, e.g. as a constant velocity joint or as an axle bearing of a universal joint.
Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten schematischen Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1A eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,Further features, advantages and objects of the invention will become apparent from the accompanying schematic drawings of several embodiments. Show it: 1A is a perspective exploded view of a steering assembly in a first embodiment of the invention,
Fig. 1 B eine Detailansicht des Bereichs B in Fig. 1 A,1 B is a detail view of the area B in Fig. 1 A,
Fig. 1 C eine Draufsicht auf das Lenkrad der montierten Lenkbaugruppe in dem ersten Ausführungsbeispiel,1 C is a plan view of the steering wheel of the assembled steering assembly in the first embodiment,
Fig. 1 D eine in Richtung der Zeichenebene von Fig. 1 C geschnittene Ansicht eines Teils des Lenkrades von Fig. 1 C mit Blickrichtung zum Fahrer hin,FIG. 1 D shows a view, cut in the direction of the plane of the drawing of FIG. 1 C, of a part of the steering wheel of FIG. 1 C looking towards the driver, FIG.
Fig. 2 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,2 is a perspective exploded view of a steering assembly in a second embodiment of the invention,
Fig. 3A eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,3A is a perspective exploded view of a steering assembly in a third embodiment of the invention,
Fig. 3B eine Draufsicht auf das Lenkrad der montierten Lenkbaugruppe in dem dritten Ausführungsbeispiel,3B is a plan view of the steering wheel of the mounted steering assembly in the third embodiment,
Fig. 3C eine Schnittansicht in Richtung C-C von Fig. 3B,3C is a sectional view in the direction C-C of Fig. 3B,
Fig. 3D eine Schnittansicht in Richtung D-D von Fig. 3B,FIG. 3D is a sectional view taken in the direction D-D of FIG. 3B; FIG.
Fig. 4A und Fig. 4B je eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,4A and 4B each show a perspective exploded view of a steering assembly in a fourth embodiment of the invention,
Fig. 5A und Fig. 5B je eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6A eine perspektivische Ansicht einer montierten Lenkbaugruppe in einem sechsten Ausführungsbeispiel,5A and 5B each show a perspective exploded view of a steering assembly in a fifth embodiment of the invention, 6A is a perspective view of a mounted steering assembly in a sixth embodiment,
Fig. 6B eine Draufsicht auf die Lenkbaugruppe von Fig. 6B,FIG. 6B is a plan view of the steering assembly of FIG. 6B; FIG.
Fig. 6C eine Schnittansicht in Richtung C-C von Fig. 6B,6C is a sectional view in the direction C-C of Fig. 6B,
Fig. 6D eine Schnittansicht in Richtung D-D von Fig. 6B,6D is a sectional view in direction D-D of Fig. 6B,
Fig. 7A eine perspektivische Ansicht einer montierten Lenkbaugruppe in einem siebten Ausführungsbeispiel,7A is a perspective view of a mounted steering assembly in a seventh embodiment,
Fig. 7B eine Seitenansicht der Lenkbaugruppe von Fig. 7B,FIG. 7B is a side view of the steering assembly of FIG. 7B; FIG.
Fig. 7C eine Schnittansicht in Richtung C-C von Fig. 7B,FIG. 7C is a sectional view taken in the direction C-C of FIG. 7B; FIG.
Fig. 7D eine Schnittansicht in Richtung D-D von Fig. 7B,7D is a sectional view in direction D-D of Fig. 7B,
Fig. 8 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem achten Ausführungsbeispiel,8 is a perspective exploded view of a steering assembly in an eighth embodiment,
Fig. 9A und Fig. 9B je eine perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem neunten Ausführungsbeispiel,9A and 9B each show a perspective view of a steering assembly in a ninth embodiment,
Fig. 10A und Fig. 10B je eine perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem zehnten Ausführungsbeispiel,10A and 10B each show a perspective view of a steering assembly in a tenth embodiment,
Fig. 11 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem elften Ausführungsbeispiel,11 is an exploded perspective view of a steering assembly in an eleventh embodiment,
Fig. 12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem zwölften Ausführungsbeispiel,
Fig. 13A und Fig. 13B je eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel,12 is an exploded perspective view of a steering assembly in a twelfth embodiment, 13A and 13B each show an exploded perspective view of a steering assembly in a thirteenth embodiment,
Fig. 14A und Fig. 14B je eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem vierzehnten Ausführungsbeispiel,14A and 14B each show an exploded perspective view of a steering assembly in a fourteenth embodiment,
Fig. 15 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel,15 is an exploded perspective view of a steering assembly in a fifteenth embodiment,
Fig. 16A und Fig. 16B je eine perspektivische Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem sechzehnten Ausführungsbeispiel,16A and 16B each show a perspective view of a steering assembly in a sixteenth embodiment,
Fig. 17A eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht einer Lenkbaugruppe in einem siebzehnten Ausführungsbeispiel,17A is a perspective exploded view of a steering assembly in a seventeenth embodiment,
Fig. 17B eine Detailansicht des Bereichs B in Fig. 17A,17B is a detail view of the area B in Fig. 17A,
Fig. 18A - Fig. 18D je eines auseinandergezogene Ansicht eines Lenkgetriebes, und18A - Fig. 18D each an exploded view of a steering gear, and
Fig. 18E eine Detailansicht eines Bereichs von Fig. 18D aus einer anderen Blickrichtung.FIG. 18E is a detail view of a portion of FIG. 18D viewed from another direction. FIG.
Bei dem in Fig. 1 A - Fig. 1 D gezeigten Ausführungsbeispiel einer Lenkbaugruppe sind die erfindungsgemäßen Bauteile lenkradseitig angeordnet. Die Lenkbaugruppe weist einen fahrerseitigen Lenkwellenabschnitt 10.1 als Lenkwellenteil auf. Ein im wesentlichen starrer radialer Arm 12.1 ist als erstes starres Element drehfest an dem Lenkwellenabschnitt 10.1 angebracht, und zwar in einer Ausrichtung, in der der Arm 12.1 bei Geradeausfahrt nach unten weist. An seinem radial äußerenIn the exemplary embodiment of a steering assembly shown in FIGS. 1A-1D, the components according to the invention are arranged on the steering wheel side. The steering assembly has a driver-side steering shaft section 10.1 as a steering shaft part. A substantially rigid radial arm 12.1 is rotatably mounted as the first rigid member to the steering shaft portion 10.1, in an orientation in which the arm 12.1 points straight ahead when traveling down. At its radially outer
Ende weist der Arm 12.1 zwei seitliche flache Bereiche 14.1 , 16.1 auf, die je einen ersten Kraftübertragungsabschnitt bilden.
Ein Lenkrad 18.1 dient im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel als zweites starres Element. Das Lenkrad 18.1 umfasst in an sich bekannter Weise einen Lenkradkranz 20.1 , der über zwei Lenkradspeichen 22.1 , 24.1 mit einem inneren Ringabschnitt 26.1 verbunden ist. Der innere Ringabschnitt 26.1 - und somit das gesamte Lenkrad 18.1 - ist drehbar an dem Lenkwellenabschnitt 10.1 gelagert; hierzu dient ein am fahrerseitigen Ende des Lenkwellenabschnitts 10.1 angebrachtes Lager 28.1 , das beispielsweise als Kugel-, Nadel- oder Gleitlager ausgestaltet sein kann.At the end, the arm 12.1 has two lateral flat areas 14.1, 16.1, each of which forms a first power transmission section. A steering wheel 18.1 is used in the embodiment described here as a second rigid element. The steering wheel 18.1 comprises in a manner known per se a steering wheel rim 20.1, which is connected via two steering wheel spokes 22.1, 24.1 with an inner ring portion 26.1. The inner ring portion 26.1 - and thus the entire steering wheel 18.1 - is rotatably mounted on the steering shaft portion 10.1; For this purpose, a mounted on the driver side end of the steering shaft portion 10.1 bearing 28.1, which may be configured for example as a ball, needle or sliding bearings.
Der Lenkradkranz 20.1 weist in einem bei Geradeausfahrt unterem Bereich eine radiale innere Ausnehmung auf, so dass der Lenkradkranz 20.1 in diesem Bereich auf einen dünnen Steg 21.1 verdünnt ist. In Ausführungsvarianten ist es auch möglich, den Lenkradkranz 20.1 in dem genannten Bereich ganz zu unterbrechen; denn muss jedoch besonders auf die Stabilität und Verwindungssteifheit des Lenkrads 18.1 geachtet werden. Fig. 1A und Fig. 1 B zeigen eine Ausgestaltung mit dem Steg 21.1 , während in Fig. 1 C und Fig. 1 D eine Ausgestaltung ohne Steg - mit einem vollständig unterbrochenen Lenkrad 18.1 dargestellt ist. Im übrigen sind die Ausgestaltungen jedoch identisch, so dass hier von zwei Varianten eines einzigen Ausführungsbeispiels gesprochen wird.The steering wheel rim 20.1 has a radial inner recess in a region under straight travel when traveling straight ahead, so that the steering wheel rim 20.1 is thinned in this area to a thin web 21.1. In embodiments, it is also possible to completely interrupt the steering wheel rim 20.1 in said area; because, however, must be paid particular attention to the stability and torsional rigidity of the steering wheel 18.1. Fig. 1A and Fig. 1 B show an embodiment with the web 21.1, while in Fig. 1 C and Fig. 1 D is a design without bridge - is shown with a completely broken steering wheel 18.1. For the rest, however, the embodiments are identical, so that is spoken here of two variants of a single embodiment.
Die von dem Steg 21.1 und zwei seitlichen Endflächen 30.1 , 32.1 des Lenkradkranzes 20.1 begrenzte Ausnehmung dient zur Aufnahme eines radial äußeren Endes des Arms 12.1. Hierbei bilden die Endflächen 30.1 , 32.1 , die je eine vertiefte Aufnahme 34.1 , 36.1 aufweisen, je einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt.The limited by the web 21.1 and two lateral end surfaces 30.1, 32.1 of the steering wheel rim 20.1 recess serves to receive a radially outer end of the arm 12.1. In this case, the end surfaces 30.1, 32.1, which each have a recessed receptacle 34.1, 36.1, each form a second power transmission section.
Bei Geradeausfahrt besteht beidseitig ein geringer Abstand - beispielsweise je 0,5 mm oder je 1 mm - zwischen den Endflächen 30.1 , 32.1 des Lenkradkranzes 20.1 und den zugeordneten flachen Bereichen 14.1 , 16.1 des radialen Arms 12.1 ; dies ist in Fig. 1 C und Fig. 1 D gezeigt. Optisch und haptisch ist der radiale Arm 12.1 ähnlich den Lenkradspeichen 22.1 , 24.1 ausgestaltet, so dass der Arm 12.1 für den Fahrer den Einruck einer dritten Lenkradspeiche vermittelt.
Normal starke Lenkbewegungen werden von dem Lenkrad 18.1 als erstem starren Element zum radialen Arm 12.1 als zweitem starren Element durch zwei Verbindungsteile übertragen, die hier als Schraubenfedern 38.1 , 40.1 ausgebildet sind. Es versteht sich, dass in Ausführungsalternativen andere Bauteile - beispielsweise andere Federformen oder nachgiebige oder weitgehend starre Körper aus Metall, Kunststoff, Gummi oder Keramik - als Verbindungsteile verwendet werden können. Die Verbindungsteile werden in vielen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele ausschließlich oder vorrangig auf Druck belastet. Dies ermöglicht besonders kleine, kostengünstige und langlebige Verbindungsteile.When driving straight ahead there is a small distance on both sides - for example, each 0.5 mm or 1 mm - between the end faces 30.1, 32.1 of the steering wheel rim 20.1 and the associated flat areas 14.1, 16.1 of the radial arm 12.1; this is shown in Fig. 1C and Fig. 1D. Optically and haptically, the radial arm 12.1 is configured similarly to the steering wheel spokes 22.1, 24.1, so that the arm 12.1 conveys the pressure of a third steering wheel spoke to the driver. Normal strong steering movements are transmitted from the steering wheel 18.1 as the first rigid element to the radial arm 12.1 as a second rigid element by two connecting parts, which are designed here as coil springs 38.1, 40.1. It is understood that in alternative embodiments, other components - such as other spring shapes or resilient or largely rigid body of metal, plastic, rubber or ceramic - can be used as connecting parts. The connecting parts are loaded in many of the embodiments described here exclusively or primarily to pressure. This allows particularly small, inexpensive and durable connecting parts.
Die erste Schraubenfeder 38.1 ist teilweise in der vertieften Aufnahme 34.1 der ersten Endfläche 30.1 angeordnet und erstreckt sich in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.1 - und damit auch in Umfangsrichtung des Lenkwellenteils 10.1 - zum ersten flachen Bereich 14.1 des Arms 12.1. Entsprechend befindet sich die zweite Schraubenfeder 40.1 teilweise in der vertieften Aufnahme 36.1 der zweiten Endfläche 32.1 und verläuft in Umfangsrichtung zum zweiten flachen Bereich 16.1 des Arms 12.1. Eine Lenkbewegung im Uhrzeigersinn in Fig. 1 B wird somit als Druckkraft von der vertieften Aufnahme 34.1 der Endfläche 30.1 als erster Kraftübertragungsabschnitt über die Schraubenfeder 38.1 als Verbindungsteil an den flachen Bereich 14.1 des Arms 12.1 übertragen. Entsprechend erfolgt die Übertragung einer Lenkbewegung gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 1 B als Druckkraft von der vertieften Aufnahme 36.1 der Endfläche 32.1 als erster Kraftübertragungsabschnitt über die Schraubenfeder 40.1 als Verbindungsteil an den flachen Bereich 16.1 des Arms 12.1.The first coil spring 38.1 is partially disposed in the recessed receptacle 34.1 of the first end surface 30.1 and extends in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 - and thus in the circumferential direction of the steering shaft part 10.1 - to the first flat portion 14.1 of the arm 12.1. Accordingly, the second coil spring 40.1 is partially in the recessed receptacle 36.1 of the second end face 32.1 and extends in the circumferential direction to the second flat portion 16.1 of the arm 12.1. A steering movement in the clockwise direction in FIG. 1B is thus transmitted as a compressive force from the recessed receptacle 34.1 of the end face 30.1 as the first force transmission section via the helical spring 38.1 as a connecting part to the flat area 14.1 of the arm 12.1. Accordingly, the transmission of a steering movement in the counterclockwise direction in Fig. 1 B as a compressive force from the recessed receptacle 36.1 of the end face 32.1 as the first power transmission section via the coil spring 40.1 as a connecting part to the flat portion 16.1 of the arm 12.1.
Bei besonders starken Lenkkräften wirken die Endflächen 30.1 , 32.1 und die ihnen zugeordneten flachen Bereiche 14.1 , 16.1 als mechanische Anschläge. Genauer schlägt bei einer Lenkbewegung im Uhrzeigersinn in Fig. 1 B die Endfläche 30.1 an den flachen Bereich 14.1 an, und bei einer Lenkbewegung gegen den Uhrzeigersinn schlägt die Endfläche 32.1 and den flachen Bereich 16.1 an. Durch die Anschläge wird eine übermäßig starke Verformung der Schraubenfedern 38.1 ,
40.1 verhindert und eine direkte Lenkverbindung bei gefährlichen Situationen sichergestellt.For particularly strong steering forces, the end surfaces 30.1, 32.1 and their associated flat areas 14.1, 16.1 act as mechanical stops. More specifically, in a clockwise steering movement in Fig. 1B, the end surface 30.1 abuts on the flat portion 14.1, and in a counterclockwise steering movement, the end surface 32.1 strikes the flat portion 16.1. By the stops is an excessively strong deformation of the coil springs 38.1, 40.1 prevents and ensures a direct steering connection in dangerous situations.
Ein Sensor 42.1 ist zur Messung der bei Lenkbewegungen auftretenden Lenkkräfte vorgesehen. In dem in Fig. 1A - Fig. 1 D gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 42.1 in den Lenkradkranz 20.1 integriert und tastet die lineare Relativbewegung zwischen dem radialen Arm 12.1 und dem Lenkradkranz 20.1 in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.1 ab. Hierzu weist der Sensor 42.1 einen stiftförmigen Aufnehmer 44.1 und einen elektronischen Meßwertgeber 46.1 auf. Das durch den Sensor 42.1 ermittelte Signal wird elektronisch - beispielsweise über einen an sich bekannten CAN-Bus - an eine Steuerbaugruppe geleitet und dient dort auf an sich bekannte Weise zur Ansteuerung einer Servoeinheit zur Lenkkraftunterstützung.A sensor 42.1 is provided for measuring the steering forces occurring during steering movements. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1A-1D, the sensor 42.1 is integrated in the steering wheel rim 20.1 and scans the linear relative movement between the radial arm 12.1 and the steering wheel rim 20.1 in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1. For this purpose, the sensor 42.1 has a pen-shaped receiver 44.1 and an electronic transmitter 46.1. The detected by the sensor 42.1 signal is electronically - for example, via a known CAN bus - passed to a control module and there is used in a known manner for controlling a servo unit for steering power assistance.
Der in den Lenkradkranz 20.1 integrierte Sensor 42.1 weist einen besonders großen radialen Abstand zum Lenkwellenteil 10.1 auf. Diese Ausgestaltung ist günstig, weil sich dadurch ein langer Hebelarm ergibt, der schon bei geringem Verdrehungswinkel des Lenkrads 18.1 auf dem Lenkwellenabschnitt 10.1 zu einer gut messbaren linearen Verschiebung in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.1 führt.The integrated into the steering wheel rim 20.1 sensor 42.1 has a particularly large radial distance to the steering shaft part 10.1. This embodiment is favorable because this results in a long lever arm, which leads to a well measurable linear displacement in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.1 even at a small angle of rotation of the steering wheel 18.1 on the steering shaft section 10.1.
Der Sensor 42.1 kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen aufgebaut sein. Beispielsweise kann ein elektromechanischer, elektromagnetischer, elektronischer oder optischer Sensor verwendet werden, der Messprinzipien wie beispielsweise Induktion, den Hall-Effekt, den magnetoresistiven Effekt, den GMR- Effekt, oder eine optische Messung der Reflektion oder Transmission von Licht verwendet. Geeignete Sensoren sind an sich bekannt und als solche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The sensor 42.1 may be constructed in a variety of different configurations. For example, an electromechanical, electromagnetic, electronic or optical sensor may be used, which uses measurement principles such as induction, the Hall effect, the magnetoresistive effect, the GMR effect, or an optical measurement of the reflection or transmission of light. Suitable sensors are known per se and as such are not the subject of the present invention.
In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Sensor 42.1 in räumlicher Nähe zu den Verbindungsteilen angeordnet. Beide Bauteile können aber auch
räumlich voneinander getrennt sein und mit einem Abstand in Umfangshchtung und/oder mit einem radialen Abstand voneinander angeordnet sein.In the embodiments shown here, the sensor 42.1 is arranged in spatial proximity to the connecting parts. Both components can also be spatially separated from each other and be arranged with a distance in Umfangsshchtung and / or with a radial distance from each other.
Ferner sind Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, in denen das oder die Verbindungsteil(e) auch die Funktion des Sensors übernimmt / übernehmen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Sensor mechanisch stabil ist, wie dies z.B. bei Drucksensoren aus Piezo-Keramik der Fall ist. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine solche Ausführungsform. Die in Fig. 2 gezeigten Elemente 10.2, 12.2, 14.2, 16.2, 21.2, 22.2, 24.2, 26.2, 28.2, 30.2, 32.2, 34.2 und 36.2 sind identisch mit den Elementen 10.1 , 12.1 , 14.1 , 16.1 , 21.1 , 22.1 , 24.1 , 26.1 , 28.1 , 30.1 , 32.1 , 34.1 und 36.1 des in Fig. 1 A - Fig. 1 D gezeigten Ausführungsbeispiels, weshalb auf die obige Beschreibung verwiesen wird.Furthermore, embodiments of the invention are provided in which the one or more connecting part (s) also assumes / take over the function of the sensor. This is especially possible if the sensor is mechanically stable, as e.g. in pressure sensors made of piezo-ceramic is the case. Fig. 2 shows an example of such an embodiment. The elements 10.2, 12.2, 14.2, 16.2, 21.2, 22.2, 24.2, 26.2, 28.2, 30.2, 32.2, 34.2 and 36.2 shown in FIG. 2 are identical to the elements 10.1, 12.1, 14.1, 16.1, 21.1, 22.1, 24.1 , 26.1, 28.1, 30.1, 32.1, 34.1 and 36.1 of the embodiment shown in FIGS. 1A-1D, for which reason reference is made to the above description.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind jedoch keine Schraubenfedern, sondern Piezo-Sensoren 38.2, 40.2 als Verbindungsteile eingesetzt. Die Piezo-Sensoren 38.2, 40.2 weisen Piezokeramik-Schichten auf, die als Druckmesser für die ausgeübten Lenkkräfte dienen. Dabei verformen sich die Piezo-Sensoren 38.2, 40.2 nur minimal, so dass das Fahrgefühl einer direkten Lenkung ohne spürbares Spiel entsteht. Weitere Sensoren sind nicht erforderlich; der Lenkradkranz 20.1 des Lenk- rades 18.2 gemäß Fig. 2 braucht daher - im Gegensatz zu der Ausgestaltung nach Fig. 1 A - Fig. 1 D - keine Sensoraufnahme an seiner Mantelfläche aufzuweisen.In the embodiment according to FIG. 2, however, no coil springs, but piezo sensors 38.2, 40.2 are used as connecting parts. The piezoelectric sensors 38.2, 40.2 have piezoceramic layers which serve as pressure gauges for the applied steering forces. Here, the piezoelectric sensors 38.2, 40.2 deform only minimally, so that the driving feel of a direct steering without noticeable play arises. Additional sensors are not required; The steering wheel rim 20.1 of the steering wheel 18.2 according to FIG. 2 therefore needs - in contrast to the embodiment according to FIG. 1A - FIG. 1D - no sensor mount on its lateral surface.
Es versteht sich, dass alle in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Ausgestaltungen wahlweise mit Druckelement/Sensor-Kombinationen oder mit Piezo- Sensoren als Verbindungselemente ausgestaltet werden können.It is understood that all embodiments described in the present document can optionally be configured with pressure element / sensor combinations or with piezo sensors as connecting elements.
Der radiale Arm 12.1 , 12.2 in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zwar optisch wie eine Lenkradspeiche 22.1 , 24.1 , 22.2, 24.2 ausgestaltet, gehört aber mechanisch zum Lenkwellenabschnitt 10.1. Wenn ein Fahrer an diesem Arm 12.1 , 12.2 lenkt, wird diese Lenkbewegung für die Lenkkraftunterstützung nicht erkannt. In manchen Ausgestaltungen ist daher vorgesehen, den radialen Arm
12.1 , 12.2 für den Fahrer unzugänglich in das Innere einer Lenkrad konstruktion zu verlagern.Although the radial arm 12.1, 12.2 in the embodiments described so far is designed optically as a steering wheel spoke 22.1, 24.1, 22.2, 24.2, but belongs mechanically to the steering shaft section 10.1. If a driver steers on this arm 12.1, 12.2, this steering movement is not recognized for the power steering. In some embodiments, therefore, the radial arm is provided 12.1, 12.2 inaccessible to the driver in the interior of a steering wheel construction to relocate.
Fig. 3A - Fig. 3D zeigen ein derartiges Ausführungsbeispiel, bei dem statt eines für den Fahrer zugänglichen Arms 12.1 , 12.2 ein interner Hebel 12.3 vorgesehen ist. Der Hebel 12.3 ist drehfest mit einem Lenkwellenabschnitt 10.3 verschraubt; hierzu ist eine Schraube 13.3 vorgesehen. Insgesamt bildet der Hebel 12.3 somit ein erstes starres Element, das zwei flache Bereiche 14.3, 16.3 als erste Kraftübertragungsabschnitte aufweist.FIGS. 3A-3D show such an embodiment in which, instead of an arm 12.1, 12.2 accessible to the driver, an internal lever 12.3 is provided. The lever 12.3 is rotatably bolted to a steering shaft section 10.3; For this purpose, a screw 13.3 is provided. Overall, the lever 12.3 thus forms a first rigid element having two flat portions 14.3, 16.3 as the first power transmission sections.
Ein Lenkrad 18.3 umfasst in dem in Fig. 3A - Fig. 3D gezeigten Ausführungsbeispiel ein inneres Gehäuse 27.3, das zur Aufnahme des Hebels 12.3 und eines Airbags (nicht gezeigt) dient. Das Gehäuse 27.3 ist über drei kurze Speichen 22.3, 24.3, 25.3 mit einem ununterbrochenen Lenkradkranz 20.3 verbunden. Zur Lenk- welle hin ist an dem Gehäuse 27.3 ein Ring 26.3 ausgebildet, über den das Lenkrad 18.3 mittels zweier Lager 28.3, 29.3 drehbar an dem Lenkwellenabschnitt 10.3 gelagert ist. Das Gehäuse 27.3 bildet zusammen mit den Speichen 22.3, 24.3, 25.3 und dem Lenkradkranz 20.3 somit ein zweites starres Element.A steering wheel 18.3 comprises in the embodiment shown in FIGS. 3A-3D an inner housing 27.3 which serves to receive the lever 12.3 and an airbag (not shown). The housing 27.3 is connected via three short spokes 22.3, 24.3, 25.3 with an uninterrupted steering wheel rim 20.3. Toward the steering shaft, a ring 26.3 is formed on the housing 27.3, via which the steering wheel 18.3 is rotatably mounted on the steering shaft section 10.3 by means of two bearings 28.3, 29.3. The housing 27.3 forms together with the spokes 22.3, 24.3, 25.3 and the steering wheel rim 20.3 thus a second rigid element.
Der Hebel 12.3 verläuft vom Zentrum des Lenkrades 18.3 im Inneren des Gehäuses 27.3 bis in die dritte Speiche 25.3. Dort sind zwei Innenflächen 30.3, 32.3, die je eine vertiefte Aufnahme 34.3, 36.3 aufweisen, als zweite Kraftübertragungsabschnitte ausgebildet. Ähnlich wie bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen sind zwei Schraubenfedern 38.3, 40.3 als Verbindungsteile vorgesehen. Die Schraubenfedern erstrecken sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Lenkradkranzes 20.3, aber mit erheblichem radialen Abstand von dem Lenkwellenabschnitt 10.3, von je einer Aufnahme 34.3, 36.3 der Innenflächen 30.3, 32.3 bis zu dem jeweils zugeordneten flachen Bereich 14.3, 16.3 des Hebels 12.3.The lever 12.3 extends from the center of the steering wheel 18.3 inside the housing 27.3 to the third spoke 25.3. There are two inner surfaces 30.3, 32.3, each having a recessed receptacle 34.3, 36.3, formed as a second power transmission sections. Similar to the embodiments described above, two coil springs 38.3, 40.3 are provided as connecting parts. The coil springs extend substantially in the circumferential direction of the steering wheel rim 20.3, but with considerable radial distance from the steering shaft portion 10.3, each receiving a 34.3, 36.3 of the inner surfaces 30.3, 32.3 to the respective associated flat area 14.3, 16.3 of the lever 12.3.
Ein Sensor 42.3 ist in der dritten Speiche 25.3 angeordnet und misst die durch die Lenkkräfte bewirkte Auslenkung des Hebels 12.3 von seiner durch die beiden Schraubenfedern 38.3, 40.3 definierten Mittelstellung.
Es versteht sich, dass das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel in vielerlei Weise abgewandelt werden kann. Insbesondere können alle oben genannten Arten von Sensoren verwendet werden. Dies schließt Piezo-Sensoren ein, die statt der Schraubenfedern 38.3, 40.3 eingesetzt werden können. In weiteren Abwandlungen kann der Hebel 12.3 kürzer ausgebildet sein, so dass er im Gehäuse 27.3 endet. Die Verbindungsteile können dann in das Gehäuse 27.3 verlagert werden, wobei die zweiten Kraftübertraungsabschnitte z.B. an den Innenwänden des Gehäuses 27.3 ausgebildet sein können.A sensor 42.3 is arranged in the third spoke 25.3 and measures the deflection of the lever 12.3 caused by the steering forces from its center position defined by the two coil springs 38.3, 40.3. It is understood that the embodiment shown in Fig. 3 can be modified in many ways. In particular, all the above-mentioned types of sensors can be used. This includes piezo sensors, which can be used instead of the coil springs 38.3, 40.3. In further modifications, the lever 12.3 may be made shorter so that it ends in the housing 27.3. The connecting parts can then be displaced into the housing 27.3, wherein the second force transmission sections can be formed, for example, on the inner walls of the housing 27.3.
Fig. 17A und Fig. 17B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem starr an einem Lenkwellenabschnitt 10.17 befestigten internen Hebel 12.17, der zwei seitliche flache Bereiche 14.17, 16.17 aufweist. Ein Lenkrad 18.17 ist hier mit drei Speichen 22.17, 24.17, 25.17 ausgestaltet, die von einem Lenkradkranz 20.17 zu einem mittleren Ring 26.17 verlaufen. Das Lenkrad 18.17 ist mittels eines Lagers 28.17 drehbar an einem Ende des Lenkwellenabschnitts 10.17 gelagert.FIGS. 17A and 17B show a further exemplary embodiment with an internal lever 12. 17, which is rigidly fastened to a steering shaft section 10. 17 and has two lateral flat regions 14. 17, 16. A steering wheel 18.17 is here designed with three spokes 22.17, 24.17, 25.17, which run from a steering wheel rim 20.17 to a middle ring 26.17. The steering wheel 18.17 is rotatably mounted by means of a bearing 28.17 at one end of the steering shaft portion 10.17.
Die bei Geradeausfahrt nach unten weisende Speiche 25.17 ist hohl ausgebildet und dient zur Aufnahme des Hebels 12.17, der somit für den Fahrer unzugänglich wird. Ebenso wie bei den oben bereits beschriebenen Ausgestaltungen ist derThe pointing straight ahead when driving spoke 25.17 is hollow and serves to accommodate the lever 12.17, which is thus inaccessible to the driver. As with the embodiments already described above is the
Hebel 12.17 an seinen flachen Bereichen 14.17, 16.17 zwischen zwei Spiralfedern eingespannt, die sich im Lenkradkranz 20.17 in Aufnahmen 34.17, 36.17 zweier Endflächen 30.17, 32.17 abstützen. Ein Steg 21.17 schließt den Lenkradkranz 20.17 an der Stelle der zwischen den Endflächen 30.17, 32.17 gebildeten Ausspa- rung, und ein Sensor 42.17 misst die Auslenkung des Hebelendes in dieser Aussparung.Lever 12.17 clamped at its flat portions 14.17, 16.17 between two coil springs, which are supported in the steering wheel rim 20.17 in shots 34.17, 36.17 of two end surfaces 30.17, 32.17. A web 21.17 closes the steering wheel rim 20.17 at the location of the recess formed between the end faces 30.17, 32.17, and a sensor 42.17 measures the deflection of the lever end in this recess.
In den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind die erfindungsgemäßen Bauteile fahrerseitig an der Steuersäule angeordnet, und das erste starre Element weist vom Fahrer weg in Richtung des Lenkgetriebes. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen vorgesehen, bei denen die erfindungsgemäße Lenkbaugruppe einen mittleren Teil der Lenkwelle bildet; das erste starre Element kann dann zum Lenk-
rad oder zum Lenkgetriebe hin angeordnet sein. Beispielsweise kann die erfin- dungsgemäße Lenkbaugruppe an einem Gleichlaufgelenk oder einem Kreuzgelenk der Lenkwelle angeordnet sein, und sie kann in manchen Ausgestaltungen die Funktionen dieser Gelenke ganz oder teilweise übernehmen. Ferner umfasst die Erfindung Ausführungsformen, bei denen sich die Lenkbaugruppe am lenkgetrie- beseitigen Ende der Steuersäule befindet und das erste starre Element zum Lenkrad hin weist, während das zweite starre Element zum Lenkgetriebe angeordnet ist oder sogar einen Teil des Lenkgetriebes bildet. Fig. 4A und Fig. 4B zeigen ein Ausführungsbeispiel der letztgenannten Art.In the embodiments described so far, the components according to the invention are arranged on the driver's side on the control column, and the first rigid element points away from the driver in the direction of the steering gear. However, embodiments are also provided in which the steering assembly according to the invention forms a central part of the steering shaft; the first rigid element can then become the steering be arranged wheel or to the steering gear. For example, the steering assembly according to the invention can be arranged on a constant velocity joint or a universal joint of the steering shaft, and it can in some embodiments take over the functions of these joints in whole or in part. Furthermore, the invention includes embodiments in which the steering assembly is located at the steered end of the steering column and the first rigid member facing the steering wheel, while the second rigid member is disposed to the steering gear or even forms part of the steering gear. Fig. 4A and Fig. 4B show an embodiment of the latter type.
In Fig. 4A und Fig. 4B ist als Lenkwellenteil ein Lenkwellen-Endstück 10.4 vorgesehen, das einen gezahnten Zapfen 11.4 zur Montage an einem Kreuzgelenk oder einem anderen Teil einer Lenkwelle (nicht gezeigt) aufweist. Ein Ring 13.4 mit einer radial über das Lenkwellen-Endstück 10.4 hinausragenden Nase 12.4 bildet ein erstes starres Element. Der Ring 13.4 kann einstückig mit dem Lenkwellen- Endstück 10.4 ausgebildet oder mit diesem fest verbunden sein. Zwei Seitenflächen 14.4, 16.4 der Nase 12.4 bilden erste Kraftübertragungsabschnitte.In Fig. 4A and Fig. 4B is provided as a steering shaft part, a steering shaft end piece 10.4, which has a toothed pin 11.4 for mounting on a universal joint or other part of a steering shaft (not shown). A ring 13.4 with a radially projecting beyond the steering shaft end piece 10.4 nose 12.4 forms a first rigid element. The ring 13.4 may be formed integrally with the steering shaft end piece 10.4 or fixedly connected thereto. Two side surfaces 14.4, 16.4 of the nose 12.4 form first power transmission sections.
Als zweites starres Element ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4A und Fig. 4B ein Verbindungsstück 18.4 vorgesehen, das einen Ringabschnitt 20.4 und einen damit fest verbundenen Scheibenabschnitt 48.4 aufweist. In axialer Richtung zur Lenkwelle hin trägt der Scheibenabschnitt 48.4 einen äußeren Lagerzapfen 50.4, der drehbar in dem Lenkwellen-Endstück 10.4 und koaxial zu diesem gelagert ist. Zum Lenkgetriebe hin sind mit dem Scheibenabschnitt 48.4 ein Ritzel 52.4 und ein innerer Lagerzapfen 54.4 fest verbunden. Das Ritzel 52.4 ist Bestandteil des Lenkgetriebes und greift z.B. in eine korrespondierende Zahnstange (nicht gezeigt) ein.As the second rigid element, a connecting piece 18.4 is provided in the embodiment according to FIGS. 4A and 4B, which has a ring section 20.4 and a disk section 48.4 fixedly connected thereto. In the axial direction of the steering shaft towards the disc portion 48.4 carries an outer bearing pin 50.4, which is rotatably mounted in the steering shaft end piece 10.4 and coaxial therewith. Towards the steering gear, a pinion 52.4 and an inner journal 54.4 are firmly connected to the disk section 48.4. The pinion 52.4 is part of the steering gear and engages e.g. in a corresponding rack (not shown).
Ähnlich wie der Lenkradkranz 20.1 , 20.2 der oben beschriebenen Ausführungs- formen weist in der Ausgestaltung nach Fig. 4A und Fig. 4B der Ringabschnitt 20.4 eine Aussparung mit zwei inneren Seitenflächen 30.4, 32.4 auf, in denen sich je
eine Aufnahme 34.4, 36.4 befindet. Die inneren Seitenflächen 30.4, 32.4 mit ihren Aufnahmen 34.4, 36.4 bilden zweite Kraftübertragungsabschnitte.Similar to the steering wheel rim 20.1, 20.2 of the embodiments described above, in the embodiment according to FIGS. 4A and 4B, the ring section 20.4 has a recess with two inner side surfaces 30.4, 32.4, in each of which a recording 34.4, 36.4 is located. The inner side surfaces 30.4, 32.4 with their receptacles 34.4, 36.4 form second power transmission sections.
Schraubenfedern 38.4, 40.4, die in die Aufnahmen 34.4, 36.4 eingesetzt sind, dienen als Verbindungsteile zwischen je einem ersten und einem zweiten Kraftübertragungsabschnitt. Genauer wird eine Lenkbewegung im Uhrzeigersinn (bei Blickrichtung entlang der Lenkwellenachse zum Lenkgetriebe hin) als Druckkraft von der Seitenfläche 14.4 der Nase 12.4 über die Schraubenfeder 38.4 zur inneren Seitenfläche 30.4 bzw. deren Aufnahme 34.4 geleitet. Entsprechend drückt bei einer Lenkbewegung gegen den Uhrzeigersinn die Seitenfläche 16.4 der Nase 12.4 gegen die Schraubenfeder 40.4, und letztere leitet die Druckkraft auf die Aufnahme 36.4 der inneren Seitenfläche 32.4 weiter. Bei starken Lenkkräften bilden die inneren Seitenflächen 32.4, 34.4 einen beidseitigen mechanischen Anschlag für die Nase 12.4.Coil springs 38.4, 40.4, which are inserted into the receptacles 34.4, 36.4, serve as connecting parts between a respective first and a second power transmission section. Specifically, a steering movement in the clockwise direction (in the direction along the steering shaft axis to the steering gear out) as pressure force from the side surface 14.4 of the nose 12.4 on the coil spring 38.4 to the inner side surface 30.4 and their recording 34.4 passed. Accordingly, in a counterclockwise steering movement, the side surface 16.4 of the nose 12.4 pushes against the coil spring 40.4, and the latter directs the pressure force on the receptacle 36.4 of the inner side surface 32.4 on. For strong steering forces, the inner side surfaces 32.4, 34.4 form a two-sided mechanical stop for the nose 12.4.
Ein Sensor 42.4 misst die durch Lenkbewegungen verursachte Auslenkung der Nase 12.4 zwischen den inneren Seitenflächen 30.4, 32.4. Solange sich die Schraubenfedern 38.4, 40.4 in ihrem Linearitätsbereich befinden, ist diese Auslenkung proportional zur ausgeübten Lenkkraft. Der Messwert wird an eine Aus- wertelektronik zur Ansteuerung einer Servoeinheit geleitet.A sensor 42.4 measures the deflection of the nose 12.4 between the inner side surfaces 30.4, 32.4 caused by steering movements. As long as the coil springs 38.4, 40.4 are in their linearity range, this deflection is proportional to the applied steering force. The measured value is sent to an evaluation electronics for controlling a servo unit.
In manchen Ausgestaltungen kann im Sensor 42.4 ferner eine Codierung gespeichert sein, die elektronisch abtastbar ist und eine Eigenschaft des Lenkgetriebes - insbesondere einen Angabe zum Typ des Ritzels 52.4 - angibt. Die Auswerte- elektronik kann diese Codierung auslesen und in Abhängigkeit davon Kennlinien und sonstige Eigenschaften der Lenkkraftunterstützung einstellen. In Ausführungsalternativen ist eine solche Codierung nicht im Sensor 42.4 gespeichert, sondern z.B. an dem Verbindungsstück 18.4 angebracht. Die Codierung kann von dem Sensor 42.4 oder einem anderen Bauteil abgetastet und auf die gerade beschrie- bene Art weiterverwendet werden.
Fig. 5A und Fig. 5B zeigen eine weitere Ausführungsform, die der Ausgestaltung nach Fig. 4A und Fig. 4B ähnelt. Die Elemente 10.5, 11.5, 12.5, 13.5, 14.5, 16.5, 18.5, 20.5, 42.5, 48.5, 50.5, 52.5 und 54.5 in Fig. 5A und Fig. 5B sind identisch zu den Elementen 10.4, 11.4, 12.4, 13.4, 14.4, 16.4, 18.4, 20.4, 42.4, 48.4, 50.4, 52.4 und 54.4 in Fig. 4A und Fig. 4B, weshalb auf die obige Beschreibung verwiesen wird. In Fig. 5A und Fig. 5B ist ein Lager 51.5 auf dem äußeren Lagerzapfen 50.5 gezeigt, das von einer Öffnung 53.5 des Rings 13.5 bzw. des Lenkwellen-Endstücks 10.5 aufgenommen ist. Dieses Lager 51.5 kann beispielsweise als Kugellager ausgestaltet sein, es sind jedoch auch andere Ausführungen des Lagers 51.5 möglich. In Ausführungsalternativen kann statt des Lagers 51.5 auch der Lagerzapfen 50.5 in der Art eines Gleitlagers in der entsprechend genau dimensionierten Öffnung 53.5 angeordnet sein. Es versteht sich, dass die gerade beschriebenen Möglichkeiten der Lagerung des ersten starren Elements und des zweiten starren Elements aneinander auch bei den anderen Ausgestaltungen der Lenkbaugruppe gemäß dem vorliegenden Dokument eingesetzt werden können.In some embodiments, an encoding can be stored in the sensor 42.4, which is electronically scanned and a property of the steering gear - in particular an indication of the type of pinion 52.4 - indicating. The evaluation electronics can read out this coding and adjust the characteristics and other characteristics of the steering power assistance as a function of this. In alternative embodiments, such coding is not stored in the sensor 42.4, but attached to the connector 18.4, for example. The coding can be scanned by the sensor 42.4 or another component and reused in the manner just described. FIGS. 5A and 5B show another embodiment similar to the embodiment of FIGS. 4A and 4B. The elements 10.5, 11.5, 12.5, 13.5, 14.5, 16.5, 18.5, 20.5, 42.5, 48.5, 50.5, 52.5 and 54.5 in FIGS. 5A and 5B are identical to the elements 10.4, 11.4, 12.4, 13.4, 14.4, 16.4, 18.4, 20.4, 42.4, 48.4, 50.4, 52.4 and 54.4 in FIGS. 4A and 4B, for which reason reference is made to the above description. Shown in FIGS. 5A and 5B is a bearing 51.5 on the outer bearing journal 50.5, which is received by an opening 53.5 of the ring 13.5 or of the steering shaft end piece 10.5. This bearing 51.5 may for example be designed as a ball bearing, but there are other versions of the bearing 51.5 possible. In alternative embodiments, instead of the bearing 51.5 and the bearing pin 50.5 may be arranged in the manner of a sliding bearing in the correspondingly sized opening 53.5. It is understood that the just described possibilities of mounting the first rigid element and the second rigid element to each other can also be used in the other embodiments of the steering assembly according to the present document.
Verglichen mit der Ausführungsform nach Fig. 4A und Fig. 4B weist die Ausgestaltung nach Fig. 5A und Fig. 5B statt zweier Schraubenfedern 38.4, 40.4 nur ein einziges Verbindungsteil auf, das als gebogene Feder 38.5 in Form zweier durch einen Steg miteinander verbundener U ausgestaltet ist. Entsprechend weist die Aussparung des Ringabschnitts 20.5 zwei glatte innere Seitenflächen 30.5, 32.5 - ohne vertiefte Aufnahmen - auf.Compared with the embodiment according to FIGS. 4A and 4B, the embodiment according to FIGS. 5A and 5B has instead of two coil springs 38.4, 40.4 only a single connecting part, which is designed as a bent spring 38.5 in the form of two U connected to one another by a web is. Accordingly, the recess of the ring portion 20.5 has two smooth inner side surfaces 30.5, 32.5 - without recessed receptacles.
Die Ausgestaltung der Verbindungsstücks als gebogene Feder 38.5 erleichtert die Montage, weil die Feder 38.5 wahlweise in die Aussparung des RingabschnittsThe design of the connecting piece as a bent spring 38.5 facilitates the assembly, because the spring 38.5 either in the recess of the ring portion
20.5 eingesetzt oder auf die Nase 12.5 aufgesetzt werden kann und dort durch ihre Federkraft während des Montagevorgangs gehalten wird. Es versteht sich, dass auch alle anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele dadurch abgewandelt werden können, dass eine einstückige Feder - z.B. in ähnlicher Form wie die Feder 38.5 - statt zweier Schraubenfedern verwendet wird.
Fig. 6A - Fig. 6D zeigen eine weitere Abwandlung, bei der die Funktion eines Gelenks - beispielsweise eines Gleichlaufgelenks - in die Baugruppe integriert ist. Ein als Lenkwellenteil dienendes Lenkwellen-Endstück 10.6 weist einen gezahnten Zapfen 11.6 zur Montage an einer Lenkwelle (nicht gezeigt) auf. Das Lenkwellen- Endstück 10.6 endet in einer Lagerkugel 13.6, die eine seitliche, bezüglich der Lenkwellenachse radial nach außen ragende Nase 12.6 aufweist. Die Nase 12.6 ist in dieser Ausführungsform das erste starre Element, und zwei Seitenflächen 14.6, 16.6 der Nase 12.6 bilden zwei erste Kraftübertragungsabschnitte.20.5 can be used or placed on the nose 12.5 and held there by their spring force during the assembly process. It is understood that all other embodiments described here can be modified by using a one-piece spring - for example in a similar form as the spring 38.5 - instead of two coil springs. FIGS. 6A-6D show a further modification in which the function of a joint-for example a constant velocity joint-is integrated in the assembly. Serving as a steering shaft portion steering shaft end piece 10.6 has a toothed pin 11.6 for mounting on a steering shaft (not shown). The steering shaft end piece 10.6 ends in a bearing ball 13.6, which has a lateral, with respect to the steering shaft axis radially outwardly projecting nose 12.6. The nose 12.6 in this embodiment is the first rigid element, and two side surfaces 14.6, 16.6 of the nose 12.6 form two first power transmission sections.
Die Lagerkugel 13.6 befindet sich in einer entsprechenden Höhlung eines Verbindungsstücks 18.6, das ein zweites starres Element bildet. Die kugelförmige Höhlung ist ungefähr je zur Hälfte in einem Ringabschnitt 20.6 und einen Scheibenabschnitt 48.6 des Verbindungsstücks 18.6 ausgebildet. Der Ringabschnitt 20.6 und der Scheibenabschnitt 48.6 sind miteinander verschraubt. An dem Verbindungsstück 18.6 kann beispielsweise - ähnlich wie in Fig. 4A bis Fig. 5B gezeigt - ein Ritzel einer Zahnstangenlenkung befestigt werden.The bearing ball 13.6 is located in a corresponding cavity of a connecting piece 18.6, which forms a second rigid element. The spherical cavity is approximately half formed in a ring portion 20.6 and a disc portion 48.6 of the connector 18.6. The ring portion 20.6 and the disc portion 48.6 are bolted together. For example, as shown in FIGS. 4A to 5B, a pinion of a rack-and-pinion steering can be fastened to the connecting piece 18.6.
Die Funktion zum Abtasten von Lenkkräften entspricht bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6A - Fig. 6D dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4A und Fig. 4B. Kurz gefasst ist in dem Ringabschnitt 20.6 und einem Teil des Scheibenabschnitts 48.6 eine Ausnehmung ausgebildet, in die die Nase 12.6 hineinragt. Eine erste Schraubenfeder 38.6 erstreckt sich als ein Kraftübertragungsteil in Umfangshchtung des Verbindungsstücks 18.6 von einer Aufnahme 34.6 in einer ersten inneren Seitenfläche 30.6 der Ausnehmung zu der ersten Sei- tenfläche 14.6 der Nase 12.6. Entsprechend erstreckt sich eine zweite Schraubenfeder 38.6 als weiteres Kraftübertragungsteil von einer Aufnahme 36.6 in einer zweiten inneren Seitenfläche 32.6 der Ausnehmung zu der zweiten Seitenfläche 16.6 der Nase 12.6.The function for sensing steering forces in the exemplary embodiment according to FIGS. 6A-6D corresponds to the already described exemplary embodiment according to FIGS. 4A and 4B. In short, a recess is formed in the ring section 20.6 and a part of the disk section 48.6 into which the nose 12.6 protrudes. A first helical spring 38.6 extends as a force transmission part in the circumferential direction of the connecting piece 18.6 from a receptacle 34.6 in a first inner side surface 30.6 of the recess to the first side surface 14.6 of the nose 12.6. Accordingly, a second coil spring 38.6 extends as a further power transmission part of a receptacle 36.6 in a second inner side surface 32.6 of the recess to the second side surface 16.6 of the nose 12.6.
Lenkkräfte werden durch die Schraubenfedern 38.6, 40.6 von der Nase 12.6 auf das Verbindungsstück 18.6 übertragen. Ein Sensor 42.6 misst hierbei die Auslenkung der Nase 12.6 in der Aussparung des Verbindungsstücks 18.6.
Es versteht sich, dass die in Fig. 6A - Fig. 6D gezeigte Ausgestaltung der Lenkbaugruppe auf vielfältige Art abgewandelt werden kann, beispielsweise mit einem Piezo-Sensor wie in Fig. 2 oder mit einem einstückigen Federbauteil wie in Fig. 5A und Fig. 5B oder mit einer abtastbaren zusätzlichen Codierung.Steering forces are transmitted by the coil springs 38.6, 40.6 of the nose 12.6 on the connector 18.6. A sensor 42.6 measures the deflection of the nose 12.6 in the recess of the connector 18.6. It is understood that the embodiment of the steering assembly shown in FIGS. 6A-6D can be modified in a variety of ways, for example with a piezo sensor as in FIG. 2 or with a one-piece spring component as in FIGS. 5A and 5B or with a scannable additional coding.
Die Ausgestaltung gemäß Fig. 7A - Fig. 7D verdeutlicht anhand eines Beispiels, dass sich bei Torsionsstablenkungen bekannte Messgeberkonstruktionen leicht im Hinblick auf die erfindungsgemäße Ausgestaltung modifizieren lassen. In diesem Beispiel ist der Sensor 42.7 als Hall-Sensor ausgestaltet, der ein von zwei Lamellenblechen 56.7, 58.7 abgeschirmtes Magnetfeld misst; das Magnetfeld wird hierbei von einem ringförmigen Permanentmagneten 60.7 erzeugt. Das erste Lamellenblech 56.7 bewegt sich mit dem Lenkwellen-Endstück 10.7, während das zweite Lamellenblech 58.7 an dem Verbindungsstück 18.7 befestigt ist.The embodiment according to FIGS. 7A-7D illustrates by way of example that known transducer designs can be easily modified with regard to the embodiment according to the invention in the case of torsional deflections. In this example, the sensor 42.7 is designed as a Hall sensor, which measures a shielded by two laminations 56.7, 58.7 magnetic field; The magnetic field is generated by an annular permanent magnet 60.7. The first louver plate 56.7 moves with the steering shaft end piece 10.7, while the second louver plate 58.7 is attached to the connecting piece 18.7.
Das Lenkwellen-Endstück 10.7 und das Verbindungsstück 18.7 sind auf die bereits oben hinlänglich beschriebene Art durch Spiralfedern 38.7, 40.7 miteinander gekoppelt. Eine einwirkende Lenkkraft führt somit zu einer Verdrehung der Lamellenbleche 56.7, 58.7 zueinander, wodurch sich die Abstände zwischen jedem Lamellenpaar vergrößern bzw. verkleinern. Ein größerer Abstand führt zu einer geringeren Abschirmung des Magnetfeldes, und umgekehrt führt ein kleinerer Abstand zu einer größeren Abschirmung. Der Hall-Sensor 42.7 misst die Stärke des Magnetfeldes, die proportional zum Verdrehungswinkel der Lamellenbleche 56.7, 58.7 und somit zur Lenkkraft ist. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass der Hall-Sensor 42.7 ortsfest ausgestaltet sein kann, während sich die beiden Lamellenbleche 56.7, 58.7 mit der Lenkwelle drehen. Der Hall-Sensor 42.7 kann daher auf einfache Weise elektrisch an eine Auswerteelektronik angeschlossen werden.The steering shaft end piece 10.7 and the connector 18.7 are coupled to each other in the manner already described above by coil springs 38.7, 40.7. An acting steering force thus leads to a rotation of the lamella plates 56.7, 58.7 to each other, whereby the distances between each pair of lamellae increase or decrease. A greater distance results in less shielding of the magnetic field, and conversely, a smaller distance results in a larger shield. The Hall sensor 42.7 measures the strength of the magnetic field, which is proportional to the twist angle of the laminations 56.7, 58.7 and thus to the steering force. This design has the advantage that the Hall sensor 42.7 can be configured stationary, while the two lamellar plates 56.7, 58.7 rotate with the steering shaft. The Hall sensor 42.7 can therefore be connected in a simple manner electrically to an evaluation.
Wie bereits erwähnt, sind Messgeberkonstruktionen mit Lamellenblechen und HaII- Sensoren bei Torsionsstablenkungen an sich bekannt. Die Besonderheit des in Fig. 7A - Fig. 7D gezeigten Ausführungsbeispiels besteht somit darin, dass statt eines Torsionsstabs die erfindungsgemäße Konstruktion mit zwei starren Elemen-
ten und einem sich im wesentlichen in Umfangshchtung erstreckenden Verbindungsteil - hier beispielsweise den Spiralfedern 38.7, 40.7 - verwendet wird.As already mentioned, transducer designs with laminar plates and HaII sensors are known per se for torsional deflections. The peculiarity of the embodiment shown in FIGS. 7A-7D is thus that, instead of a torsion bar, the construction according to the invention is provided with two rigid elements. th and a substantially in the circumferential direction extending connecting part - here, for example, the coil springs 38.7, 40.7 - is used.
Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Abwandlung der Ausfüh- rungsform gemäß Fig. 7A - Fig. 7D dar. Die Unterschiede sind jedoch gering, so dass die Erläuterungen zu Fig. 7A - Fig. 7D weitgehend auch auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 zutreffen und umgekehrt.The embodiment shown in FIG. 8 represents a modification of the embodiment according to FIGS. 7A-7D. However, the differences are small, so that the explanations to FIGS. 7A-7D are largely also applicable to the exemplary embodiment according to FIG. 8 apply and vice versa.
Bei der Lenkbaugruppe gemäß Fig. 8 weist, ähnlich wie bei den Ausgestaltungen gemäß Fig. 4A und Fig. 4B sowie Fig. 7A - Fig. 7D, ein Lenkwellen-Endstück 10.8, einen gezahnten Zapfen 11.8, einen Lagersitz 62.8 für ein Lenkwellenlager 64.8, einen Ring 13.8 mit angeformter Nase 12.8 sowie einen Lagezapfen 66.8 auf. Ein Verbindungsstück 18.8 ist mit einem inneren Lagerzapfen 54.8 für ein inneres Lenkgetriebelager 68.8, einem hier mehrteiligen Ritzel 52.8, einem Scheiben- abschnitt 48.8 und einem Ringabschnitt 20.8 ausgestaltet, wobei die Außenfläche des Scheibenabschnitts 48.8 als Lagersitz für ein äußeres Lenkgetriebelager 70.8 dient. In den Scheibenabschnitt 48.8 ist eine (nicht gezeigte) mittige Öffnung eingearbeitet, die als Aufnahme für ein Lager 51.8 dient, das seinerseits den Lagerzapfen 66.8 aufnimmt. Zwei Löcher bilden Aufnahmen 34.8, 36.8 für Schrauben- federn 38.8, 40.8, die ihrerseits mit Vorspannung an Seitenflächen der Nase 12.8 anliegen.In the steering assembly of FIG. 8, similar to the embodiments of FIGS. 4A and 4B and FIGS. 7A-7D, a steering shaft end 10.8, a toothed pin 11.8, a bearing seat 62.8 for a steering shaft bearing 64.8, a ring 13.8 with molded nose 12.8 and a position pin 66.8 on. A connecting piece 18.8 is configured with an inner bearing journal 54.8 for an inner steering gear bearing 68.8, a multi-part pinion 52.8, a disk section 48.8 and a ring section 20.8, the outer surface of the disk section 48.8 serving as a bearing seat for an outer steering gear bearing 70.8. In the disc portion 48.8 a (not shown) central opening is incorporated, which serves as a receptacle for a bearing 51.8, which in turn receives the bearing pin 66.8. Two holes form receptacles 34.8, 36.8 for coil springs 38.8, 40.8, which in turn rest with bias on side surfaces of the nose 12.8.
Ähnlich wie bei der Ausgestaltung nach Fig. 7A - Fig. 7D ist ein erstes Lamellenblech 56.8 zwischen den Ring 13.8 und das Lenkwellenlager 64.8 auf den Lager- sitz 62.x drehfest aufgepresst. Ein zweites Lamellenblech 58.8 und ein ringförmiger Permanentmagnet 60 sind auf die Außenfläche des Ringabschnitts 20.8 drehfest aufgepresst. Die beiden Lamellenbleche 56.8, 58.8 dienen als Gitterkäfige, durch die das Magnetfeld des Magnetrings 60.8 teilweise abgeschirmt wird. Der Sensor 42.8 ermittelt daraus auf die oben bereits beschriebene - und an sich bekannte - Weise das Maß der Verdrehung des ersten starren Elements (hier der Nase 12.8) zum zweiten starren Element (hier dem Verbindungsstück 18.8).
Fig. 9A und Fig. 9B zeigen eine weitere Ausführungsform, die der Ausgestaltung nach Fig. 6A - Fig. 6D ähnelt und die Funktion eines Gleichlaufgelenks übernimmt. Ein Lenkwellen-Endstück 10.9 weist hier zwei Lager 64.9, 65.9 auf, die das Lenkwellen-Endstück 10.9 drehbar, aber mit einer festgelegten Drehachse, in einem Ansatz eines Getriebegehäuses (nicht gezeigt) lagern. Das lenkgetriebeseitige Ende des Lenkwellen-Endstücks 10.9 ist als Lagerkonus 13.9 ausgestaltet, an den zwei radial hervorragende Nasen 12.9 und 15.9 angeformt sind. Die Nase 12.9 weist gerade Seitenflächen 14.9, 16.9 auf. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das als Lenkwellenteil dienende Lenkwellen-Endstück 10.9 und der als erstes starres Element dienende Lagerkonus 13.9 mit den beiden Nasen 12.9 und 15.9 einstückig miteinander ausgebildet, während diese Komponenten in Ausführungsalternativen durch mehrere fest - oder zumindest drehfest - verbundene Bauteile gebildet sind.Similar to the embodiment according to FIGS. 7A-7D, a first lamination plate 56.8 is pressed against rotation between the ring 13.8 and the steering shaft bearing 64.8 on the bearing seat 62.x. A second laminar plate 58.8 and an annular permanent magnet 60 are pressed against rotation on the outer surface of the annular section 20.8. The two lamellar plates 56.8, 58.8 serve as lattice cages, by which the magnetic field of the magnetic ring 60.8 is partially shielded. The sensor 42.8 determines therefrom in the manner already described above-and known per se-the degree of rotation of the first rigid element (here the nose 12.8) to the second rigid element (in this case the connecting piece 18.8). FIGS. 9A and 9B show a further embodiment which is similar to the embodiment according to FIGS. 6A-6D and assumes the function of a constant velocity joint. A steering shaft end piece 10.9 here has two bearings 64.9, 65.9, which support the steering shaft end piece 10.9, but with a fixed axis of rotation, in a neck of a transmission housing (not shown) store. The steering gear end of the steering shaft end piece 10.9 is designed as a bearing cone 13.9, are formed on the two radially outstanding lugs 12.9 and 15.9. The nose 12.9 has straight side surfaces 14.9, 16.9. In the embodiment described here, serving as a steering shaft portion steering shaft end piece 10.9 and serving as the first rigid element bearing cone 13.9 with the two lugs 12.9 and 15.9 are integrally formed with each other, while these components are formed in alternative embodiments by several fixed - or at least non-rotatably connected components ,
Lenkgetriebeseitig weist die in Fig. 9A und Fig. 9B gezeigte Lenkbaugruppe ein Ritzel 52.9 und ein als zweites starres Element dienendes Verbindungsstück 18.9 auf. Das Verbindungsstück 18.9 umfasst einen mit einem Lager 70.9 versehenen Scheibenabschnitt 48.9 und einen Ringabschnitt 20.9. Der Ringabschnitt 20.9 ist durch zwei Einschnitte - einer diese Einschnitte ist durch innere Seitenflächen 30.9, 32.9 begrenzt - in zwei Hälften unterteilt, die eine Aufnahme 17.9 für denSteering gear side, the steering assembly shown in Fig. 9A and Fig. 9B, a pinion 52.9 and serving as a second rigid member connecting piece 18.9. The connecting piece 18.9 comprises a disk section 48.9 provided with a bearing 70.9 and a ring section 20.9. The ring section 20.9 is divided by two cuts - one of these cuts is limited by inner side surfaces 30.9, 32.9 - in two halves, which is a receptacle 17.9 for the
Lagerkonus 13.9 umschließen. Der Lagerkonus 13.9 befindet sich in der Aufnahme 17.9 mit hinreichendem Spiel; die genaue Dimensionierung ist von dem maximalen Winkel abhängig, um den die Längsachsen des Lenkwellen-Endstücks 10.9 und des Verbindungsstücks 18.9 voneinander abweichen.Enclose storage cone 13.9. The Lagerkonus 13.9 is in the recording 17.9 with sufficient play; the exact dimensioning is dependent on the maximum angle by which the longitudinal axes of the steering shaft end piece 10.9 and the connecting piece 18.9 differ from each other.
Eine U-förmig ausgestaltete Flachfeder 38.9 ist mit Vorspannung in einen der beiden Einschnitte des Ringabschnitts 20.9 eingesetzt. Einer der beiden Federschenkel liegt an den Seitenflächen 14.9 und 30.9 an und überträgt Lenkbewegungen in Blickrichtung zum Lenkgetriebe hin im Uhrzeigersinn, während der andere Federschenkel an den Seitenflächen 16.9 und 32.9 anliegt und Lenkbewegungen gegen den Uhrzeigersinn überträgt. Entsprechend ist eine weitere U-förmig ausge-
staltete Flachfeder 39.9 zwischen dem anderen Einschnitt des Ringabschnitts 20.9 und der zweiten Nase 15.9 angeordnet.A U-shaped flat spring 38.9 is used with bias in one of the two incisions of the ring section 20.9. One of the two spring legs is located on the side surfaces 14.9 and 30.9 and transmits steering movements in the direction towards the steering gear in a clockwise direction, while the other spring leg rests against the side surfaces 16.9 and 32.9 and transmits steering movements counterclockwise. Accordingly, another U-shaped staltet flat spring 39.9 between the other cut of the ring portion 20.9 and the second nose 15.9 arranged.
Im Betrieb führen die Nasen 12.9, 13.9 im Ringabschnitt 20.9 eine Bewegung in Längsrichtung aus, wobei das Maß der Bewegung vom Winkel der Längsachsen des Lenkwellen-Endstücks 10.9 und des Verbindungsstücks 18.9 abhängt. Hierbei reiben die Nasen 12.9, 13.9 an den Flachfedern 38.9, 39.9. Durch geeignete Materialwahl und gegebenenfalls Schmierung können die Reibkräfte in der Regel auf ein nicht störendes Maß reduziert werden.In operation, the lugs 12.9, 13.9 in the ring section 20.9 perform a longitudinal movement, the amount of movement depending on the angle of the longitudinal axes of the steering shaft end 10.9 and the connector 18.9. This rub the noses 12.9, 13.9 on the flat springs 38.9, 39.9. By suitable choice of material and lubrication if necessary, the frictional forces can be reduced to a non-disturbing level in the rule.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 OA und Fig. 1OB ähnelt der gerade beschriebenen Ausführungsform, wobei jedoch die Lenkbaugruppe nicht die Funktion eines Gleichlaufgelenks, sondern die eines Kreuzgelenks ausführt. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere zum Einsatz in Lenkungen, bei denen der Lenk- winkelversatz eines Kreuzgelenks bereits in die Zahngeometrie des Lenkgetriebes oder in andere Komponenten der Lenkwelle eingerechnet ist. Überdies wird durch die Ausgestaltung als Kreuzgelenk die bei der Ausführungsform nach Fig. 9A und Fig. 9B auftretende Reibung verringert.The embodiment of FIGS. 10A and 10B is similar to the embodiment just described, but with the steering assembly not performing the function of a constant velocity joint, but that of a universal joint. This embodiment is particularly suitable for use in steering systems, in which the steering angle offset of a universal joint is already included in the tooth geometry of the steering gear or in other components of the steering shaft. Moreover, the configuration as a universal joint reduces the friction occurring in the embodiment according to FIGS. 9A and 9B.
Die Lenkbaugruppe gemäß Fig. 10A und Fig. 10B weist als Lenkwellenteil ein Lenkwellen-Endstück 10.10 mit zwei Lagersitzen 62.10, 63.10 für Lager 64.10, 65.10 auf. Eine Lagergabel 13.10 mit dem Lenkwellen-Endstück 10.10 einstückig ausgebildet oder mit diesem fest verbunden. In der Lagergabel 13.10 ist mit einem Stift (nicht gezeigt) ein Mittelstück 74.10 eines in sich starren Querbauteils 72.10 so gehalten, dass das Querbauteil 72.10 um eine Achse senkrecht zur Längsachse des Lenkwellen-Endstücks 10.10 schwenkbar ist, aber Lenkbewegungen des Lenkwellen-Endstücks 10.10 ohne merkliches Spiel an das Querbauteil 72.10 weitergegeben werden. Das Querbauteil 72.10 weist zwei stabförmige Seitenstücke 76.10, 78.10 auf, die sich vom Mittelstück 74.10 aus seitlich erstrecken und an denen je ein Lagersitz 14.10, 16.10 ausgebildet ist.
Ein Verbindungsstück 18.10 weist, ähnlich wie in den bereits beschriebenen Aus- führungsformen, einen Scheibenabschnitt 48.10 und einen Ringabschnitt 20.10 auf. In diese Abschnitte 48.10, 20.10 ist eine Aussparung 17.10 zur Aufnahme des Mittelstücks 74.10 eingearbeitet. Ferner sind im Ringabschnitt 20.10 vier Aufnah- men 34.10, 35.10, 36.10 und 37.10 ausgebildet, in die je ein Lagerbauteil 38.10, 39.10, 40.10, 41.10 eingesetzt ist. Die Lagerbauteile 38.10, 39.10, 40.10, 41.10 weisen je eine Schraubenfeder und je eine Lagerschale auf, wobei die Schraubenfeder die Lagerschale gegen je einen Lagersitz 14.10, 16.10 des Querbauteils 72.10 drückt.The steering assembly according to FIG. 10A and FIG. 10B has a steering shaft end piece 10.10 with two bearing seats 62.10, 63.10 for bearings 64.10, 65.10 as the steering shaft part. A bearing fork 13.10 with the steering shaft end piece 10.10 integrally formed or firmly connected to this. In the bearing fork 13.10 is a pin (not shown) a centerpiece 74.10 of a rigid transverse member 72.10 held so that the transverse member 72.10 is pivotable about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the steering shaft end 10.10, but steering movements of the steering shaft end 10.10 without notable game to the transverse component 72.10 be passed. The cross member 72.10 has two rod-shaped side pieces 76.10, 78.10, which extend laterally from the middle piece 74.10 and on each of which a bearing seat 14.10, 16.10 is formed. A connector 18.10 has, similar to the already described embodiments, a disc portion 48.10 and a ring portion 20.10. In these sections 48.10, 20.10 a recess 17.10 for receiving the centerpiece 74.10 is incorporated. Furthermore, four receptacles 34.10, 35.10, 36.10 and 37.10 are formed in the ring section 20.10, into each of which a bearing component 38.10, 39.10, 40.10, 41.10 is inserted. The bearing components 38.10, 39.10, 40.10, 41.10 each have a coil spring and a respective bearing shell, wherein the coil spring presses the bearing shell against a respective bearing seat 14.10, 16.10 of the transverse member 72.10.
Im Betrieb führt die ausgeübte Lenkkraft zu einer Kompression der Schraubenfedern in den Lagerbauteilen 38.10, 41.10 (bei einer Lenkraddrehung im Uhrzeigersinn) oder zu einer Kompression der Schraubenfedern in den Lagerbauteilen 39.10, 40.10 (bei einer Lenkraddrehung gegen den Uhrzeigersinn). Die dadurch hervorgerufene Relativbewegung zwischen dem Verbindungsteil 18.10 einerseits und dem Querbauteil 72.10 oder dem Lenkwellen-Endstück 10.10 andererseits wird durch einen geeigneten Sensor (nicht gezeigt) gemessen. Beispielsweise kann dieser Sensor am Ringabschnitt 20.10 angebracht sein und die Auslenkung der Enden der beiden Seitenstücke 76.10, 78.10 in den seitlichen Öffnungen des Ringabschnitts 20.10 messen.In operation, the applied steering force results in compression of the coil springs in the bearing components 38.10, 41.10 (clockwise steering wheel rotation) or compression of the coil springs in the bearing components 39.10, 40.10 (counterclockwise steering wheel rotation). The resulting relative movement between the connecting part 18.10 on the one hand and the transverse component 72.10 or the steering shaft end piece 10.10 on the other hand is measured by a suitable sensor (not shown). For example, this sensor may be mounted on the ring section 20.10 and measure the deflection of the ends of the two side pieces 76.10, 78.10 in the lateral openings of the ring section 20.10.
Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die z.B. als Federn oder gefederte Lagersitze ausgestalteten Verbindungsteile radial außerhalb des Außenumfangs des Lenkwellenteils angeordnet. Es sind jedoch auch Ausführungs- formen vorgesehen, bei denen die Verbindungsteile näher an der Längsachse des Lenkwellenteils angeordnet sind, also beispielsweise ungefähr in einer radialen Entfernung, die dem Radius des Lenkwellenteils entspricht, oder sogar innerhalb dieses Radius. Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele fallen in diese Kategorie, wobei die Verbindungsteile als Federn ausgestaltet sind, die sich zwischen dem ersten starren Element und dem zweiten starren Element erstrecken. Diese Ausführungsformen sind besonders kompakt und können bei-
spielsweise die gleichen Außenabmessungen wie bekannte Konstruktionen mit Drehstab aufweisen.In the embodiments described so far, for example, designed as springs or sprung bearing seats connecting parts were arranged radially outside the outer periphery of the steering shaft part. However, embodiments are also provided in which the connecting parts are arranged closer to the longitudinal axis of the steering shaft part, that is, for example, approximately at a radial distance which corresponds to the radius of the steering shaft part, or even within this radius. The embodiments described below fall into this category, wherein the connecting parts are designed as springs which extend between the first rigid element and the second rigid element. These embodiments are particularly compact and can For example, have the same outer dimensions as known constructions with torsion bar.
Bei den gerade genannten Ausgestaltungen ist jeweils ein Sensor vorgesehen. Vorzugsweise misst der Sensor eine Verdrehung der beiden starren Elemente an mindestens einer Stelle, die sich am Außenumfang des Lenkwellenteils oder radial außerhalb davon befindet. Auf diese Weise kann eine besonders gute Messgenauigkeit erzielt werden. Es sind jedoch auch besonders kompakte Ausführungsformen vorgesehen, bei denen der Sensor innerhalb des Außenumfangs des Lenkwellenteils angeordnet ist.In the embodiments just mentioned, a sensor is provided in each case. Preferably, the sensor measures a rotation of the two rigid elements at at least one location, which is located on the outer circumference of the steering shaft part or radially outside thereof. In this way, a particularly good measurement accuracy can be achieved. However, particularly compact embodiments are also provided, in which the sensor is arranged within the outer circumference of the steering shaft part.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 weist ein als Lenkwellen-Endstück 10.11 ausgestaltetes Lenkwellenteil mit einem gezahnten Zapfen 11.11 und einem Lagersitz 63.11 für ein Festlager (also ein Lager, das das Lenkwellen-Endstück 10.11 in axialer Richtung fixiert) auf. Ein erstes starres Element wird von einem Halter 12.11 gebildet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Lenkwellen-Endstück 10.11 ausgestaltet ist, aber auch fest oder nur für Lenkbewegungen drehfest mit dem Lenkwellen-Endstück 10.11 verbunden sein kann. Ein zweites starres Element wird von einem Verbindungsstück 18.11 gebildet, das lenkgetriebeseitig in ein Ritzel 52.11 und einen inneren Lagerzapfen 54.11 übergeht. Das Verbindungsstück 18.11 weist einen Lagersitz 48.1 sowie einen lenk- gethebeseitigen Halter 20.11 auf.The embodiment of FIG. 11 has a designed as a steering shaft end piece 10.11 steering shaft part with a toothed pin 11.11 and a bearing seat 63.11 for a fixed bearing (ie a bearing that fixes the steering shaft end 10.11 in the axial direction) on. A first rigid element is formed by a holder 12.11, which is configured in the present embodiment in one piece with the steering shaft end piece 10.11, but also fixed or only for steering movements rotatably connected to the steering shaft end piece 10.11. A second rigid element is formed by a connecting piece 18.11, the steering gear side merges into a pinion 52.11 and an inner bearing pin 54.11. The connecting piece 18.11 has a bearing seat 48.1 and a steering-wheel-side holder 20.11.
Zwei schraubenförmige Flachfedern 38.11 , 40.11 dienen als Verbindungsteile zwischen den beiden Haltern 12.11 und 20.11. Die Flachfedern 38.11 , 40.11 sind hierzu mit flachen Endstücken, die in axialer Richtung verlaufen, in einen ersten Schlitz 13.11 des lenksäulenseitigen Halters 12.11 und einen zweiten Schlitz 34.11 des lenkgetriebeseitigen Halters 20.11 eingesetzt. Bei Geradeausfahrt weisen die Federn 38.11 , 40.11 eine geeignete Vorspannung auf, wodurch ein völlig gerader Kennlinienverlauf zwischen Eindrehkraft und Eindrehwinkel - insbesondere in einem Bereich um die Neutralposition der Lenkung - erzielt wird. Durch die Ver-
wendung zweier Federn 38.11 , 40.11 ist der Kennlinienverlauf überdies in beide Lenkrichtungen genau symmetrisch.Two helical flat springs 38.11, 40.11 serve as connecting parts between the two holders 12.11 and 20.11. The flat springs 38.11, 40.11 are this purpose with flat end pieces extending in the axial direction, in a first slot 13.11 of the steering column side holder 12.11 and a second slot 34.11 of the steering gear side holder 20.11 used. When driving straight ahead, the springs 38.11, 40.11 on a suitable bias, whereby a completely straight line of characteristics between Eindrehkraft and Eindrehwinkel - especially in an area around the neutral position of the steering - is achieved. Through the Use of two springs 38.11, 40.11 the characteristic curve is also exactly symmetrical in both steering directions.
An dem lenksäulenseitigen Halter 12.11 ist eine Anschlaghaube 14.11 mit unge- fähr viereckigem Innenquerschnitt ausgebildet, während der lenkgetriebeseitige Halter 20.11 eine entsprechende viereckige Querschnittsform mit vier ungefähr geraden Seitenflächen 30.11 aufweist. In unbelasteter Stellung befindet sich der lenkgetriebeseitige Halter 20.11 mit allseitigem Spiel in der Anschlaghaube 14.11. Bei Lenkbewegungen bilden die Seitenflächen 30.11 und die Innenseiten der Anschlaghaube 14.11 einen mechanischen Anschlag, der die maximale Verdrehung der beiden Halter 12.11 , 20.11 zueinander auf wenige Grad begrenzt und damit die Federn 38.11 , 40.11 vor Überdehnung schützt sowie die mechanische Übertragung großer Lenkkräfte sicherstellt.On the steering column side holder 12.11 a stop hood 14.11 is formed with approximately quadrangular inner cross section, while the steering gear side holder 20.11 has a corresponding quadrangular cross-sectional shape with four approximately straight side surfaces 30.11. In the unloaded position, the steering gear-side holder is 20.11 with all-round play in the stop hood 14.11. When steering movements form the side surfaces 30.11 and the inner sides of the stop cap 14.11 a mechanical stop which limits the maximum rotation of the two holders 12.11, 20.11 to each other to a few degrees and thus the springs 38.11, 40.11 protects against overstretching and ensures the mechanical transmission of large steering forces.
Wie bereits erwähnt, ist ein geeigneter Sensor - beispielsweise ein Lamellenkäfig- sensor wie in Fig. 8 oder ein anderer Sensor - am Lenkwellen-Endstück 10.11 sowie dem Verbindungsstück 18.11 angebracht, um die Verdrehung dieser beiden Bauteile zu messen.As already mentioned, a suitable sensor - for example a lamellar cage sensor as in FIG. 8 or another sensor - is mounted on the steering shaft end 10.11 and the connecting piece 18.11 in order to measure the rotation of these two components.
Ähnlich wie bei dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 ist auch bei den Ausgestaltungen nach Fig. 12, Fig. 13A, Fig. 13B, Fig. 14A, Fig. 14B und Fig. 15 das Lenkwellenteil durch je ein Lenkwellen-Endstück 10.12, 10.13, 10.14, 10.15 mit einem gezahnten Ansatz 11.12, 11.13, 11.14, 11.15 und einem Lagersitz 63.12, 63.13, 63.14, 63.15 gebildet. Ein Zapfen 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, der ein erstes starres Element bildet, ist einstückig mit dem Lenkwellen- Endstück 10.12, 10.13, 10.14, 10.15 ausgebildet oder fest mit diesem verbunden. Am lenkgetriebeseitigen Ende des Zapfens 12.12, 12.13, 12.14, 12.15 ist ein Lagerfortsatz 66.12, 66.13, 66.14, 66.15 angeformt.Similarly to the embodiment of FIG. 11 which has just been described, in the embodiments according to FIGS. 12, 13A, 13B, 14A, 14B and 15 the steering shaft part is also provided by a respective shaft end piece 10.12. 10.13, 10.14, 10.15 formed with a toothed approach 11.12, 11.13, 11.14, 11.15 and a bearing seat 63.12, 63.13, 63.14, 63.15. A pin 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, which forms a first rigid element, is integrally formed with the steering shaft end piece 10.12, 10.13, 10.14, 10.15 or fixedly connected thereto. At the steering gear side end of the pin 12.12, 12.13, 12.14, 12.15 a bearing extension 66.12, 66.13, 66.14, 66.15 is formed.
Ein Verbindungsstück 18.12, 18.13, 18.14, 18.15, das ein zweites starres Element bildet, ist mit einem Lenkgetriebe-Ritzel 52.12, 52.13, 52.14, 52.15 einstückig ausgebildet oder fest verbunden. Das Verbindungsstück 18.12, 18.13, 18.14, 18.15
weist einen Lagersitz 48.12, 48.13, 48.14, 48.15 sowie einen Hülsenabschnitt 20.12, 20.13, 20.14, 20.15 auf. Eine durch den Hülsenabschnitt 20.12, 20.13, 20.14, 20.15 definierte Öffnung 17.12, 17.13, 17.14, 17.15 dient zur Aufnahme des Zapfens 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, wobei am Boden der Öffnung 17.12, 17.13, 17.14, 17.15 ein Nadellager 51.12, 51.13, 51.14 für den Lagerfortsatz 66.12, 66.13, 66.14, 66.15 ausgebildet ist.A connecting piece 18.12, 18.13, 18.14, 18.15, which forms a second rigid element is integrally formed or fixedly connected to a steering gear pinion 52.12, 52.13, 52.14, 52.15. The connector 18.12, 18.13, 18.14, 18.15 has a bearing seat 48.12, 48.13, 48.14, 48.15 and a sleeve portion 20.12, 20.13, 20.14, 20.15 on. A defined by the sleeve portion 20.12, 20.13, 20.14, 20.15 opening 17.12, 17.13, 17.14, 17.15 serves to receive the pin 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, wherein at the bottom of the opening 17.12, 17.13, 17.14, 17.15 a needle bearing 51.12, 51.13 , 51.14 is designed for the bearing extension 66.12, 66.13, 66.14, 66.15.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 sind zwei Schraubenfedern 38.12, 40.12 als Verbindungsteile vorgesehen. Je ein radial nach innen gebogenes Ende der Schraubenfedern 38.12, 40.12 ist in einem (nicht gezeigten) Schlitz in dem Zapfen 12.12 fixiert, während das andere, radial nach außen weisende Ende der Schraubenfedern 38.12, 40.12 in einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz 34.12 des Hülsenabschnitts 20.12 ragt und dort drehfest gehalten ist. Die Schraubenfedern 38.12, 40.12 umschlingen somit den ungefähr zylindrischen Zapfen 12.12. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 sind auch hier die beiden Federn 38.12, 40.12 vorgespannt, um eine Kennlinie zu erhalten, die auch in der Nähe der unbelasteten Stellung geradlinig verläuft. Ferner ist die Kennlinie wegen der Verwendung von zwei Federn 38.12, 40.12 in beide Drehrichtungen völlig symmetrisch.In the embodiment of FIG. 12, two coil springs 38.12, 40.12 are provided as connecting parts. Depending on a radially inwardly bent end of the coil springs 38.12, 40.12 is fixed in a (not shown) slot in the pin 12.12, while the other, radially outwardly facing end of the coil springs 38.12, 40.12 in a longitudinal slot 34.12 of the sleeve portion 20.12 protrudes and held there against rotation. The coil springs 38.12, 40.12 thus wrap around the approximately cylindrical pin 12.12. Similar to the embodiment of FIG. 11, the two springs 38.12, 40.12 are biased here in order to obtain a characteristic which is rectilinear in the vicinity of the unloaded position. Furthermore, because of the use of two springs 38.12, 40.12, the characteristic is completely symmetrical in both directions of rotation.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 13A, Fig. 13B, Fig. 14A, Fig. 14B und Fig. 15 sind andere Federformen vorgesehen, auf die unten genauer eingegangen wird. Ein gemeinsames Merkmal dieser Ausführungsbeispiele ist, dass der ungefähr zylindrische Zapfen 12.13, 12.14, 12.15 je zwei abgeflachte Seitenflächen 14.13, 14.14, 14.15 bzw. 16.13, 16.14, 16.15 aufweist. Entsprechend ist die Innenseite des Hülsenabschnitts 20.13, 20.14, 20.15 mit je zwei abgeflachten Seitenflächen 30.13, 30.14, 30.15 bzw. 32.13, 32.14, 32.15 ausgestaltet. Wenn keine Lenkkraft ausgeübt wird, verlaufen diese Seitenflächen je paarweise parallel, aber mit Abstand voneinander. Die Seitenflächen bilden einen mechanischen Anschlag, der die maximale Verdrehung des Zapfens 12.13, 12.14, 12.15 in dem Hülsenabschnitt 20.13, 20.14, 20.15 auf einige Grad begrenzt.
Fig. 13A und Fig. 13B zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen der Außenseite des Zapfens 12.13 und der Innenseite des Hülsenabschnitts 20.13 zwei jeweils U-förmige Federn 38.13, 40.13 vorgesehen sind. Die Schenkel jeder der beiden Federn 38.13, 40.13 liegen mit Vorspannung an den Seitenflächen 14.13, 16.13 des Zapfens 12.13 an, während die gebogenen Abschnitte bei der Basis des "U" mit den inneren Seitenflächen 30.13, 32.13 des Hülsenabschnitts 20.13 in Kontakt stehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Federn 38.13, 40.13 mit axialem Abstand zueinander angeordnet, um die Achsbelastung der Lenkbaugruppe zu verringern. Es sind jedoch auch einfachere Ausführungs- formen vorgesehen, bei denen nur eine einzige - gegebenenfalls breitere -In the exemplary embodiments according to FIGS. 13A, 13B, 14A, 14B and 15, other spring shapes are provided which will be discussed in more detail below. A common feature of these embodiments is that the approximately cylindrical pin 12.13, 12.14, 12.15 each have two flattened side surfaces 14.13, 14.14, 14.15 and 16.13, 16.14, 16.15. Accordingly, the inside of the sleeve portion 20.13, 20.14, 20.15 with two flattened side surfaces 30.13, 30.14, 30.15 or 32.13, 32.14, 32.15 configured. If no steering force is exerted, these side surfaces run in pairs in parallel, but at a distance from each other. The side surfaces form a mechanical stop, which limits the maximum rotation of the pin 12.13, 12.14, 12.15 in the sleeve portion 20.13, 20.14, 20.15 to a few degrees. FIGS. 13A and 13B show an embodiment in which two U-shaped springs 38.13, 40.13 are provided between the outside of the pin 12.13 and the inside of the sleeve portion 20.13. The legs of each of the two springs 38.13, 40.13 are biased against the side surfaces 14.13, 16.13 of the pin 12.13, while the bent portions at the base of the "U" are in contact with the inner side surfaces 30.13, 32.13 of the sleeve portion 20.13. In the present embodiment, the springs 38.13, 40.13 are arranged at an axial distance from each other to reduce the axle load of the steering assembly. However, simpler embodiments are also envisaged in which only a single - possibly wider -
U-förmige Feder vorhanden ist. Durch die symmetrische Ausgestaltung der beiden Schenkel des "U" ergibt sich auch bei derartigen Ausgestaltungen eine in beiden Lenkrichtungen symmetrische Kennlinie.U-shaped spring is present. Due to the symmetrical design of the two legs of the "U" results in such embodiments, a symmetrical in both steering directions characteristic.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14A und Fig. 14B weist zwei G-förmigeThe embodiment according to FIGS. 14A and 14B has two G-shaped
Umschlingungsfedern 38.14, 40.14 auf. Je ein radial nach innen gebogenes Ende der Federn 38.14, 40.14 greift in einen Schlitz 13.14 des Zapfens 12.14 ein. Das andere Ende ist frei und stützt sich an der Innenwand des Hülsenabschnitts 20.14 ab.Wrap-around springs 38.14, 40.14. Depending on a radially inwardly bent end of the springs 38.14, 40.14 engages in a slot 13.14 of the pin 12.14. The other end is free and is supported on the inner wall of the sleeve portion 20.14.
In Fig. 15 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der nur ein Federbauteil 38.15 vorgesehen ist. Das Federbauteil 38.15 ist aus Federblech gestanzt und weist eine Basis 80.15 sowie insgesamt sechs Zungen 81.15 - 86.15 auf, die sich ungefähr normal zur Basis 39.15 in axialer Richtung hin zum Lenkwellen-Endstück 10.15 erstrecken. Die Basis 80.15 des Federbauteils 38.15 weist ein Loch für den Lagerfortsatz 66.15 des Zapfens 12.15 auf.In Fig. 15, an embodiment is shown in which only one spring member 38.15 is provided. The spring member 38.15 is stamped from spring steel sheet and has a base 80.15 and a total of six tongues 81.15-86.15, which extend approximately normal to the base 39.15 in the axial direction to the steering shaft end piece 10.15. The base 80.15 of the spring member 38.15 has a hole for the bearing extension 66.15 of the pin 12.15.
Das Federbauteil 38.15 ist in die Öffnung 17.15 des Hülsenabschnitts 20.15 eingesetzt und wird dort von den beiden mittleren Federn 81.15, 82.15, die leicht nach außen gebogen sind, fixiert. Die äußeren Federn 83.15, 84.15, 85.15, 86.15 sind dagegen leicht nach innen gebogen und drücken mit Vorspannung gegen die Seitenflächen 14.15, 16.15 des Zapfens 12.15.
Fig. 16A und Fig. 16B zeigen eine weitere Ausführungsform, die der Ausgestaltung nach Fig. 11 ähnelt. Die Elemente 10.16, 11.16, 48.16, 52.16, 54.16 und 63.16 in Fig. 16A und Fig. 16B sind identisch zu den Elementen 10.11 , 11.11 , 48.11 , 52.11 , 54.11 und 63.11 in Fig. 11 , so dass auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16A und Fig. 16B weist das Verbindungsstück 18.16 einen Halter 20.16 mit drei geschlitzten Ansätzen 34.16, 35.16, 36.16 auf, in die drei flache, in axialer Richtung verlaufende Blattfedern 38.16, 39.16, 40.16 eingepresst sind.The spring component 38.15 is inserted into the opening 17.15 of the sleeve portion 20.15 and is there fixed by the two central springs 81.15, 82.15, which are slightly bent outwards. The outer springs 83.15, 84.15, 85.15, 86.15, however, are slightly bent inwards and press with bias against the side surfaces 14.15, 16.15 of the pin 12.15. FIGS. 16A and 16B show another embodiment similar to the embodiment of FIG. 11. The elements 10.16, 11.16, 48.16, 52.16, 54.16 and 63.16 in FIGS. 16A and 16B are identical to the elements 10.11, 11.11, 48.11, 52.11, 54.11 and 63.11 in FIG. 11, so that reference is made to the above description , In the embodiment according to FIGS. 16A and 16B, the connecting piece 18.16 has a holder 20.16 with three slotted lugs 34.16, 35.16, 36.16, into which three flat, axially extending leaf springs 38.16, 39.16, 40.16 are pressed.
Lenkwellenseitig ist ein Halter 12.16 fest mit dem Lenkwellen-Endstück 10.16 verbunden. Der Halter 12.16 weist drei axial in Richtung zum Lenkgetriebe hervorragende Zungen 88.16, 90.16, 92.16 auf, die drei breite Einschnitte im Halter 12.16 definieren. An der Sohle jedes Einschnitts befindet sich je ein Schlitz; in Fig. 16A und Fig. 16B ist nur ein solcher Schlitz mit dem Bezugszeichen 13.16 gezeigt. Bei der zusammengebauten Lenkbaugruppe gemäß Fig. 16B ist je ein umgebogenes Ende der Blattfedern 38.16, 39.16, 40.16 in je einen dieser Schlitze eingeschoben. Die Enden der Zungen 88.16, 90.16, 92.16 sind etwas weniger breit als die Abstände zwischen den Ansätzen 34.16, 35.16, 36.16 und befinden sich in unbe- lastetem Zustand mittig zwischen den Ansätzen 34.16, 35.16, 36.16. Hierdurch wird ein mechanischer Anschlag geschaffen, der den maximalen Verdrehungswinkel des Lenkwellen-Endstücks 10.16 zum Verbindungsstück 18.16 auf wenige Grad begrenzt.Steering shaft side is a holder 12.16 firmly connected to the steering shaft end piece 10.16. The holder 12.16 has three axially in the direction of the steering gear excellent tongues 88.16, 90.16, 92.16, which define three wide cuts in the holder 12.16. At the bottom of each incision there is one slot each; In Fig. 16A and Fig. 16B, only one such slot is shown by the reference numeral 13.16. In the assembled steering assembly according to FIG. 16B, one bent end of the leaf springs 38.16, 39.16, 40.16 is inserted into each of these slots. The ends of the tongues 88.16, 90.16, 92.16 are somewhat less wide than the distances between the extensions 34.16, 35.16, 36.16 and are in the unloaded state in the middle between the extensions 34.16, 35.16, 36.16. As a result, a mechanical stop is created which limits the maximum angle of rotation of the steering shaft end piece 10.16 to the connector 18.16 to a few degrees.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 17A und Fig. 17B ist oben bereits beschrieben worden.The embodiment according to FIGS. 17A and 17B has already been described above.
Es ist eine interessante Eigenschaft der hier beschriebenen Ausführungsformen, dass sich die erfindungsgemäße Lenkbaugruppe relativ leicht in zwei Teilbau- gruppen trennen bzw. aus zwei Teilbaugruppen zusammenbauen lässt. Dies eröffnet neue Möglichkeiten der Modularisierung. So kann beispielsweise bei den Ausgestaltungen nach Fig. 4A - Fig. 7D eine einzige Bauform des Lenkwellen-
Endstücks 10.4, 10.5, 10.6, 10.7 mit unterschiedlichen Verbindungsstücken 18.4, 18.5, 18.6, 18.7 kombiniert werden, die unterschiedliche Ritzel 52.4, 52.5, 52.6, 52.7 aufweisen. Es könnte also zum Beispiel bei der Ausgestaltung nach Fig. 5A und Fig. 5B neben dem dort gezeigten Verbindungsstück 18.5 mit dem zylindri- sehen, schrägverzahnten Ritzel 52.5 ein weiteres Verbindungsstück bereitgestellt werden, das ein Ritzel für eine progressive Lenkung - ähnlich wie das Ritzel 54.7 gemäß Fig. 7B - aufweist. Diese Konstruktion verringert die Lagerhaltungskosten für unterschiedliche Varianten der Lenkbaugruppe. Es wird dadurch mit geringem Aufwand möglich, z.B. neben einer normalen Lenkung auch eine progressive Lenkung - wie sie z.B. in WO 2006/079492 A1 beschrieben ist - als aufpreispflichtige Option für ein Fahrzeug anzubieten. Die gleiche Möglichkeit besteht natürlich auf bei den anderen hier beschriebenen Ausführungsformen einer aus zwei Teilbaugruppen bestehenden Lenkbaugruppe.It is an interesting feature of the embodiments described here that the steering assembly according to the invention can relatively easily be divided into two subassemblies or be assembled from two subassemblies. This opens up new possibilities of modularization. For example, in the embodiments according to FIGS. 4A-7D, a single design of the steering shaft End piece 10.4, 10.5, 10.6, 10.7 with different connectors 18.4, 18.5, 18.6, 18.7 are combined, the different pinions 52.4, 52.5, 52.6, 52.7 have. It could, for example, in the embodiment of Fig. 5A and Fig. 5B next to the connector shown there 18.5 with the cylindrical see helical pinion 52.5 another connector are provided, which is a pinion for progressive steering - similar to the pinion 54.7 according to FIG. 7B - has. This construction reduces the storage costs for different variants of the steering assembly. It is thus possible with little effort, for example, in addition to a normal steering and a progressive steering - as it is described for example in WO 2006/079492 A1 - to offer as a surcharge option for a vehicle. The same possibility, of course, applies to the other embodiments of a steering assembly consisting of two subassemblies described here.
Die Idee eines Baukastensystems für unterschiedliche Lenkungskonfigurationen wird als eigenständige Idee erachtet, die sich zwar vorteilhaft mit der erfindungsgemäßen Idee kombinieren lässt, aber nicht notwendigerweise eine erfindungsgemäße Lenkbaugruppe voraussetzt. Ein Bestandteil dieses Baukastenprinzips ist, dass unterschiedliche Lenkgetriebe in äußerlich identische Gehäuse mit identi- sehen Montage- und Anschlusspositionen eingebaut werden. Fig. 18A - Fig. 18E zeigen Beispiele solcher Lenkgetriebe, wobei Fig. 18A eine nicht-progressive Zahnstangenlenkung und Fig. 18B - Fig. 18D progressive Zahnstangenlenkungen darstellen.The idea of a modular system for different steering configurations is considered as an independent idea, which can be advantageously combined with the idea according to the invention, but does not necessarily presuppose a steering assembly according to the invention. One component of this modular principle is that different steering gears are installed in externally identical housings with identical mounting and connection positions. Figs. 18A-18E show examples of such steering gears, Fig. 18A showing a non-progressive rack-and-pinion steering, and Figs. 18B-18D showing progressive rack-and-pinion steering.
Wie aus Fig. 18A ersichtlich, ist die Zahnstange der dort gezeigten Lenkung höher als gewöhnlich ausgestaltet, um die Zahnstange passend für den Gehäuseinnenraum - der groß genug für eine Zahnstange einer progressiven Lenkung gemäß Fig. 18B sein muss - zu gestalten. Ein geringer Materialbedarf wird dadurch erreicht, dass die Zahnstange hohl - beispielsweise mit einem U-förmigen Quer- schnitt - ausgestaltet ist. So kann die Zahnstange z.B. aus einem U-förmig gebogenen Blech gebildet sein. Ferner weist die Zahnstange gemäß Fig. 18A
Aufnahmen zur Befestigung der Spur- und Lenkstangen auf, die in ihrer Lage genau den Aufnahmen der Zahnstange nach Fig. 18B entsprechen.As can be seen in Figure 18A, the rack of the steering shown there is made taller than usual to make the rack suitable for the housing interior - which must be large enough for a progressive steering rack as shown in Figure 18B. A low material requirement is achieved in that the rack is hollow - for example, with a U-shaped cross-section - designed. Thus, the rack may be formed, for example, from a U-shaped bent sheet metal. Furthermore, the rack according to FIG. 18A Recordings for mounting the track and handlebars, which correspond exactly to the positions of the rack of FIG. 18B in position.
In einer Fortführung des Baukastenprinzips kann vorgesehen sein, bei der Ferti- gung eines Kraftfahrzeugs die Lenkung aus mindestens zwei Teilbaugruppen zusammenzusetzen, wobei jede der Teilbaugruppen aus mehreren Varianten ausgewählt wird. In Fig. 18D ist beispielsweise als erste Teilbaugruppe das Lenkwellenteil mit dem ersten starren Element und einer Servoeinheit und als zweite Teilbaugruppe das Lenkgetriebe mit dem zweiten starren Element gezeigt. Als Varianten der ersten Teilbaugruppe sind unterschiedliche Leistungsstufen der Servoeinheit - entsprechend unterschiedlichen Fahrzeuggewichten - möglich. Wenn die erste Teilbaugruppe den Lenkkraftsensor enthält, kann dieser in manchen Ausführungsformen an die Anforderungen der Servoeinheit angepasst sein. Als Varianten der zweiten Teilbaugruppe sind unterschiedliche Lenkgetriebe- kennlinien - insbesondere die Wahl zwischen einer progressiven und einer nichtprogressiven Getriebekennlinie - möglich.In a continuation of the modular principle, it can be provided that, during the production of a motor vehicle, the steering system is composed of at least two subassemblies, each of the subassemblies being selected from a plurality of variants. In FIG. 18D, for example, the first subassembly is shown as the steering shaft part with the first rigid element and a servo unit, and as the second subassembly the steering gear with the second rigid element is shown. As variants of the first subassembly different power levels of the servo unit - according to different vehicle weights - possible. If the first subassembly contains the steering force sensor, in some embodiments it may be adapted to the requirements of the servo unit. As variants of the second subassembly different steering gear characteristics are possible, in particular the choice between a progressive and a non-progressive gearbox characteristic.
In einer Abwandlung des gerade beschriebenen Systems können drei Teilbaugruppen vorgesehen sein, nämlich die Steuersäule, das Lenkgetriebe und die Servoeinheit, wobei für eine oder mehrere dieser Teilbaugruppen mehrere Varianten existieren. Auch hier sind zumindest die Anschluss- und Verbindungspositionen - und vorzugsweise auch die Außenabmessungen - identisch, so dass sich alle Varianten der Teilbaugruppen problemlos miteinander kombinieren lassen.In a modification of the system just described, three subassemblies may be provided, namely the control column, the steering gear and the servo unit, wherein several variants exist for one or more of these subassemblies. Again, at least the connection and connection positions - and preferably also the external dimensions - are identical, so that all variants of the subassemblies can be easily combined.
Die in der obigen Beschreibung genannten und in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten sollen nicht als Einschränkung des Erfindungsbereichs, sondern als Beispiele einiger Ausführungsformen der Erfindung angesehen werden. Weitere Abwandlungen sind für den Fachmann unmittelbar ersichtlich. So können insbesondere Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu erhalten. Der Erfindungsbereich soll demgemäß nicht durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.
The details given in the above description and illustrated in the drawings are not to be considered as limiting the scope of the invention but as examples of some embodiments of the invention. Further modifications will be apparent to those skilled in the art. Thus, in particular features of the embodiments described above can be combined with each other to obtain further embodiments of the invention. Accordingly, the scope of the invention should be defined not by the described embodiments but by the claims and their equivalents.
Claims
1. Lenkbaugruppe für eine Fahrzeuglenkung, mit: - einem Lenkwellenteil (10.x), einem mit dem Lenkwellenteil (10.x) drehfest verbundenen ersten starren Element (12.x), das mindestens einen ersten Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x) aufweist, einem zweiten starren Element (18.x), das mindestens einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt (30.x, 32.x) aufweist und das einen Lenkkranz (20.x) eines Lenkrades umfasst, wobei das zweite starre Element (18.x) drehbar an dem Lenkwellenteil (10.x) und/oder dem ersten starren Element (12.x) gelagert ist, und mindestens einem Verbindungsteil (38.x, 40.x), das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) er- streckt und das Lenkbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten starren Element (12.x, 18.x) überträgt, wobei die Lenkbaugruppe zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) in einer radialen Entfernung von einer Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x), die minde- stens 50 % der radialen Entfernung der Außenseite des Lenkkranzes (20.x) von der Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x) entspricht, eingerichtet ist.A steering assembly for a vehicle steering, comprising: - a steering shaft part (10.x), a rotatably connected to the steering shaft part (10.x) first rigid element (12.x), the at least one first power transmission section (14.x, 16. x), a second rigid member (18.x) having at least a second power transmission portion (30.x, 32.x) and comprising a steering rim (20.x) of a steering wheel, the second rigid member (18. x) is rotatably mounted on the steering shaft part (10.x) and / or the first rigid element (12.x), and at least one connecting part (38.x, 40.x) extending between the first and the second power transmission section (12.x). 14.x, 16.x, 30.x, 32.x) and transmits the steering movements between the first and second rigid members (12.x, 18.x), the steering assembly being used to measure the relative movement between the first and second rigid members (12.x, 18.x) first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) at a radial distance from a central axis of the steering shaft part (10.x) corresponding to at least 50% of the radial distance of the outside of the steering wheel rim (20.x) from the central axis of the steering shaft part (10.x).
2. Lenkbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkbaugruppe zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) in einer radialen Entfernung von einer Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x), die mindestens 60 % der radialen Entfernung der Außenseite des Lenkkranzes (20.x) von der Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x) entspricht, eingerichtet ist.2. Steering assembly according to claim 1, characterized in that the steering assembly for measuring the relative movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) at a radial distance from a central axis of the steering shaft part (10.x ) corresponding to at least 60% of the radial distance of the outside of the steering wheel rim (20.x) from the central axis of the steering shaft part (10.x).
3. Lenkbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkbaugruppe zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) in einer radialen Entfernung von einer Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x), die mindestens 70 % oder mindestens 90 % oder mindestens 95 % der radialen Entfernung der Außenseite des Lenkkranzes (20.x) von der Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x) entspricht, eingerichtet ist.3. Steering assembly according to claim 1, characterized in that the steering assembly for measuring the relative movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) at a radial distance from a central axis of the steering shaft part (10.x) corresponding to at least 70% or at least 90% or at least 95% of the radial distance of the outside of the steering wheel rim (20.x) from the central axis of the steering shaft part (10.x).
4. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x) und der zweite Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x) radial von dem Lenkwellenteil (10.x) entfernt sind, und dass sich das mindestens eine Verbindungsteil (38.x, 40.x) vom ersten zum zweiten Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) im wesentlichen in Umfangsrichtung des Lenkwellenteils (10.x), aber radial von dem Lenkwellenteil (10.x) entfernt, erstreckt.4. Steering assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first power transmission section (14.x, 16.x) and the second power transmission section (14.x, 16.x) radially away from the steering shaft part (10.x) are, and that the at least one connecting part (38.x, 40.x) from the first to the second power transmission section (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) substantially in the circumferential direction of the steering shaft part (10.x ), but radially away from the steering shaft portion (10.x).
5. Lenkbaugruppe für eine Fahrzeuglenkung, mit: - einem Lenkwellenteil (10.x), einem mit dem Lenkwellenteil (10.x) drehfest verbundenen ersten starren Element (12.x), das mindestens einen radial von dem Lenkwellenteil (10.x) entfernten ersten Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x) aufweist, einem zweiten starren Element (18.x), das mindestens einen radial von dem Lenkwellenteil (10.x) entfernten zweiten Kraftübertragungsabschnitt (30.x, 32.x) aufweist, und mindestens einem Verbindungsteil (38.x, 40.x), das sich vom ersten zum zweiten Kraftübertragungsabschnitt (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) im wesentlichen in Umfangsrichtung des Lenkwellenteils (10.x), aber radial von dem Lenkwellenteil (10.x) entfernt, erstreckt, und das Lenkbewegungen zwischen dem ersten und dem zweiten starren Element (12.x, 18.x) überträgt, wobei die Lenkbaugruppe zur Messung von Lenkkräften, die zwischen dem ersten und dem zweiten starren Element (12.x, 18.x) auftreten, eingerichtet ist.5. steering assembly for a vehicle steering, comprising: - a steering shaft part (10.x), a rotatably connected to the steering shaft part (10.x) first rigid element (12.x), the at least one radially from the steering shaft part (10.x) remote first power transmission section (14.x, 16.x), a second rigid member (18.x) having at least one second power transmission section (30.x, 32.x) radially remote from the steering shaft section (10.x), and at least one connecting part (38.x, 40.x) extending from the first to the second power transmission section (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) substantially in the circumferential direction of the steering shaft part (10.x), but extends radially from the steering shaft portion (10.x), and transmits the steering motions between the first and second rigid members (12.x, 18.x), the steering assembly for measuring steering forces occurring between the first and second rigid members second rigid element (12.x, 18.x) occur is set up.
6. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) durch einen mechanischen Anschlag begrenzt ist.6. steering assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the maximum relative movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) is limited by a mechanical stop.
7. Lenkbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Anschlag durch die Kraftübertragungsabschnitte (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) des ersten und des zweiten starren Elements (12.x, 18.x) gebildet ist.7. Steering assembly according to claim 6, characterized in that the mechanical stop by the power transmission sections (14.x, 16.x, 30.x, 32.x) of the first and the second rigid element (12.x, 18.x) is formed.
8. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: - das erste starre Element (12.x) zwei erste Kraftübertragungsabschnitte (14.x, 16.x) aufweist, das zweite starre Element (18.x) zwei zweite Kraftübertragungsabschnitte (30.x, 32.x) aufweist, und zwei Verbindungsteile (38.x, 40.x) vorgesehen sind, von denen jedes zwischen je einem der beiden ersten Kraftübertragungsabschnitte (14.x, 16.x) und je einem der beiden zweien Kraftübertragungsabschnitte (30.x, 32.x) verläuft.8. Steering assembly according to one of claims 1 to 7, characterized in that: - the first rigid element (12.x) has two first power transmission sections (14.x, 16.x), the second rigid element (18.x) two second power transmission sections (30.x, 32.x), and two connecting parts (38.x, 40.x) are provided, each of which between each one of the two first power transmission sections (14.x, 16.x) and one each the two two power transmission sections (30.x, 32.x) runs.
9. Lenkbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Verbindungsteile (38.x, 40.x) zur Übertragung von Druckkräften vorge- sehen ist.9. steering assembly according to claim 8, characterized in that each of the two connecting parts (38.x, 40.x) is provided for the transmission of compressive forces.
10. Lenkbaugruppe nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Verbindungsteile (38.x, 40.x) als Feder ausgestaltet ist, und dass die Federn mit Vorspannung in die Lenkbaugruppe eingesetzt sind.10. Steering assembly according to claim 8 or claim 9, characterized in that each of the two connecting parts (38.x, 40.x) is designed as a spring, and that the springs are preloaded in the steering assembly.
11. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungsteil (38.x, 40.x) eine Feder ist oder eine Feder aufweist.11. Steering assembly according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one connecting part (38.x, 40.x) is a spring or has a spring.
12. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkbaugruppe einen Sensor (42.x) zur Messung der Relativ- bewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) aufweist.12. steering assembly according to one of claims 1 to 11, characterized in that the steering assembly comprises a sensor (42.x) for measuring the relative movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x).
13. Lenkbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (42.x) räumlich dem mindestens einen Verbindungsteil (38.x, 40.x) zugeordnet ist.13. Steering assembly according to claim 12, characterized in that the sensor (42.x) is spatially associated with the at least one connecting part (38.x, 40.x).
14. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungsteil (38.x, 40.x) als Sensor zur Messung von Lenkkräften, die zwischen dem ersten und dem zweiten starren Element (12.x, 18.x) auftreten, ausgestaltet ist.14. Steering assembly according to one of claims 1 to 13, characterized in that the at least one connecting part (38.x, 40.x) as a sensor for measuring steering forces between the first and the second rigid element (12.x, 18 .x) occur, is configured.
15. Lenkbaugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungsteil (38.x, 40.x) ein Piezo-Sensor ist.15. Steering assembly according to claim 14, characterized in that the at least one connecting part (38.x, 40.x) is a piezoelectric sensor.
16. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) um eine koaxial mit dem Lenkwellenteil (10.x) verlaufende Achse drehbar ist.16. Steering assembly according to one of claims 1 to 15, characterized in that the second rigid element (18.x) is rotatable about a coaxially with the steering shaft part (10.x) extending axis.
17. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) drehbar an dem Lenkwellenteil (10.x) und/oder dem ersten starren Element (12.x) gelagert ist.17. Steering assembly according to one of claims 1 to 16, characterized in that the second rigid element (18.x) is rotatably mounted on the steering shaft part (10.x) and / or the first rigid element (12.x).
18. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn- zeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) ein Lenkrad oder ein mit dem18. Steering assembly according to one of claims 1 to 17, characterized in that the second rigid element (18.x) a steering wheel or a with the
Lenkrad fest verbundenes Bauteil ist.Steering wheel is firmly connected component.
19. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) einen Lenkkranz eines Lenkrades um- fasst, und dass die Lenkbaugruppe zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) in einer radialen Entfernung von dem Lenkwellenteil (10.x), die der radialen Entfernung des Lenkkranzes von dem Lenkwellenteil (10.x) entspricht, eingerichtet ist.19. Steering assembly according to one of claims 1 to 18, characterized in that the second rigid element (18.x) comprises a steering wheel of a steering wheel, and that the steering assembly for measuring the relative movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) in one Radial distance from the steering shaft part (10.x), which corresponds to the radial distance of the steering wheel from the steering shaft part (10.x), is set up.
20. Lenkbaugruppe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Element (12.x) einen wie eine Lenkradspeiche ausgeformten Arm oder einen radial im Lenkrad verlaufenden Hebel umfasst.20. Steering assembly according to claim 19, characterized in that the first rigid element (12.x) comprises a shaped like a steering wheel spoke arm or extending radially in the steering lever.
21. Lenkbaugruppe für eine Fahrzeuglenkung, mit: einem Lenkwellenteil (10.x), - einem ersten starren Element (12.x), das Lenkbewegungen des Lenkwellenteils (10.x) folgt, einem zweiten starren Element (18.x), das lenkgetriebeseitig angeordnet ist, mindestens einem Verbindungsteil (38.x, 40.x), das sich zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) erstreckt und das Lenkbewegungen von dem ersten zu dem zweiten starren Element (12.x, 18.x) überträgt, und einem Sensor (42.x) zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x), wobei das Verbindungsteil (38.x, 40.x) als Feder oder als der Sensor (42.x) aus- gestaltet ist oder mindestens eine Feder oder den Sensor (42.x) aufweist.21. A steering assembly for a vehicle steering, comprising: a steering shaft portion (10.x), - a first rigid element (12.x), the steering movements of the steering shaft part (10.x) follows, a second rigid element (18.x), the Steering gear side, at least one connecting part (38.x, 40.x) extending between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) and the steering movements of the first to the second rigid Element (12.x, 18.x) transmits, and a sensor (42.x) for measuring the relative movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x), wherein the connecting part (38 .x, 40.x) is designed as a spring or as the sensor (42.x) or has at least one spring or the sensor (42.x).
22. Lenkbaugruppe nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Element (12.x) mit dem Lenkwellenteil (10.x) fest verbunden oder integral ausgestaltet ist.22. Steering assembly according to claim 21, characterized in that the first rigid element (12.x) with the steering shaft part (10.x) fixedly connected or integrally formed.
23. Lenkbaugruppe nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Element (12.x) an dem Lenkwellenteil (10.x) schwenkbar aber drehfest gelagert ist.23. Steering assembly according to claim 21, characterized in that the first rigid element (12.x) on the steering shaft part (10.x) is pivotally mounted but rotationally fixed.
24. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (38.x, 40.x) außerhalb einer Mittelachse des Lenkwellenteils (10.x) angeordnet ist. 24. Steering assembly according to one of claims 21 to 23, characterized in that the connecting part (38.x, 40.x) outside a central axis of the steering shaft part (10.x) is arranged.
25. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (42.x) außerhalb eines Außenumfangs des Lenkwellenteils (10.x) angeordnet ist.25. Steering assembly according to one of claims 21 to 24, characterized in that the sensor (42.x) outside of an outer circumference of the steering shaft part (10.x) is arranged.
26. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei als Feder ausgestaltete Verbindungsteile (38.x, 40.x) vorgesehen sind.26. Steering assembly according to one of claims 21 to 25, characterized in that at least two designed as a spring connecting parts (38.x, 40.x) are provided.
27. Lenkbaugruppe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der als Federn ausgestalteten Verbindungsteile (38.x, 40.x) mit Vorspannung in die27. Steering assembly according to claim 26, characterized in that each of the designed as springs connecting parts (38.x, 40.x) with bias in the
Lenkbaugruppe eingesetzt ist.Steering assembly is used.
28. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das erste starre Element (12.x), das zweite starre Element (18.x) und das mindestens eine Verbindungsteil (38.x, 40.x) separate Bauteile sind.28. Steering assembly according to one of claims 21 to 27, characterized in that the first rigid element (12.x), the second rigid element (18.x) and the at least one connecting part (38.x, 40.x) separate components are.
29. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Drehbewegung zwischen dem ersten starren Element (12.x) und dem zweiten starren Element (18.x) durch einen mechanischen An- schlag begrenzt ist.29. Steering assembly according to one of claims 21 to 28, characterized in that the maximum rotational movement between the first rigid element (12.x) and the second rigid element (18.x) is limited by a mechanical stop.
30. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) drehbar an dem Lenkwellenteil (10.x) und/oder dem ersten starren Element (12.x) gelagert ist.30. Steering assembly according to one of claims 21 to 29, characterized in that the second rigid element (18.x) is rotatably mounted on the steering shaft part (10.x) and / or the first rigid element (12.x).
31. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (38.x, 40.x) bei Lenkbewegungen mehr auf Biegung als auf Torsion belastet wird.31. Steering assembly according to one of claims 21 to 30, characterized in that the connecting part (38.x, 40.x) is loaded during steering movements more on bending than torsion.
32. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (38.x, 40.x) bei Lenkbewegungen überwiegend auf Biegung oder Druck belastet wird. 32. Steering assembly according to one of claims 21 to 31, characterized in that the connecting part (38.x, 40.x) is loaded during steering movements mainly to bending or pressure.
33. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 21 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (42.x) ein Piezo-Sensor ist.33. Steering assembly according to one of claims 21 to 32, characterized in that the sensor (42.x) is a piezoelectric sensor.
34. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) ein Verbindungsstück zu einem Lenkgetriebe und/oder mindestens ein Ritzel (52.x) eines Lenkgetriebes aufweist.34. Steering assembly according to one of claims 5 to 33, characterized in that the second rigid element (18.x) has a connecting piece to a steering gear and / or at least one pinion (52.x) of a steering gear.
35. Lenkbaugruppe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite starre Element (18.x) oder ein damit verbundenes Bauteil eine elektronisch abtastbare Codierung mindestens einer Eigenschaft des Lenkgetriebes aufweist.35. Steering assembly according to claim 34, characterized in that the second rigid element (18.x) or a component connected thereto has an electronically scannable coding of at least one property of the steering gear.
36. Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkbaugruppe für eine maximale Verdrehung des ersten starren Elements gegenüber dem zweiten starren Element um weniger als 5°, vorzugsweise weniger 2°, eingerichtet ist.36. Steering assembly according to one of claims 1 to 35, characterized in that the steering assembly for maximum rotation of the first rigid member relative to the second rigid member by less than 5 °, preferably less 2 °, is set.
37. Verfahren zur Montage einer Lenkbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 36 bei der Fertigung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lenkbaugruppe in min- destens zwei Teilbaugruppen vorliegt, wobei eine erste Teilbaugruppe das erste starre Element (12.x) und das Lenkwellenteil (10.x) umfasst und eine zweite Teilbaugruppe das zweite starre Element (18.x) umfasst, und wobei die erste Teilbaugruppe und die zweite Teilbaugruppe erst bei der Montage des Kraftfahrzeugs durch das mindestens eine Verbindungsteil (38.x, 40.x) miteinander verbunden und in eine Karosserie des Kraftfahrzeugs eingebaut werden.37. A method for mounting a steering assembly according to one of claims 1 to 36 in the manufacture of a motor vehicle, wherein the steering assembly is present in at least two subassemblies, wherein a first subassembly of the first rigid element (12.x) and the steering shaft part (10. x) and a second subassembly comprises the second rigid element (18.x), and wherein the first subassembly and the second subassembly only by the at least one connecting part (38.x, 40.x) connected to each other during assembly of the motor vehicle and be installed in a body of the motor vehicle.
38. Verfahren nach Anspruch 37, bei der die zweite Teilbaugruppe in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorliegt, die bei der Montage unterschiedlicher Kraftfahrzeuge mit einer einzigen Ausgestaltung der ersten Teilbaugruppe kombiniert werden. 38. The method of claim 37, wherein the second subassembly is in different configurations, which are combined in the assembly of different motor vehicles with a single embodiment of the first subassembly.
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