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DE102011122341A1 - Zahnrad für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs, Vorrichtung mit einem derartigen Zahnrad sowie Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung - Google Patents

Zahnrad für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs, Vorrichtung mit einem derartigen Zahnrad sowie Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung Download PDF

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Publication number
DE102011122341A1
DE102011122341A1 DE102011122341A DE102011122341A DE102011122341A1 DE 102011122341 A1 DE102011122341 A1 DE 102011122341A1 DE 102011122341 A DE102011122341 A DE 102011122341A DE 102011122341 A DE102011122341 A DE 102011122341A DE 102011122341 A1 DE102011122341 A1 DE 102011122341A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gear
deformable element
halves
component
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102011122341A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniela Jäckle
Lars Schoch
Viktoria Butorin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority to DE102011122341A priority Critical patent/DE102011122341A1/de
Publication of DE102011122341A1 publication Critical patent/DE102011122341A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/17Toothed wheels
    • F16H55/18Special devices for taking up backlash
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/02Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
    • G01D5/04Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means using levers; using cams; using gearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnrad (4) für eine Vorrichtung (1) zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils (2) eines Fahrzeugs, welches eine erste Zahnradhälfte (10, 11) und eine zweite Zahnradhälfte (10, 11) aufweist, welche mit der ersten Zahnradhälfte (10, 11) gekoppelt ist, wobei die Zahnradhälften (10, 11) in Umlaufrichtung um eine Längsachse (A) des Zahnrads (4) relativ zueinander bewegbar sind, und die Relativbewegung in Umlaufrichtung durch zumindest ein verformbares Element (17, 17a bis 17c) begrenzt ist, wobei das verformbare Element (17, 17a bis 17c) ein zwischen den Zahnradhälften (10, 11) angeordnetes Bauteil ist, welches zumindest außenseitig aus einem metallfreien Material ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (1) und ein Fahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zahnrad für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs, welches eine erste Zahnradhälfte und eine zweite Zahnradhälfte aufweist. Die beiden Zahnradhälften sind miteinander gekoppelt, wobei die Zahnradhälften in Umlaufrichtung um eine Längsachse des Zahnrads relativ zueinander bewegbar sind, und die Relativbewegungen in Umlaufrichtung durch zumindest ein verformbares Element begrenzt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs, mit zumindest einem derartigen Zahnrad. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung.
  • Eine Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper, insbesondere zur Ermittlung des Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs, ist aus der DE 195 06 938 A1 bekannt.
  • Bei derartigen Vorrichtungen zur Lenkwinkelbestimmung sind die einzelnen Zahnräder mit ihren Lagen der Drehachsen ortsfest zueinander angeordnet. Deshalb und in Verbindung mit der Ausgestaltung der Zahnräder treten aufgrund der erforderlichen Drehachsenabstandstoleranzen spielbehaftete Bewegungsmuster auf. Es ist daher auch ein Spiel zwischen antreibenden und angetriebenen Zahnrad vorhanden, welches sich insbesondere bei Drehrichtungswechsel negativ auf den zu bestimmenden Winkel auswirkt (Hysterese), da die Drehbewegung permanent an das anzutreibende Zahnrad weitergegeben wird. Dies bedeutet, dass die einzelnen Zähne der ineinander greifenden Zahnräder in Umlaufrichtung betrachtet nicht so ineinander eingreifen können, dass sie jeweils mit gegenüberliegenden Zahnflanken direkt aneinander anliegen.
  • Des Weiteren tritt durch die erforderliche Achsabstandstoleranz ein Verklemmen der Zahnräder zueinander auf, welches zu Ablaufgeräuschen führen kann.
  • Aus der WO 2009/025937 A1 ist ein Lenkwinkelsensor bekannt, bei dem zwei Zahnradhälften bewegungsgekoppelt sind, wobei zwei separate Spiralfedern vorgesehen sind, durch welche die Verdrehbarkeit der beiden Zahnradhälften zueinander in Umlaufrichtung begrenzt und vorgespannt ist.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 10 2004 021 405 A1 ein Lenksäulenmodul bekannt, wobei auch hier ein Zahnrad aus zwei Zahnradhälften gebildet ist, die in Umlaufrichtung um einen spezifischen Winkel gegeneinander verdreht werden können. Dazu ist vorgesehen, dass zwischen den beiden Zahnradhälften ein Federelement in Form einer Schenkelfeder angeordnet ist, welche auch hier die Bewegung in Umlaufrichtung relativ zueinander begrenzt.
  • Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen mit der Spiralfeder oder der Schenkelfeder sind diese aus einem entsprechenden Metall konzipiert. Die Funktionalität kann dabei während der Betriebsdauer des Zahnrads nachlassen, da durch Umwelteinflüsse diese metallischen Federn beispielsweise oxidieren können. Darüber hinaus sind derartige Federn im Hinblick auf Aufbau und Platzbedarf nachteilig. Nicht zuletzt sind die genannten metallischen Federn auch als separate Bauteile konzipiert, die im Hinblick auf die Montage auch anfällig für plastische Verformungen sind. Darüber hinaus ist grundsätzlich die Montage nachteilig. Aufgrund der materiellen Ausgestaltung können benachbart angeordnete Sensoreinheiten, wie beispielsweise Magnetsensoren durch diese Federelemente in ihrer Funktionalität negativ beeinflusst werden. Darüber hinaus können auch unerwünschte Geräusche auftreten, wenn derartige metallische Federelemente mit benachbarten Bauteilen in Kontakt kommen oder sich entsprechend verformen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zahnrad für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs zu schaffen, als auch eine entsprechende Vorrichtung und ein entsprechendes Fahrzeug zu schaffen, bei welchem bzw. bei welcher die Ausgestaltung des Zahnrads sehr kompakt ist und es dauerhaft funktionsgenau arbeitend ausgebildet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Zahnrad, eine Vorrichtung und einem Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Ein erfindungsgemäßes Zahnrad für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs umfasst eine erste Zahnradhälfte und eine zweite Zahnradhälfte. Die beiden Zahnradhälften sind miteinander gekoppelt. Darüber hinaus sind die beiden Zahnradhälften in Umlaufrichtung um eine Längsachse des Zahnrads relativ zueinander bewegbar, und die Relativbewegung in Umlaufrichtung ist durch zumindest ein verformbares Element begrenzt. Das verformbare Element ist zwischen den Zahnradhälften angeordnet und als ein Bauteil ausgestaltet, welches zumindest außenseitig aus einem metallfreien Material ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine sehr kompakte Realisierung des Zahnrads erreicht werden, wobei darüber hinaus auch durch die materielle Ausgestaltung ein unerwünschter Verschleiß insbesondere des verformbaren Elements verhindert ist. Insbesondere aufgrund von Umwelteinflüssen entstehende Oxidierungen bei metallischen Materialien können hier somit verhindert werden, so dass die dauerhafte Funktionstüchtigkeit des Zahnrads insbesondere im Hinblick auf die Relativbewegung der beiden Zahnradhälften in Umlaufrichtung erhalten ist.
  • Als gekoppelter Zustand wird insbesondere ein derartiger verstanden, bei dem die Zahnradhälften nicht mit ihren Zähnen kämmen aber um eine Längsachse des Zahnrads gemeinsam drehbar sind. Sie sind in axialer Richtung gestapelt und verbunden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verformbare Element zumindest außenseitig aus einem Elastomer oder aus Silikon ausgebildet ist. Dies sind ganz besonders vorteilhafte Materialien, um die oben genannten Probleme lösen zu können. Darüber hinaus sind diese Materialien auch sehr kostengünstig und erlauben ein sehr formpräzises Herstellen des verformbaren Elements. Unerwünschte Funktionsbeeinträchtigung aufgrund eines sich plastisch verformenden Elements oder eines sich Verspreizen oder Verklemmen des Elements können dadurch verhindert werden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verformbare Element ein Massivbauteil ist. Hohe Funktionsstabilität über eine lange Lebensdauer ist dadurch ebenso gewährleistet wie eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit ohne dass eine plastische Verformung auftreten würde. Ein Massivbauteil ist insbesondere als Block in Form eines Stifts oder Rings ausgebildet und weist keine komplexe und filigrane Formgebung auf.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verformbare Element in einem Hohlraum der ersten Zahnradhälfte angeordnet ist. Eine besonders kompakte Bauform des Zahnrads insbesondere in axialer Richtung als auch eine sehr geschützte Anordnung des verformbaren Elements ist dadurch erreichbar. Insbesondere ist das verformbare Element versenkt in dem Hohlraum angeordnet, so dass es vorzugsweise nicht in axialer Richtung über die weitere Bauhöhe der ersten Zahnradhälfte übersteht. Die oben genannten Vorteile werden dadurch nochmals begünstigt.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verformbare Element als Ring ausgebildet ist. Die mechanisch stabile Positionierung und hohe Beanspruchbarkeit ist dadurch erreicht. Darüber hinaus kann die Kopplung mit der zweiten Zahnradhälfte in besonders geeigneter Weise erfolgen, so dass auch hier eine äußerst kompakte Ausgestaltung erzielt ist. Insbesondere wird durch eine derartige Ausgestaltung jedoch auch eine möglichst gleichmäßige Verformbarkeit in der gesamten Richtung im Umlauf erzielt, so dass auch hier beim Verdrehen der beiden Zahnradhälften gegeneinander auch eine mögliche Gleichmäßigkeit der Verdrehbewegung auf der gesamten Strecke in Umlaufrichtung erzielt ist.
  • Für eine derartige Ausgestaltung wird somit nicht nur ein in Umlaufrichtung nur teilweise verformbar ausgebildetes Element dann ortsspezifisch verformt, sondern über die gesamte Umlaufrichtung eine gleichmäßige Verformung erzielt.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verformbare Element eine Eingriffskodierung zur mechanischen Kopplung mit der zweiten Zahnradhälfte aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist das verformbare Element multifunktionell gestaltet und es gewährleistet neben der Relativbewegung der beiden Zahnradhälften relativ zueinander in Umlaufrichtung zusätzlich auch gleich die richtige Positionierung zueinander, wenn die beiden Zahnradhälften zusammengefügt werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das verformbare Element, insbesondere dann, wenn es als Massivbauteil ausgestaltet ist, vollständig aus einem Elastomer oder Silikon ausgebildet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das verformbare Bauteil einen Kern aus einem anderen Material, beispielsweise auch aus Metall aufweist, der dann durch einen Elastomer oder Silikonüberzug als Hülle umgeben ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an einer der ersten Zahnradhälfte zugewandten Unterseite der zweiten Zahnradhälfte eine Gegenkodierung zur Kopplung mit der ersten Zahnradhälfte ausgebildet ist. Diese positionelle Anordnung der Gegenkodierung ermöglicht dann bei dem Zusammenbau des Zahnrads eine sehr schnelle und zielsichere Montage und darüber hinaus durch diese örtliche Ausgestaltung auch eine mechanisch stabile Kopplung mit der ersten Zahnradhälfte.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das verformbare Element in die erste Zahnradhälfte integriert ist. Beispielsweise kann hier vorgesehen sein, dass es eingespritzt oder angeklebt ist. Unerwünschte Positionsverschiebungen können dadurch vermieden werden. Darüber hinaus ist durch eine derartige Ausgestaltung eine besondere und direkte und exakte Relativbewegung zwischen den Zahnradhälften möglich, so dass keine unerwünschten Positionstoleranzen auftreten.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an einer Oberseite der ersten Zahnradhälfte zumindest ein als verformbares Element ausgebildeter Stift angeordnet ist, welcher zum Eingriff in eine Aussparung der zweiten Zahnradhälfte vorgesehen ist. Diese Ausgestaltung kann alternativ oder zusätzlich zu der oben genannten Ausführung mit einem in einem Hohlraum der ersten Zahnradhälfte angeordneten Element, insbesondere einem Ring, vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung mit zumindest einem Stift ist insbesondere so konzipiert, dass dieser sich erhaben über die Oberseite der ersten Zahnradhälfte erhebt bzw. erstreckt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass der Stift zylinderförmig ausgebildet ist, so dass er auch sehr zielsicher in eine entsprechend geformte Aussparung in der anderen Zahnradhälfte eingreifen kann. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung, dass eine Mehrzahl, insbesondere drei, derartige Stifte auf der Oberseite ausgebildet sind, die in Umlaufrichtung betrachtet äquidistant zueinander angeordnet sind.
  • Insbesondere ist auch vorgesehen, dass die Oberseite in axialer Richtung betrachtet auf einem Abschnitt ausgebildet ist, der sich zumindest auf einer entsprechend axialen Abschnittkante einer zumindest bereichsweise umlaufenden Zahnung dieser Zahnradhälfte befindet.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Zahnradhälften jeweils scheibenförmig ausgebildet sind und jeweils umlaufend eine Zahnung aufweisen. Insbesondere sind die Zahnradhälften mit gleichen Durchmessern ausgestaltet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Anzahl und die Form der Zähne der jeweiligen Zahnung gleich ist. Dies bedeutet, dass dann, wenn die Zahnradhälften miteinander montiert sind und entgegen der Vorspannung, die durch das verformbare Element erzeugt wird, in Umlaufrichtung verdreht werden, auch eine vollständige deckungsgleiche Positionierung ermöglicht ist.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass im montierten Zustand des Zahnrads die Zahnradhälften durch das zumindest eine verformbare Element in Umlaufrichtung in einem Winkel zwischen 1° und 5° gegeneinander versetzt bzw. verdreht angeordnet sind. Die Zähne der Zahnungen sind somit nicht deckungsgleich positioniert.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs, mit einer Zahnradvorrichtung, welche mit dem Bauteil gekoppelt ist, wobei ein Zahnrad der Zahnradvorrichtung in eine gezahnte Struktur des Bauteils eingreift, und das Zahnrad der Zahnradvorrichtung gemäß der Erfindung oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung einer Vorrichtung lassen sich unerwünschte Positionstoleranzen beim Eingriff des Zahnrads mit der gezahnten Struktur vermeiden, so dass gerade bei hochpräzisen detektierenden und ausgestalteten Vorrichtungen auch kleinste Drehbewegungen exakt und direkt erfasst werden können. Durch die Ausgestaltung des Zahnrads der Zahnvorrichtung mit den Insbesondere in einer Ruhestellung versetzt angeordneten Zahnradhälften, die dann im Eingriff mit der gezahnten Struktur sich aufgrund der Relativbewegung in Umlaufrichtung zueinander auch verschieben können, ist quasi jederzeit ein Kämmen des Zahnrads mit der gezahnten Struktur erreicht, so dass hier ein Ineinandergreifen ohne Spiel gewährleistet ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Bauteil eine Lenkwelle des Fahrzeugs ist und der Positionswinkel der Lenkwinkel ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zahnrads, wie es bei der Vorrichtung gemäß 1 vorgesehen ist;
  • 3 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt eines montierten Zahnrads gemäß 2; und
  • 4 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zahnrads.
  • In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist bei einer Draufsicht eine Vorrichtung 1 gezeigt, welche zur Erfassung eines Positionswinkels, und zwar eines Lenkwinkels, einer Lenkwelle 2 ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 ist in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Sie umfasst eine Zahnradvorrichtung 3 mit zumindest einem Zahnrad 4, welches um eine Drehachse A, welche die Längsachse des Zahnrads 4 darstellt, drehbar angeordnet ist. Die Lenkwelle 2 ist um eine Drehachse B drehbar gelagert. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Drehachsen A und B parallel zueinander orientiert.
  • Die Lenkwelle 2 weist an ihrer Außenseite eine gezahnte Struktur 5 mit Zähnen 6 auf. Die gezahnte Struktur 5 ist somit als vollständig umlaufende Zahnung ausgebildet. Der Übersichtlichkeit dienend ist lediglich ein Zahn mit dem Bezugszeichen 6 versehen.
  • Entsprechend ist das Zahnrad 4 der Zahnradvorrichtung 3 mit Zähnen 7 versehen, von denen auch lediglich nur ein Zahn mit dem Bezugszeichen 7 versehen ist. Auch hier ist vorgesehen, dass das Zahnrad 7 in Umlaufrichtung um die Achse A vollständig mit derartigen Zähnen 7 ausgebildet ist und somit die Zahnung umlaufend gestaltet ist.
  • Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Zahnrad 4 relativ zur ortsfest angeordneten Lenkwelle 2 auch ortsfest positioniert ist, was bedeutet, dass die beiden Achsen A und B im Hinblick auf ihren Abstand gleich bleibend ausgestaltet sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Zahnrad 4 relativ zur ortsfest angeordneten Lenkwelle 2 bewegbar ist und somit ein Abstand zwischen den beiden Achsen A und B veränderbar ist. Beispielsweise könnte vorgesehen sein, dass das Zahnrad 4 durch eine entsprechende Einrichtung in Richtung zur Lenkwelle 2 hin verschiebbar ist, wobei hier beispielsweise eine Vorspanneinrichtung mit einer entsprechenden Federvorspannung ausgebildet sein kann.
  • Wie aus der Darstellung in 1 zu erkennen ist, ist im montierten Zustand vorgesehen, dass das Zahnrad 4 mit der gezahnten Struktur 5 kämmt. Dies ist durch die nachfolgend noch zu erläuternde spezifische Ausgestaltung des Zahnrads 4 auch spielfrei gewährleistet, so dass in Umlaufrichtung um die Achse B ein spielfreier Eingriff erreicht ist.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst darüber hinaus einen nicht gezeigten Sensor, der mit einer nicht gezeigten Steuereinheit verbunden ist. Mittels dem zumindest einen Sensor wird die Drehstellung des Zahnrads 4 erfasst und abhängig davon dann der Lenkwinkel der Lenkwelle 2 bestimmt.
  • Wie zu erkennen ist, ist das Zahnrad 4 in einem Gehäuse 8 angeordnet, welches in 1 im geöffneten Zustand dargestellt ist. In diesem Gehäuse 8 ist ein Schaltungsträger 9, beispielsweise in Form einer Platine angeordnet, wobei auf diesem Schaltungsträger 9 das Zahnrad 4 montiert ist. Auf diesem Schaltungsträger 9 können auch die angesprochenen weiteren elektronischen Bauteile in Form des zumindest einen Sensors und/oder der Steuereinheit angeordnet sein.
  • In 2 ist in einer Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel des Zahnrads 4 näher erläutert. Das Zahnrad 4 umfasst eine erste Zahnradhälfte 10 und eine separate zweite Zahnradhälfte 11. Die beiden Zahnradhälften 10 und 11 sind scheibenförmig ausgestaltet. Die erste Zahnradhälfte 10 weist an ihrem Umfang und umlaufend um die Achse B eine Zahnung 12 mit Zähnen 13 auf.
  • Die zweite Zahnradhälfte 11 weist an ihrer Umfangswand ebenfalls eine Zahnung 14 mit Zähnen 15 auf. Die beiden Zahnradhälften 10 und 11 sind im Hinblick auf ihren Durchmesser gleich gestaltet. Ebenso sind sie im Hinblick auf die Anzahl der Zähne 13 und 15 also auch im Hinblick auf deren Form gleich ausgebildet.
  • In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Zahnradhälfte 10 mit einem Hohlraum 16 ausgebildet. Im Inneren dieses Hohlraums 16 ist ein verformbares Element 17 angeordnet, welches beispielsweise aus einem Elastomermaterial oder einem Silikonmaterial gestaltet ist und somit spezifisch verformbar ist.
  • In der Ausführung gemäß 2 ist das verformbare Element 17 als geschlossener Ring gestaltet, der versenkt in dem Hohlraum 16 angeordnet ist. Das verformbare Element 17 ist darüber hinaus ortsfest mit der ersten Zahnradhälfte 10 verbunden, wobei es dazu beispielsweise in dem Hohlraum 16 eingespritzt sein kann oder angeklebt sein kann. Das verformbare Element 17 ist einstückig ausgebildet und als Massivbauteil konzipiert.
  • Wie darüber hinaus gemäß der Ausgestaltung in 2 zu erkennen ist, erstreckt sich das verformbare Element 17 nicht über eine Oberkante 18 in axialer Richtung hinaus, so dass es besonders bauraumminimiert ausgestaltet oder angeordnet ist.
  • Darüber hinaus ist das verformbare Element 17 mit einer Eingriffskodierung 19 ausgestaltet, wobei dazu in Umlaufrichtung um die Achse B beabstandet zueinander jeweils radiale Einschnitte 19a, 19b, 19c, 19d und 19e in diesem Ring ausgebildet sind.
  • Komplementär dazu ist im Ausführungsbeispiel an einer Unterseite 20 der zweiten Zahnradhälfte 11 eine Gegenkodierung 21 ausgebildet und angeordnet. Dieser plattenförmige und in erster Näherung sternförmige Aufbau dieser Gegenkodierung 21 ermöglicht eine schnelle Montage und eine positionsgenaue Verbindung der beiden Zahnradhälften 10 und 11 zueinander. Dabei greifen die sternförmig nach außen ragenden Abschnitte dieser Gegenkodierung 21 in die Aussparungen 19a bis 19e ein.
  • Die Gegenkodierung 21 ist vorzugsweise aus einem nicht verformbaren Material ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sie zumindest teilweise oder in gewissem Maße verformbar ist.
  • Die Eingriffskodierung 19 und die Gegenkodierung 21 sind so gestaltet, dass im montierten und unbelasteten Zustand der beiden Zahnradhälften 10 und 11 die Zähne 13 und 15 nicht deckungsgleich angeordnet sind, sondern gemäß der Darstellung in 3 in Umlaufrichtung um die Achse B in einem spezifischen Winkel α versetzt zueinander positioniert sind. Der Winkelversatz kann hier beispielsweise zwischen 1° und 5° betragen.
  • In 4 ist in einer Explosionsdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Zahnrads 4 gezeigt. Hier ist vorgesehen, dass an einer Oberseite 22 der ersten Zahnradhälfte 10 mehrere, im Ausführungsbeispiel drei verformbare Elemente 17a, 17b und 17c hier ausgebildet sind. Sie erheben sich als zylinderförmige Stifte nach oben und sind in Umlaufrichtung um die Achse B äquidistant zueinander angeordnet. Die Oberseite 22 ist dabei auf einem in axialer Richtung betrachteten Abschnitt bzw. Höhenniveau angeordnet, welches zumindest dem Höhenniveau des oberen Rands 18 entspricht, so dass die Stifte gemäß den verformbaren Elementen 17a bis 17b sich über dieses Niveau nach oben erstrecken.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der zweiten Zahnradhälfte 11 Aussparungen 23a, 23b und 23c ausgebildet sind. In diese Aussparungen können dann im montierten Zustand die elastischen verformbaren Elemente 17a bis 17c eingreifen. Auch hier ist somit eine Eingriffskodierung und eine Gegenkodierung ausgebildet, wobei auch hier im montierten und in Umlaufrichtung mechanisch unbelasteten Zustand der beiden Zahnradhälften 10 und 11 ein Versatz der Zähne 13 und 15 gemäß der Darstellung in 3 ausgebildet ist. Durch die Ausgestaltung wird somit im unbelasteten Zustand des Zahnrads 4 ein derartiger Versatz der Zähne 13 und 15 erreicht. Beim Kämmen des Zahnrads 4 mit der gezahnten Struktur 5 der Lenkwelle 2 werden dann unerwünschte Positionstoleranzen oder ein unerwünschtes Spiel ausgeglichen, in dem aufgrund der mechanisch einwirkenden Kräfte dann ein Verdrehen der beiden Zahnradhälften 10 und 11 in Umlaufrichtung um die Achse A entgegen der Vorspannkraft des elastischen Elements 17 oder der elastischen verformbaren Elemente 17a bis 17c gegeben ist. Auch bei der Ausgestaltung gemäß 4 sind die verformbaren Elemente 17a bis 17c massive Bauteile, die zumindest außenseitig aus einem metallfreien Material, insbesondere einem Elastomer oder Silikon ausgebildet sind. Vorzugsweise sind sie vollständig aus einem Elastomer oder Silikon ausgebildet. Auch hier können die ortsfest an der ersten Zahnradhälfte 10 angeordneten Elemente 17a bis 17c angespritzt oder angeklebt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19506938 A1 [0002]
    • WO 2009/025937 A1 [0005]
    • DE 102004021405 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Zahnrad (4) für eine Vorrichtung (1) zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils (2) eines Fahrzeugs, welches eine erste Zahnradhälfte (10, 11) und eine zweite Zahnradhälfte (10, 11) aufweist, welche mit der ersten Zahnradhälfte (10, 11) gekoppelt ist, wobei die Zahnradhälften (10, 11) in Umlaufrichtung um eine Längsachse (A) des Zahnrads (4) relativ zueinander bewegbar sind, und die Relativbewegung in Umlaufrichtung durch zumindest ein verformbares Element (17, 17a bis 17c) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17, 17a bis 17c) ein zwischen den Zahnradhälften (10, 11) angeordnetes Bauteil ist, welches zumindest außenseitig aus einem metallfreien Material ausgebildet ist.
  2. Zahnrad (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17, 17a bis 17c) zumindest außenseitig aus einem Elastomer oder Silikon ist.
  3. Zahnrad (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17, 17a bis 17c) ein Massivbauteil ist.
  4. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17, 17a bis 17c) in einem Hohlraum (16) der ersten Zahnradhälfte (10) angeordnet ist.
  5. Zahnrad (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (10, 11) versenkt in dem Hohlraum (16) angeordnet ist.
  6. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17) als Ring ausgebildet ist.
  7. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17, 17a bis 17c) eine Eingriffscodierung (19) zur mechanischen Kopplung mit der zweiten Zahnradhälfte (11) aufweist.
  8. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der ersten Zahnradhälfte (10, 11) zugewandten Unterseite (20) der zweiten Zahnradhälfte (10, 11) eine Gegencodierung (21) zur Kopplung mit der ersten Zahnradhälfte (10, 11) ausgebildet ist.
  9. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (17, 17a bis 17c) in die erste Zahnradhälfte (10, 11) integriert ist, insbesondere eingespritzt oder angeklebt ist.
  10. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Oberseite (22) der ersten Zahnradhälfte (10, 11) zumindest ein als verformbares Element (17a bis 17c) ausgebildeter Stift angeordnet ist, welcher zum Eingriff in eine Aussparung (23a bis 23c) der zweiten Zahnradhälfte (10, 11) vorgesehen ist.
  11. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradhälften (10, 11) jeweils scheibenförmig ausgebildet sind und jeweils umlaufend eine Zahnung (12, 14) aufweisen.
  12. Zahnrad (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand der Zahnradhälften (10, 11) die beiden Zahnradhälften (10, 11) durch das zumindest eine verformbare Element (17, 17a bis 17c) in Umlaufrichtung in einem Winkel zwischen 1° und 5° gegeneinander verdreht angeordnet sind.
  13. Vorrichtung (1) zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils (2) eines Fahrzeugs, mit einer Zahnradvorrichtung (3), welche mit dem Bauteil (2) gekoppelt ist, wobei ein Zahnrad (4) der Zahnradvorrichtung (3) in eine gezahnte Struktur (5) des Bauteils (2) eingreift, und das Zahnrad (4) der Zahnradvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Lenkwelle (2) des Fahrzeugs ist und der Positionswinkel der Lenkwinkel ist.
  15. Fahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14.
DE102011122341A 2011-12-23 2011-12-23 Zahnrad für eine Vorrichtung zum Erfassen eines Positionswinkels eines drehbaren Bauteils eines Fahrzeugs, Vorrichtung mit einem derartigen Zahnrad sowie Fahrzeug mit einer entsprechenden Vorrichtung Pending DE102011122341A1 (de)

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