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DE102006057022A1 - Sleeve fastening method for torque sensor, involves forming stamped indentation as part of negative contour on input and output shafts, and pressing sleeve into negative contour for locking - Google Patents

Sleeve fastening method for torque sensor, involves forming stamped indentation as part of negative contour on input and output shafts, and pressing sleeve into negative contour for locking Download PDF

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DE102006057022A1
DE102006057022A1 DE200610057022 DE102006057022A DE102006057022A1 DE 102006057022 A1 DE102006057022 A1 DE 102006057022A1 DE 200610057022 DE200610057022 DE 200610057022 DE 102006057022 A DE102006057022 A DE 102006057022A DE 102006057022 A1 DE102006057022 A1 DE 102006057022A1
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Andreas Reichert
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The method involves connecting input and output shafts (12, 14) to a sleeve (28, 30) by plastic deformation. A stamped indentation (36a, 36b) is formed as a part of a negative contour (32, 34) on the input and output shafts. The sleeve is pressed into the negative contour for locking. The stamped indentation is attached at a base of the contour, which includes diagonal or rounded off edges. The sleeve is plastically deformed by a punch.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Befestigung einer Hülse auf einer Welle, insbesondere zur Befestigung je einer Hülse auf der Eingangswelle und der Ausgangswelle eines Drehmomentsensors, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Ein derartiges Verfahren ist aus der EP 1 510 284 A1 bekannt, wobei beide Wellenstümpfe eines mit einem Torsionsstab arbeitenden Drehmomentsensors an ihrem Umfang jeweils mindestens ein zahnförmig oder trapezförmig vorspringendes Profil aufweisen, auf das je eine Kodierhülse aufgepresst wird. Diese Hülsen sitzen nach dem Aufschieben auf die Verzahnung im Wesentlichen unverdrehbar auf den Wellenstümpfen fest und werden zur Kenntlichmachung der Verdrehung der beiden Wellenstümpfe gegeneinander nachträglich mit einer Kodierung versehen. Für die Befestigung vorgefertigter Kodierringe ist dieses Verfahren ungeeignet, weil die Kodierringe nach dem Aufschieben bereits drehfest auf der Verzahnung sitzen und eine Feinjustierung der Kodierung der beiden Ringe zueinander nicht mehr möglich ist. Das bei diesem Verfahren nachträglich durchgeführte Einpressen der Kodierringe zwischen jeweils zwei Zahnkränzen auf jedem Wellenstumpf dient zur Sicherung der Kodierringe gegen eine Verschiebung in axialer Richtung.The invention is based on a method for fastening a sleeve on a shaft, in particular for securing each sleeve on the input shaft and the output shaft of a torque sensor, according to the preamble of the independent claim. Such a method is known from EP 1 510 284 A1 Both shaft stumps of a torque sensor operating with a torsion bar have at least one tooth-shaped or trapezoidal projecting profile on their circumference, onto each of which a coding sleeve is pressed. These sleeves are sitting after sliding on the teeth substantially non-rotatably on the stub shaft and are provided to identify the rotation of the two stub shafts against each other subsequently with a coding. For the attachment of prefabricated Codierringe this method is unsuitable because the Kodierringe after pushing already sit rotationally fixed on the teeth and a fine adjustment of the coding of the two rings to each other is no longer possible. The subsequently performed in this method pressing the coding rings between each two sprockets on each stub shaft is used to secure the coding against displacement in the axial direction.

Aus der DE 101 26 791 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Befestigung einer Messeinrichtung für die Erfassung eines Relativmomentes zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle eines Lenksystems bekannt, bei dem ein zylindrischer Blechring durch Verformelemente in mehrere diskrete, räumlich voneinander getrennte, vorzugsweise als Bohrungen ausgeführte Vertiefungen, eingepresst wird zur Sicherung des Blechrings auf der Welle. Hierbei ist eine sehr exakte Positionierung und Justierung der Verformelemente gegenüber den Bohrungen erforderlich, da andernfalls durch Achsabweichungen zwischen den Bohrungen und dem Stempel ein erhöhter Verschleiß an den Verformwerkzeugen auftritt und zusätzlich Rissbildungen in der Hülse auftreten können. Außerdem können Vertiefungen dieser Art, zum Beispiel Bohrungen, nicht in einem kontinuierlichen Drehverfahren hergestellt werden, wodurch zusätzliche Fertigungskosten entstehen.From the DE 101 26 791 A1 Another method for mounting a measuring device for detecting a relative moment between an input shaft and an output shaft of a steering system is known in which a cylindrical sheet metal ring is pressed by deformation elements in a plurality of discrete, spatially separate, preferably designed as holes depressions, to secure the sheet metal ring on the wave. In this case, a very precise positioning and adjustment of the deformation elements relative to the holes is required because otherwise by axial deviations between the holes and the punch increased wear on the Verformwerkzeugen occurs and in addition cracking can occur in the sleeve. Moreover, wells of this type, for example, bores, can not be produced in a continuous turning process, which results in additional manufacturing costs.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat gegenüber dem geschilderten Stand der Technik den Vorteil, dass durch die Ausbildung einer Prägung als Teil einer negativen Kontur an der Welle die Möglichkeit geschaffen wird, die Hülse vor der endgültigen Befestigung auf der Welle noch zu verschieben und exakt zu justieren, bevor der zugehörige Abschnitt der Hülse in die Kontur eingepresst wird. Vorzugsweise ist hierbei die Prägung in einer umlaufenden Einpressnut in der Welle angebracht, so dass einerseits die Grundform der Kontur mit einem Standard-Drehverfahren hergestellt werden kann und die anschließende Prägung, vorzugsweise als zahnförmige Rändelung, in der Nut erfolgt. Das beim Prägen nach außen verdrängte Material ragt dabei nicht über die Oberfläche der Welle hinaus, so dass die Hülse auf der Welle bis zur abschließenden Einpressung in die Kontur verschiebbar und justierbar bleibt. Wenn hierbei der Einpressvorgang bis zum Boden der Kontur erfolgt, so wird die vorzugsweise zahnförmige Prägung zweckmäßigerweise am Boden der Kontur angebracht. Ein vorteilhafte Alternative bei der Ausgestaltung der Kontur besteht darin, als negative Kontur eine Nut vorzusehen, welche sich nach außen erweitert und im Bereich der abgeschrägten oder nach außen gekrümmten Ränder eine vorzugsweise zahnförmige Prägung aufweist, wodurch die notwendige Einpresstiefe der Hülse in die Kontur verringert werden kann. Das Einpressen der Hülse erfolgt hierbei zweckmäßigerweise durch eine plastische Verformung durch Rollen oder durch Eindrücken mit einem oder mehreren StempelnThe inventive method with the characteristics of the independent Claim has opposite The described prior art has the advantage that by the Training an imprint created as part of a negative contour on the shaft the possibility will, the sleeve before the final Still to move the attachment on the shaft and to adjust it exactly before the associated one Section of the sleeve is pressed into the contour. Preferably, in this case, the embossing in a circumferential grooved groove mounted in the shaft, so that on the one hand the basic shape of the contour is made using a standard turning process can be and the subsequent embossing, preferably as a tooth-shaped knurling done in the groove. The embossing outwardly displaced material does not protrude over it the surface out of the shaft, leaving the sleeve on the wave until the final Pressing into the contour remains displaceable and remains adjustable. If In this case, the pressing in to the bottom of the contour takes place, so is the preferably tooth-shaped Embossing expediently attached to the bottom of the contour. An advantageous alternative the configuration of the contour is a negative contour Provide groove, which expands outward and in the area the beveled or to the outside curved margins a preferably tooth-shaped embossing having, whereby the necessary Einpresstiefe of the sleeve in the Contour can be reduced. The pressing of the sleeve takes place this expediently by a plastic deformation by rolling or by pressing with one or more stamps

Insbesondere bei einer Ausgestaltung der Welle als Hohlwelle, wie sie bei einem Drehmomentsensor mit einem Torsionselement zwischen zwei Wellenstümpfen verwendet wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Kontur zum Einpressen der Hülse in einen auf der Welle angebrachten Wulst eingeformt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine ausreichende Wandstärke für die negative Kontur zur Verfügung steht, ohne dass die Festigkeit der Welle in diesem Bereich geschwächt wird.Especially in an embodiment of the shaft as a hollow shaft, as in a Torque sensor used with a torsion element between two stub shafts it has proven to be appropriate when the contour for pressing the sleeve into one on the shaft attached bead is formed. This will ensure that a sufficient wall thickness for the negative contour available stands without weakening the strength of the shaft in this area.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine zur Ausbildung eines Drehmomentsensors geteilte Hohlwelle mit je einer auf einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle befestigten Hülse.The Figure shows a section through a for forming a torque sensor split hollow shaft, each with one on an input shaft and an output shaft attached sleeve.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

In der Figur ist mit 10 ein Drehmomentsensor bezeichnet, wie er beispielsweise zur Erfassung des Lenkmomentes in die Lenksäule eines Kraftfahrzeuges integriert ist. Hierzu ist die Welle in eine Eingangswelle 12 und eine Ausgangswelle 14 unterteilt, zwischen denen eine Sensoranordnung 16 mit einer magnetischen Gebereinheit 18 und einer Fluxringeinheit 20 angeordnet ist zur Erfassung der Veränderung des magnetischen Flusses durch einen Sensor 19 bei einer Verdrehung der beiden Wellenteile gegeneinander. Weiterhin ist zwischen die Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 ein Lager 22 eingefügt sowie eine Klauenkupplung 24, welche den Verdrehwinkel zwischen den beiden Wellenteilen begrenzt. Das an der Eingangswelle 12 anliegende Drehmoment wird dabei bis zum Erreichen des durch die Klauenkupplung 24 begrenzten Verdrehwinkels von beispielsweise von +/– 6° durch einen Torsionsstab 26 übertragen, welcher mit beiden Wellenteilen 12 und 14 fest verbunden ist. Eine derartige Anordnung ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2005 011 196 detailliert beschrieben, auf welche hinsichtlich der Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes Bezug genommen wird.In the figure is with 10 a torque sensor, as it is integrated, for example, for detecting the steering torque in the steering column of a motor vehicle. For this purpose, the shaft is in an input shaft 12 and an output shaft 14 divided, between which a sensor arrangement 16 with a magnetic encoder unit 18 and a flux ring Ness 20 is arranged to detect the change in the magnetic flux through a sensor 19 at a rotation of the two shaft parts against each other. Furthermore, between the input shaft 12 and the output shaft 14 a warehouse 22 inserted as well as a dog clutch 24 , which limits the angle of rotation between the two shaft parts. That at the input shaft 12 applied torque is thereby reaching the through the dog clutch 24 limited angle of rotation of, for example, +/- 6 ° by a torsion bar 26 transferred, which with both shaft parts 12 and 14 is firmly connected. Such an arrangement is basically known and, for example, in the patent application DE 10 2005 011 196 described in detail, which is referred to in the embodiment of the subject of the application.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur dauerhaften und räumlich exakten Befestigung einer Hülse 28 auf der Eingangswelle 12, beziehungsweise einer Hülse 30 auf der Ausgangswelle 14. Die Wellen 12 und 14 weisen jeweils im Bereich der Hülsen 28 und 30 eine negative Kontur in Form von umlaufenden Einpressnuten 32, 34 auf, in die zusätzlich jeweils eine Prägung 36, vorzugsweise in Gestalt einer zahnförmigen Rändelung eingearbeitet ist. Eine Prägung kann gegebenenfalls auch nachträglich in die Nuten 32, 34 oder in eine andere negative Kontur eingeformt werden durch verstärkten Einpressdruck eines Stempels 38, wobei die Kontur 32 und/oder 34 insbesondere am Boden beim Einpressen der Hülse 28, 30 verformt wird.The inventive method is used for permanent and spatially accurate attachment of a sleeve 28 on the input shaft 12 , or a sleeve 30 on the output shaft 14 , The waves 12 and 14 each in the area of the sleeves 28 and 30 a negative contour in the form of circumferential Einpressnuten 32 . 34 on, in addition to each a coinage 36 , is preferably incorporated in the form of a tooth-shaped knurling. An embossing may possibly also subsequently in the grooves 32 . 34 or in another negative contour are formed by increased pressure of a punch 38 , where the contour 32 and or 34 especially on the ground when pressing the sleeve 28 . 30 is deformed.

Die Prägung kann wahlweise als sägezahnartige, rippenförmige oder andersartig gestaltete Verformung am Boden der Einpressnut verlaufen, wie dies bei der Bezugsziffer 36a an der Eingangswelle 12 dargestellt ist. Es kann jedoch zusätzlich oder alternativ auch eine Prägung 36b im Bereich der seitlichen Nutränder vorgesehen werden, wie dies beispielhaft an der Ausgangswelle 14 dargestellt ist. Die Prägung 36b an den Nuträndern erfordert eine geringere Einpresstiefe der Hülsen 28 oder 30 als die Prägung 36a am Nutgrund. Die Ränder der Einpressnuten 32 und 34 können trapezförmig oder ballig gestaltet sein. Gallige Nutränder sind in der Einpressnut 32 bei der Bezugsziffer 33 gestrichelt dargestellt.The embossing may optionally be in the form of a sawtooth, rib-shaped or differently shaped deformation at the bottom of the press-in groove, as in the reference numeral 36a at the input shaft 12 is shown. However, it may additionally or alternatively also an embossing 36b be provided in the region of the lateral groove edges, as exemplified on the output shaft 14 is shown. The imprint 36b at the groove edges requires a lower press-in depth of the sleeves 28 or 30 as the coinage 36a at the bottom of the groove. The edges of the press-in grooves 32 and 34 may be trapezoidal or spherical. Gallic groove edges are in the press-in groove 32 at the reference number 33 shown in dashed lines.

Das Einpressen der Hülsen 28, 30 in die Nuten 32, 34 erfolgt beim Ausführungsbeispiel durch plastische Verformung der Hülsen in Nutrichtung mittels eines rollenartigen Stempels 38, welcher in einem kontinuierlichen Arbeitsgang die Hülsen 28, 30 entlang des Umfangs der Wellen 12 und 14 in die Nuten 32 und 34 einpresst und hierbei bleibend verformt. Alternativ können ein oder mehrere, radial arbeitende Stempel 38 zum Einpressen der Hülsen 28, 30 verwendet werden.The pressing in of the sleeves 28 . 30 into the grooves 32 . 34 takes place in the embodiment by plastic deformation of the sleeves in the groove direction by means of a roller-like punch 38 , which in a continuous operation, the sleeves 28 . 30 along the circumference of the waves 12 and 14 into the grooves 32 and 34 pressed in and thereby permanently deformed. Alternatively, one or more radial punches may be used 38 for pressing in the sleeves 28 . 30 be used.

Um eine Schwächung der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 im Bereich der Einpressnuten 32 und 34 zu vermeiden ist auf die Wellen 12 und 14 im Bereich der Nuten 32 und 34 jeweils ein Wulst 40, 42 aufgebracht, welcher einteilig mit den Wellen 12 und 14 ausgebildet ist. Die negative Gestaltung der Konturen mit den Nuten 32 und 34 sowie den Prägungen 36 ermöglicht es, dass die Hülsen 28 und 30 nach dem Aufschieben auf die Wellen 12 und 14 noch in eine vorgegebene Lage als Nullstellung exakt zueinander ausgerichtet werden können, bevor die endgültige Fixierung der Hülsen 28 und 30 auf den Wellenteilen 12 und 14 erfolgt. Auf diese Weise wird einerseits noch eine Justierung der Hülsen nach der Vormontage ermöglicht und andererseits durch die Gestaltung der Einpressnuten 32 und 34 mit den Prägungen 36 eine sichere Arretierung der Hülsen 28 und 30 sowohl in Umfangsrichtung wie auch in Achsrichtung der Anordnung gewährleistet.To weaken the input shaft 12 and the output shaft 14 in the area of the press-in grooves 32 and 34 to avoid is the waves 12 and 14 in the area of the grooves 32 and 34 one bead each 40 . 42 applied, which is integral with the waves 12 and 14 is trained. The negative design of the contours with the grooves 32 and 34 as well as the imprints 36 allows the sleeves 28 and 30 after pushing on the waves 12 and 14 can still be aligned exactly in a predetermined position as a zero position to each other before the final fixation of the sleeves 28 and 30 on the shaft parts 12 and 14 he follows. In this way, an adjustment of the sleeves after pre-assembly is still possible on the one hand and on the other hand by the design of the Einpressnuten 32 and 34 with the imprints 36 a secure locking of the sleeves 28 and 30 ensured both in the circumferential direction and in the axial direction of the arrangement.

Claims (8)

Verfahren zur Befestigung einer Hülse (28, 30) auf einer Welle (12, 14), insbesondere zur Befestigung je einer Hülse (12, 14) auf der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) eines Drehmomentsensors (10), wobei die Welle eine Kontur aufweist zur Verbindung mit der Hülse durch plastische Verformung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prägung (36a, b) als Teil einer negativen Kontur (32, 34; 36) an der Welle (12, 14) ausgebildet ist und die Hülse (28, 30) zur Arretierung in die Kontur (32, 34; 36) eingepresst wird.Method for fixing a sleeve ( 28 . 30 ) on a wave ( 12 . 14 ), in particular for attachment of a sleeve ( 12 . 14 ) on the input shaft ( 12 ) and the output shaft ( 14 ) of a torque sensor ( 10 ), wherein the shaft has a contour for connection to the sleeve by plastic deformation, characterized in that an embossing ( 36a , b) as part of a negative contour ( 32 . 34 ; 36 ) on the shaft ( 12 . 14 ) is formed and the sleeve ( 28 . 30 ) for locking in the contour ( 32 . 34 ; 36 ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (36a, b) in einer umlaufenden Einpressnut (32, 34) in der Welle (12, 14) angebracht wird.Method according to claim 1, characterized in that the embossing ( 36a , b) in a circumferential press-in groove ( 32 . 34 ) in the wave ( 12 . 14 ) is attached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (36a) am Boden der Kontur (32) angebracht und die Hülse (28) in die Kontur (32, 36a) eingepresst wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the embossing ( 36a ) at the bottom of the contour ( 32 ) and the sleeve ( 28 ) into the contour ( 32 . 36a ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (32) schräge oder abgerundete Ränder mit einer Prägung (36b) im Bereich der Ränder aufweist und die Hülse (30) zumindest im Bereich der Ränder in die Kontur (32, 36b) eingepresst wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the contour ( 32 ) oblique or rounded edges with an embossing ( 36b ) in the region of the edges and the sleeve ( 30 ) at least in the region of the edges in the contour ( 32 . 36b ) is pressed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28, 30) durch wenigstens einen Stempel (38) plastisch verformt und dabei eine Prägung in der Kontur (32, 34; 36) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve ( 28 . 30 ) by at least one stamp ( 38 ) plastically deformed and thereby an embossing in the contour ( 32 . 34 ; 36 ) is produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28, 30) durch Rollen (38) plastisch verformt und dabei in die Kontur (32, 34; 36) eingedrückt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve ( 28 . 30 ) by rolling ( 38 ) plastically deformed and there into the contour ( 32 . 34 ; 36 ) is pressed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (32, 34; 36) in einen Wulst (40, 42) auf der Welle (12, 14) eingeformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the contour ( 32 . 34 ; 36 ) in a bead ( 40 . 42 ) on the shaft ( 12 . 14 ) is formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung (36a, b) als zahnförmige Rändelung ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing ( 36a , b) is formed as a tooth-shaped knurling.
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