DE10027095A1 - Drehmomentdetektoranordnung - Google Patents

Abstract

Die Dicke eines Jochs und von magnetischen Elementen in einer Drehmomentdetektoranordnung beträgt nicht mehr als das Doppelte einer Eindringtiefe delta, die mit folgender Formel berechnet wird: DOLLAR F1 wobei rho der spezifische Widerstand der magnetischen Elemente ist, F die Frequenz des Magnetfeldes, mus die spezifische Permeabilität der magnetischen Elemente, und mu¶0¶ die Vakuumpermeabilität.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentdetektoranordnung zur berührungslosen Detektierung eines Drehmoments, wenn eine externe Kraft auf eine Drehwelle einwirkt, beispielsweise einen Lenkservomechanismus eines Kraftfahrzeugs.

Bei einem Kraftfahrzeuglenkservomechanismus ist es erforderlich, die Größe des Drehmoments zu detektieren, das an ein Lenkrad angelegt wird, um die Größe der erforderlichen Servounterstützung festzulegen. Drehmomentdetektoranordnungen für diesen Zweck wurden beispielsweise im offengelegten japanischen Patent Nr. 6-174569 beschrieben. Die Konstruktion dieses Gerätes wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert.

Diese Drehmomentdetektoranordnung weist ein Gehäuse 4 auf, eine Torsionsstange 3, die auf einer zentralen Achse einer ersten Welle 1 angebracht ist, die an einem (nicht gezeigten) Lenkrad angebracht ist, und einer zweiten Welle 2, die an einem Ritzel eines (nicht gezeigten) Lenkmechanismus angebracht ist, wobei die Torsionsstange 3 eine elastisches Teil ist, welches so die erste und die zweite Welle verbindet, dass sie in Umfangsrichtung elastisch ist (in der Torsionsrichtung), ein Lager 5, das zwischen dem Gehäuse 4 und der ersten Welle 1 angeordnet ist, wobei das Lager 5 die erste Welle 1 drehbar haltert, eine erste Muffe 14a, die aus einem unmagnetischen Körper besteht, der an der ersten Welle 1 befestigt ist, eine zweite Muffe 14b, die aus einem unmagnetischen Körper besteht, der an der zweiten Welle 2 befestigt ist, ein erstes magnetisches Element 11 und ein zweites magnetisches Element 12, die aus einem weichmagnetischen Material bestehen, das an der ersten Muffe 14a befestigt ist, und ein drittes magnetisches Element 13, das aus weichmagnetischem Material besteht, das an der zweiten Muffe 14b befestigt ist. Gegenüberliegend dem zweiten magnetischen Element 12 sind Zähne 11a in dem ersten magnetischen Element 11 vorgesehen. Zähne 12a und 13a sind einander gegenüberliegend in dem zweiten magnetischen Element 12 und dem dritten magnetischen Element 13 vorgesehen.

Die Drehmomentdetektoranordnung weist weiterhin eine erste Spule 21a auf, die sich um das erste magnetische Element 11 und das zweite magnetische Element 12 herum erstreckt, ein erstes Joch 22a, das so an dem Gehäuse 4 befestigt ist, dass es die Außenseite der ersten Spule 21a umgibt, wobei das erste Joch 22a mit einem inneren Flansch versehen ist, eine zweite Spule 21b, die so angeordnet ist, dass sie sich um das zweite magnetische Element 12 und das dritte magnetische Element 13 herum erstreckt, und ein zweites Joch 22b, das an dem Gehäuse 4 so befestigt ist, dass es die Außenseite der zweiten Spule 21b umgibt, wobei das zweite Joch 22b einen inneren Flansch aufweist.

Um die Baufestigkeit aufrecht zu erhalten werden das erste bis dritte magnetische Element 11 bis 13, das erste Joch 22a und das zweite Joch 22b aus einem magnetischen Metallkörper hergestellt, der eine Dicke von 1 mm bis 2 mm aufweist, oder aus Ferrit mit einer Dicke von 3 mm bis 5 mm. Wenn Ferrit verwendet wird, das eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, ergeben sich derartige magnetische Eigenschaften, dass eine äußerst empfindliche Frequenzantwort für hohe Frequenzen erzielt werden kann, jedoch ist Ferrit beim Einsatz in durch Massenproduktion hergestellten Gegenständen schwierig zu verwenden, da Ferrit extrem spröde und teuer ist.

Als nächstes wird der Betriebsablauf bei der voranstehend geschilderten Drehmomentdetektoranordnung erläutert. Wenn ein Drehmoment von dem Lenkrad auf die erste Welle 1 einwirkt, tritt eine Torsionsverformung in der Torsionsstange 3 auf, und tritt eine relative Winkelscherung in Umfangsrichtung zwischen der ersten Welle 1 und der zweiten Welle 2 auf. Daher ergibt sich eine Relativverschiebung in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten magnetischen Element 12, das an der ersten Welle mit Hilfe der ersten Muffe 14a befestigt ist, und dem dritten magnetischen Element 13, das mit Hilfe der zweiten Muffe 14b befestigt ist, wodurch die gegenüberliegende Oberfläche zwischen den Zähnen 12a des zweiten magnetischen Elements 12 und den Zähnen 13a des dritten magnetischen Elements 13 geändert wird. Ein Magnetfluss wird in der zweiten Spule 21b infolge des Durchgangs eines Treiberwechselstroms erzeugt, und der Magnetfluss geht durch eine magnetische Schaltung hindurch, die durch das zweite Joch 22b, das zweite magnetische Element 12 und das dritte magnetische Element 13 gebildet wird. Wenn die gegenüberliegende Fläche zwischen den Zähnen 12a und den Zähnen 13a, die einen magnetischen Durchgangsweg bildet, geändert wird, ändert sich der magnetische Widerstand der magnetischen Schaltung, wodurch die Induktivität der zweiten Spule 21b geändert wird. Das Drehmoment wird dadurch gehalten, dass diese Änderung der Induktivität unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Detektorschaltung detektiert wird.

Da die zweite Spule 21b die Erzeugung von Wirbelströmen in den magnetischen Elementen und den Jochen gestattet, wird die Induktivität der zweiten Spule 21b im Vergleich zu einem hypothetischen Fall verringert, in welchem ideale magnetische Elemente und Joche verwendet werden, die keine Wirbelströme hervorrufen. Wenn die magnetische Permeabilität der magnetischen Elemente und des Jochs konstant ist, dann ist das Ausmaß der Verringerung der Induktivität desto größer, je niedriger der Widerstand ist. Da der spezifische Widerstand metallischer Materialien bei hohen Temperaturen höher ist, mit Ausnahme spezieller Fälle, sinkt der spezifische Widerstand bei niedrigeren Temperaturen ab, und nimmt der Einfluss von Wirbelströmen zu. Da das Ausmaß des Einflusses von Wirbelströmen temperaturabhängig ist, ist daher eine Temperaturkompensation erforderlich, wenn die Anordnung unter Umgebungsbedingungen eingesetzt wird, bei denen Temperaturschwankungen auftreten.

Da das erste magnetische Element 11 und das zweite magnetische Element 12 beide an der ersten Welle 1 mit Hilfe der ersten Muffe 14a befestigt sind, ändert sich die relative Winkelscherung zwischen dem ersten magnetischen Element 11 und dem zweiten magnetischen Element 12 nicht, selbst wenn ein Drehmoment einwirkt, und ändert sich die Induktivität der ersten Spule 21a nicht, die um eine mittlere Position zwischen dem ersten magnetischen Element 11 und dem zweiten magnetischen Element 12 herum angeordnet ist. Da die Induktivität der ersten Spule 21a durch Temperaturänderungen ebenso wie bei der zweiten Spule 21b geändert wird, ist es allerdings möglich, ein Ausgangssignal zu erhalten, das nicht durch die Temperatur beeinflusst wird, und nur in Beziehung zum Drehmoment steht, nämlich durch Detektieren der Differenz der Induktivität zwischen der ersten Spule 21a und der zweiten Spule 21b.

Die Spannung, die in der zweiten Spule 21b infolge des Durchgangs des Treiberwechselstroms durch die zweite Spule 21b erzeugt wird, ist eine Wechselspannung, die mit der Frequenz des Treiberstroms synchronisiert ist, und da das Ausgangssignal von der Drehmomentdetektoranordnung zu einem AC/DC-Wandler in Form in einer Gleichspannung oder eines Gleichstroms proportional zum Drehmoment vorliegen muss, ist eine Tiefpassfilter dazu erforderlich, Brumm zu entfernen, der mit der Frequenz des Treiberwechselstroms synchronisiert ist, und das Ausgangssignal als glatten Gleichstrom auszubilden. Da die Treiberfrequenz der zweiten Spule 21b im Bereich einiger weniger kHz liegt, muss die Zeitkonstante dieses Tiefpassfilters geringer als einige wenige hundert kHz sein. Daher ist es nicht möglich, das Reaktionsvermögen auf das abgegebene Drehmoment über einige wenige Hundert Hz hinaus zu erhöhen, also die Zeitkonstante des Tiefpassfilters.

Seit einigen Jahren wird bei Drehmomentdetektoranordnungen, um das Reaktionsvermögen in Kraftfahrzeug-Lenkservomechanismen zu erhöhen, ein Reaktionsvermögen von einigen kHz gefordert, also eine Größenordnung schneller als beim Stand der Technik. Um diese Anforderung zu erfüllen war es erforderlich, die Frequenz des Treiberstroms um eine Größenordnung zu erhöhen, auf zwischen einigen zehn kHz und 100 kHz.

Wenn die Frequenz des Treiberstroms in einer herkömmlichen Drehmomentdetektoranordnung erhöht wird, werden allerdings die Induktivität der zweiten Spule 21b und die Empfindlichkeit der Induktivität auf das Drehmoment verringert, infolge des Einflusses von Wirbelströmen, und aus diesem Grund ergab sich das Problem, dass das Reaktionsvermögen nicht erhöht werden konnte. Infolge schlechter Temperatureigenschaften und Änderungen, die infolge von Wirbelströmen auftraten, bestand ein weiteres Problem darin, dass es schwierig war, beim Betrieb bei niedrigen Temperaturen eine vollständige Temperaturkompensation zu erzielen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die voranstehend geschilderten Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Drehmomentdetektoranordnung, welche ein hohes Reaktionsvermögen und bessere Temperatureigenschaften aufweist.

Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt, bei welcher die Dicke eines Jochs und von magnetischen Elementen nicht größer sind als das Doppelte einer Eindringtiefe δ, die aus folgender Formel berechnet wird:

δ = √(2ρ/(2π . F . µs . µ₀))

wobei ρ der spezifische Widerstand der magnetischen Elemente ist, F die Frequenz des Magnetfeldes, µs die spezifische Permeabilität der magnetischen Elemente, und µ₀, die Vakuumpermeabilität.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt, bei welcher ein Joch in eine Anzahl von Bauelementen in Umfangsrichtung unterteilt ist, und die Bauelemente elektrisch gegeneinander in Abschnitten isoliert sind, durch welche der Magnetfluss hindurchgeht, der von einer Spule erzeugt wird.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt, bei welcher magnetische Elemente in einer Anzahl von Bauteilen in Umfangsrichtung unterteilt sind, wobei die Bauteile elektrisch gegeneinander in Abschnitten isoliert sind, durch welche der Magnetfluss hindurchgeht, der von einer Spule erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. In den Zeichnungen werden gleiche oder entsprechende Teile wie bei dem herkömmlichen Beispiel gemäß Fig. 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilvorderquerschnittsansicht einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Teilvorderquerschnittsansicht einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt, betrachtet aus der Richtung des Pfeils A in Fig. 2 aus;

Fig. 4 einen Querschnitt, betrachtet von der Richtung des Pfeils B in Fig. 2 aus;

Fig. 5 ein Diagramm mit einer Darstellung tatsächlicher Messungen, in welchem die Frequenzeigenschaften der Drehmomentempfindlichkeit der Induktivität von Spulen dargestellt sind;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 eine Teilvorderquerschnittsansicht einer herkömmlichen Drehmomentdetektoranordnung.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Teilvorderquerschnittsansicht einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.

Diese Drehmomentdetektoranordnung weist ein Gehäuse 4 auf, eine Torsionsstange 3, die auf einer zentralen Achse einer ersten Welle 1 angeordnet ist, die an einem (nicht gezeigten) Lenkrad angebracht ist, und einer zweiten Welle 2, die an einem Ritzel eines (nicht gezeigten) Lenkmechanismus angebracht ist, wobei die Torsionsstange 3 als elastisches Teil ausgebildet ist, welches die erste Welle und die zweite Welle so verbindet, dass es in Umfangsrichtung elastisch ist (der Torsionsrichtung), ein Lager 5, das zwischen dem Gehäuse 4 und der ersten Welle 1 angeordnet ist, wobei das Lager 5 die erste Welle 1 drehbeweglich haltert, eine erste zylindrische magnetische Abschirmung 15a aus Kupfer, die an der ersten Welle 1 angebracht ist, eine zylindrische zweite magnetische Abschirmung 15b aus Kupfer, die an der zweiten Welle 2 angebracht ist, eine zylindrische erste Harzmuffe 14a, die einen unmagnetischen Körper darstellt, der an einem Außenumfang der ersten magnetischen Abschirmung 15a befestigt ist, eine zweite zylindrische Harzmuffe 14b, die einen unmagnetischen Körper darstellt, der an einem Außenumfang der zweiten magnetischen Abschirmung 15b befestigt ist, ein erstes magnetisches Element 11 und ein zweites magnetisches Element 12, die aus einem amorphen Metall auf Kobaltbasis bestehen, das eine Dicke von 20 µm aufweist, und an der ersten Muffe 14a befestigt ist, und ein drittes magnetisches Element 13, das ebenfalls aus einem amorphen Metall besteht, und an der zweiten Muffe 14b befestigt ist. Zähne 11a sind in dem ersten magnetischen Element 11 gegenüberliegend dem zweiten magnetischen Element 12 angeordnet. Zähne 12a und 13a sind in dem zweiten magnetischen Element 12 bzw. dem dritten magnetischen Element 13 einander gegenüberliegend vorgesehen. Weiterhin sind in der Figur Spalte dargestellt, um zwischen dem ersten magnetischen Element 11 und der ersten Muffe 14a zu unterscheiden, und dem zweiten magnetischen Element 12 und der ersten Muffe 14a, und um zwischen dem dritten magnetischen Element 13 und der zweiten Muffe 14b zu unterscheiden, wobei diese Teile in der Realität allerdings in enger Berührung stehen.

Diese Drehmomentdetektoranordnung weist weiterhin erste und zweite Harzspulenkörper 23a und 23b auf, die um eine Position zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element 11 und 12 herum bzw. um eine Position zwischen den zweiten und dritten magnetischen Element 12 und 13 herum angeordnet sind, eine erste und eine zweite Spule 21a und 21b, die jeweils auf einen der Spulenkörper gewickelt sind, torusförmige Joche 22a bis 22c, die aus amorphen Metall bestehen, und um den Umfang einer Seitenoberfläche des ersten Spulenkörpers 23a und des zweiten Spulenkörpers 23b herum angeordnet sind, ein zylindrisches Joch 22d, das aus amorphen Metall besteht, und an Randoberflächen der Joche 22a bis 22c befestigt ist, wobei das zylindrische Joch 22d die Joche 22a bis 22c abdeckt, und eine zylindrische dritte Harzmuffe 24, bei welcher das Joch 22d an ihrer Innenwand befestigt ist, und ihre Außenwand an dem Gehäuse 4 befestigt ist. Die Joche 22a bis 22d und die magnetischen Elemente 11 bis 13 bestehen aus amorphen Metall mit derselben Dicke von 20 µm.

Nunmehr ist der Betriebsablauf bei der Drehmomentdetektoranordnung mit dem voranstehend geschilderten Aufbau erläutert. Der grundlegende Betriebsablauf ist exakt ebenso wie bei den herkömmlichen Beispiel. Wenn ein Drehmoment von dem Lenkrad an die erste Welle 1 angelegt wird, tritt eine Torsionsverformung in der Torsionsstange 3 auf, was zu einer relativen Winkelscherung in Umfangsrichtung zwischen der ersten Welle 1 und der zweiten Welle 2 führt. Dann tritt eine Relativverschiebung in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten magnetischen Element 12, das an der ersten Welle mit Hilfe der magnetischen Abschirmung 15a und der ersten Muffe 14a befestigt ist, und dem dritten magnetischen Element 13 auf, das mit Hilfe der magnetischen Abschirmung 15b und der zweiten Muffe 14b befestigt ist, wodurch die Fläche der gegenüberliegenden Oberflächen zwischen den Zähnen 12a des zweiten magnetischen Elements 12 und den Zähnen 13a des dritten magnetischen Elements 13 geändert wird.

Ein Magnetfluss wird in der zweiten Spule 21b durch den Durchgang eines Treiberwechselstroms erzeugt, und der Magnetfluss geht durch eine magnetische Schaltung hindurch, die durch das Joch 22b, das Joch 22d, das Joch 22c, das zweite magnetische Element 12 und das dritte magnetische Element 13 gebildet wird. Wenn die Fläche der gegenüberliegenden Oberflächen zwischen den Zähnen 12a und den Zähnen 13a, die einen magnetischen Durchgangsweg bildet, geändert wird, ändert sich der magnetische Widerstand der magnetischen Schaltung, wodurch die Induktivität der zweiten Spule 21b geändert wird. Das Drehmoment wird dadurch erhalten, dass diese Induktivitätsänderung unter Verwendung einer Detektorschaltung (nicht gezeigt) detektiert wird.

Obwohl der Einfluss auf die Induktivität der zweiten Spule 21b wesentlich kleiner ist als bei der herkömmlichen Drehmomentdetektoranordnung, ist es infolge der Tatsache, dass sich die Induktivität in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, erforderlich, eine Temperaturkompensation vorzusehen, wenn eine hohe Genauigkeit gefordert wird. Da das erste magnetische Element 11 und das zweite magnetische Element 12 beide an der ersten Welle 1 mit Hilfe der ersten Muffe 14a und der magnetischen Abschirmung 15a befestigt sind, ändert sich die relative Winkelscherung zwischen dem ersten magnetischen Element 11 und dem zweiten magnetischen Element 12 nicht, selbst wenn ein Drehmoment einwirkt, und ändert sich die Induktivität der ersten Spule 21a nicht, die um einen mittleren Ort zwischen dem ersten magnetischen Element 11 und dem zweiten magnetischen Element 12 herum angeordnet ist. Da die Induktivität der ersten Spule 21a durch Temperaturänderung geändert wird, auf gleiche Weise wie bei der zweiten Spule 21b, ist es möglich, ein Ausgangssignal zu erhalten, das durch die Temperatur nicht beeinflusst wird, und nur in Beziehung zum Drehmoment steht, und zwar durch Detektieren der Differenz der Induktivität zwischen der ersten Spule 21a und der zweiten Spule 21b. Da die grundlegenden Temperatureigenschaften jeder der Spulen besser sind als bei der herkömmlichen Drehmomentdetektoranordnung ist es möglich, eine exaktere Temperaturkompensation zu erzielen.

Wenn ein hoch frequentes magnetisches Wechselfeld an einem magnetischen Körper angelegt wird, geht im allgemeinen der Magnetfluss nur durch die Oberfläche des magnetischen Körpers hindurch. Die Dicke des Abschnitts, durch welchen der Magnetfluss hindurchgeht, ist als Eindringtiefe δ bekannt, und ergibt sich bekanntlich aus folgender Formel:

δ = √(2ρ/(2π . F . µs . µ₀))

wobei ρ der spezifische Widerstand des magnetischen Körpers ist, F die Frequenz des Magnetfeldes, µs die spezifische Permeabilität des magnetischen Körpers, und µ₀ die Vakuumpermeabilität.

An einem Punkt, an welchem die Tiefe von der Oberfläche des magnetischen Körpers aus in der Nähe der Eindringtiefe δ liegt, tritt ein starker Wirbelstrom in einer Richtung auf, welche das magnetische Wechselfeld ausgleicht, und reicht das Magnetfeld nicht erheblich tiefer als dieser Punkt. Wenn der magnetische Körper eine Platte ist, wird daher die effektive Fläche, durch welche der Magnetfluss hindurchgeht, durch den Einfluss des Wirbelstroms verringert, wenn die Dicke der Platte größer als 2δ ist, da der Magnetfluss von der vorderen und hinteren Oberfläche aus eindringt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Joche 22a bis 22d sowie die magnetischen Elemente 11 bis 13, welche die magnetische Schaltung bilden, aus einem amorphen Metall mit einer Dicke von 20 µm. Da die Eigenschaften dieses Materials aus amorphen Metall eine spezifische Permeabilität µs von 10.000 und einen spezifischen Widerstand ρ von 136 µΩcm aufweisen, beträgt die Eindringtiefe δ bei der Frequenz F von 100 kHz gemäß Formel (1) 19 µm. Bei dieser Ausführungsform kann der Einfluss von Wirbelströmen wesentlich verringert werden, da die Dicke des amorphen Metalls 20 µm beträgt, was ausreichend dünner ist als 2δ.

Da die magnetischen Element 11 bis 13 und die Joche 22a bis 22d gegenüber den leitfähigen Bauteilen durch die nicht leitenden Harzmuffen 14a und 14b und die Spulenkörper 23a und 23b isoliert sind, wird verhindert, dass Wirbelströme durch die leitfähigen Bauteile fließen und die Induktivität verringern.

Da die magnetischen Elemente 11 bis 13 und die Joche 22a bis 22d aus amorphen Metall bestehen, weisen sie eine hohe mechanische Festigkeit auf, und ist daher ihre Federkraft groß.

Da Kupfer-Magnetabschirmungen 15a und 15b zwischen den magnetischen Elementen 11 bis 13 und der ersten und zweiten Welle 1 bzw. 2 vorgesehen sind, ist der Anteil des Magnetflusses gering, der aus der magnetischen Schaltung ausgetreten ist, und durch die erste und zweite Welle 1 bzw. 2 fließt, und können irgendwelche negativen Auswirkungen der Temperatureigenschaften auf das Ausgangssignal verringert werden, selbst wenn kohlenstoffhaltiger Stahl, der billig ist, jedoch schlechte magnetische Eigenschaften in bezug auf die Temperatur aufweist, als das Material für die erste und zweite Welle 1 bzw. 2 verwendet wird.

Weiterhin wurde bei der vorliegenden Ausführungsform ein amorphes Metall bei den Abschnitten eingesetzt, welche die magnetische Schaltung ausbilden, jedoch kann auch jedes andere weichmagnetische Material verwendet werden. Wenn die magnetischen Materialien aus üblichem elektromagnetischem Edelstahl bestehen, und der elektromagnetische Edelstahl eine spezifische Permeabilität µs von 850 und einen spezifischen Widerstand 57 µΩcm aufweist, beträgt die Eindringtiefe δ bei einer Magnetfeldfrequenz F von 100 kHz annähernd 40 µm und beträgt der Wert für 2δ 80 µm. Wenn ein magnetisches Material mit hoher Permeabilität und höherer Leistung als elektromagnetischer Edelstahl verwendet wird, so muss, da 2δ noch kleiner ist, die Plattendicke kleiner sein als 80 µm.

Bei dieser Ausführungsform wurde ein Paar von Spulen verwendet, da eine hochgenaue Temperaturkompensation durchgeführt wird, jedoch kann die Spule 21a zur Temperaturkompensation und die umgebende magnetische Schaltung auch weggelassen werden, und kann das Drehmoment nur unter Verwendung einer Spule 21b erhalten werden. Da die Temperatureigenschaften der Spule gut sind, kann dann, wenn der Bereich der Betriebstemperaturen klein ist, oder wenn kein hohes Ausmaß an Genauigkeit benötigt wird, auf die Temperaturkompensationsspule einfach verzichtet werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde, während 2δ bei einer Treiberfrequenz von 100 kHz den Wert von 38 µm aufwies, eine Platte aus amorphen Metall mit einer Dicke von 20 µm, also annähernd der Hälfte des genannten Wertes, in den magnetischen Elementen und den Jochen eingesetzt, jedoch kann eine sogar noch dünnere Platte verwendet werden. Beispielsweise kann, unter der Verwendung des voranstehend geschilderten elektromagnetischen Edelstahls, wenn die Treiberfrequenz 3 kHz beträgt, der Wert für 2δ bei 480 µm liegen, aber eine erheblich dünnere Platte mit einer Dicke von 80 µm, als Beispiel eingesetzt wird, die Temperatureigenschaft noch weiter verbessert werden. Wenn jedoch die Plattendicke extrem verringert wird, so wird die Querschnittsfläche der magnetischen Schaltung verringert, und muss, da die Magnetisierung in Sättigung geht, wenn der Treiberstrom erhöht wird, der Treiberstrom auf einen Bereich begrenzt werden, in welchem keine Sättigung der Magnetisierung auftritt.

Ausführungsform 2

Fig. 2 ist eine Teilvorderquerschnittsansicht einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 ist ein Querschnitt bei Betrachtung aus der Richtung des Pfeils A in Fig. 2, und Fig. 4 ist ein Querschnitt, betrachtet von der Richtung des Pfeils B in Fig. 2 aus, und repräsentiert einen Fall, bei welchem Drehmoment zwischen der ersten Welle 1 und der zweiten Welle 2 in der Richtung der Pfeile C angelegt wird.

Bei dieser Drehmomentdetektoranordnung sind torusförmige Joche 22a bis 22d, die aus amorphen Metall bestehen, auf Seitenoberflächen des Spulenkörpers 23a und 23b angeordnet, und sind zylindrische Joche 22e und 22f, die aus amorphen Metall bestehen, um einen Außenumfang der Joche 22a bis 22d herum angeordnet. Die Spulen 21a und 21b, die Spulenkörper 23a und 23b, und die Joche 22a bis 22f werden an dem Gehäuse 4 mit Hilfe der Harzmuffe 24 befestigt.

Die linken Endoberflächen eines ersten und zweiten Halterungsteils 32 aus Aluminium, die einen bogenförmigen Querschnitt aufweisen, sind an einer Endoberfläche der zweiten Welle befestigt. Die ersten und zweiten Halterungsteile 32a, 32b decken eine Verlängerung der ersten Welle 1 nach links des Lagers 5a ab, und ihre Spitzen erstrecken sich bis zur rechten Seite des Joches 22a. Halterungsteile 33a bis 33d sind an einer Außenumfangsoberfläche der Verlängerung der ersten Welle 1 befestigt. Eine Ende eines magnetischen Elements 11a ist an einer Seite des Halterungsteils 32a befestigt, und das andere Ende dieses magnetischen Elements 11a ist an dem Halterungsteil 33a. Ein Ende eines magnetischen Elements 11b ist an einer Seite des Halterungsteils 32b befestigt, und das andere Ende dieses magnetischen Elements 11a ist an dem Halterungsteil 33b befestigt. Ein Ende eines magnetischen Elements 11c ist an einer Seite des Halterungsteils 32a befestigt, und das andere Ende dieses magnetischen Elements 11c ist an dem Halterungsteil 33c befestigt. Ein Ende eines magnetischen Elements 11d ist an einer Seite des Halterungsteils 32b befestigt, und das andere Ende dieses magnetischen Elements 11d ist an dem Halterungsteil 33d befestigt. Die magnetischen Elemente 11a bis 11d und die Joche 22a bis 22f bestehen aus einem amorphen Metall auf Kobaltgrundlage, das ausreichend dünner ist, als dem Doppelten der Eindringtiefe δ bei 100 kHz entspricht.

Weiterhin sind mittlere Abschnitte der magnetischen Elemente 11a bis 11d so ausgebildet, dass sie radial außerhalb der Innenrandoberflächen der torusförmigen Joche 22a bis 22d angeordnet werden, wenn die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente 11a bis 11d radial nach außen in einem maximalen Ausmaß verschoben werden, infolge eines angelegten Drehmoments.

Nunmehr wird der Betriebsablauf bei einer Drehmomentdetektoranordnung mit dem voranstehend geschilderten Aufbau erläutert. Wenn ein Drehmoment von dem Lenkrad auf die erste Welle 1 einwirkt, tritt eine Torsionsverformung in der Torsionsstange 3 auf, die zu einer relativen Winkelscherung in Umfangsrichtung zwischen den ersten Welle 1 und der zweiten Welle 2 führt. Wenn eine Relativverschiebung in Umfangsrichtung zwischen den Halterungsteilen 33a bis 33d, die an der ersten Welle befestigt sind, und der Halterungsteilen 32a und 32b auftritt, die an der zweiten Welle 2 befestigt sind, biegen sich die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente 11a und 11b radial nach außen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und werden gleichzeitig die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente 11c und 11d radial nach innen verschoben, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Der Magnetfluss, der von der ersten Spule 21a erzeugt wird, geht durch die magnetische Schaltung hindurch, die durch die Joche 22b, 22e und 22a und die magnetischen Elemente 11c und 11d gebildet wird, und der Magnetfluss, der von der zweiten Spule 21b erzeugt wird, geht durch die magnetische Schaltung hindurch die durch die Joche 22d, 22f und 22c und die magnetischen Elemente 11a und 11b gebildet wird. Da die Joche 22a bis 22f und die magnetischen Elemente 11a bis 11d aus einem amorphen Metall auf Kobaltgrundlage bestehen, welches ein weichmagnetisches Material ist, wodurch ihr magnetischer Widerstand extrem niedrig wird, wird der magnetische Widerstand dieser magnetischen Schaltungen hauptsächlich durch die Größe der Luftspalte zwischen den Jochen 22a bis 22d und den magnetischen Elementen 11a bis 11d bestimmt. Wenn ein Drehmoment von dem Lenkrad auf die erste Welle 1 einwirkt, so wird in der magnetischen Schaltung, in welcher der Magnetfluss von der zweiten Spule 21b fließt, die Induktivität erhöht, da der Luftspalt klein ist, und der magnetische Widerstand niedrig, und wird in der magnetischen Schaltung, in welcher der Magnetfluss von der ersten Spule 21a fließt, die Induktivität verringert, da der Luftspalt groß ist, und der magnetische Widerstand hoch ist. Das Ausmaß der Torsion der Torsionsstange 3, und daher die Größe des Drehmoments, kann durch elektrisches Detektieren dieser Induktivitätsänderung festgestellt werden.

Bei dieser Ausführungsform werden, da die magnetischen Elemente 11a bis 11d und die Joche 22a bis 22f aus einem amorphen Metall auf Kobaltgrundlage bestehen, das ausreichend dünner als das Doppelte der Eindringtiefe δ bei 100 kHz ist, werden sie selbst im Hochfrequenzbereich nicht leicht durch Wirbelströme beeinflusst.

Fig. 5 ist ein Diagramm, in welchem tatsächliche Messungen der Änderungsrate der Induktivität in der Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 2 und bei einer herkömmlichen Drehmomentdetektoranordnung dargestellt sind. Aus dem Diagramm sieht man, dass zwar bei der herkömmlichen Drehmomentdetektoranordnung die Empfindlichkeit signifikant im Hochfrequenzbereich absinkt, und bei 100 kHz praktisch keine Empfindlichkeit vorhanden ist, jedoch bei der Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 2 der Absolutwert der Empfindlichkeit hoch ist, und bis 100 kHz im wesentlichen konstant bleibt.

Der magnetische Widerstand der magnetischen Schaltungen wird hauptsächlich durch die Größe der Luftspalte zwischen den Jochen 22a bis 22d und den magnetischen Elementen 11a bis 11d bestimmt. Wenn die axiale Breite der magnetischen Elemente größer ist als der Abstand zwischen den Jochen, werden die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente radial innerhalb der Joche angeordnet, selbst wenn die magnetischen Elemente in maximalem Ausmaß infolge des einwirkenden Drehmoments nach außen gebogen werden, und springen die magnetischen Elemente in Axialrichtung nach außerhalb der Joche vor. Die Änderungsrate der Induktivität der ersten Spule, wenn sich die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente an den Innendurchmesser der Joche annähern, wird daher erheblich größer als die Änderungsrate der Induktivität der ersten Spule, wenn die magnetischen Elemente radial nach innen verschoben werden, und die Linearität verloren geht.

Da bei der vorliegenden Ausführungsform die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente 11a bis 11d so ausgelegt sind, dass sie radial weiter außen angeordnet sind als die Innenrandoberflächen der torusförmigen Joche 22a bis 22d, wenn die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente 11a bis 11d radial nach außen in maximalen Ausmaß infolge eines angelegten Drehmoments verschoben werden, nähern sich die magnetischen Elemente an die Joche nicht zu eng an, selbst wenn die magnetischen Elemente in maximalem Ausmaß nach außen gebogen werden, wodurch die Linearität verbessert wird.

Ausführungsform 3

Bei den Ausführungsformen 1 und 2 wurden magnetischen Wege durch Teile ausgebildet, die in Umfangsrichtung verlaufen, nämlich die torusförmigen Joche entlang Seitenoberflächen der Spulenkörper, und die zylindrischen Joche, welche den gesamten Körper abdecken, jedoch kann eine magnetische Schaltung auch durch eine Anzahl an Bauteilen wie beispielsweise Joche 22 ausgebildet werden, die in Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind.

Fig. 6 ist eine perspektivische Teilansicht einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Die Joche 22 bestehen aus Bauteilen, die aus einem amorphen Metall auf Kobaltgrundlage bestehen, eine E-förmige Platte aufweisen, und eine Dicke von 20 µm, mit gleichem Teilungsabstand in Umfangsrichtung angeordnet sind, und durch eine Isolierung (nicht gezeigt) vereinigt sind. Die Vorsprünge am rechten Ende, dem Zentrum, und dem linken Ende des in Fig. 6 gezeigten Joches 22 entsprechen dem Joch 22a, 22b bzw. 22c gemäß Ausführungsform 1, und der Verbindungsabschnitt des Jochs 22 entspricht dem Joch 22d gemäß Ausführungsform 1.

Da der Draht, welcher die Spulen bildet, um die Achse herumgewickelt ist, versuchen Wirbelströme, die in dem Joch 22 durch die Treiberströme in den Spulen induziert werden, in einer Richtung zu fließen, welche die Treiberströme ausgleicht, die in Umfangsrichtung fließen. Da das Joch 22 aus einer Anzahl von Bauteilen besteht, die in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, können Wirbelströme abgeschnitten werden, was es ermöglicht, Wirbelstromverluste wesentlich zu verringern.

Die Konstruktion gemäß Ausführungsform 3 ist kompliziert, weist jedoch im Vergleich zu den Ausführungsformen 1 und 2 erheblich bessere Eigenschaften auf, und stellt eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung, die gute Temperatureigenschaften aufweist, eine erhöhte Treiberstromfrequenz, und ein schnelles Reaktionsvermögen.

Ausführungsform 4

Bei der Ausführungsform 1 wurden die magnetischen Element durch in Umfangsrichtung verlaufende Teile gebildet, jedoch können auch Bauelemente eingesetzt werden, nämlich magnetische Elemente, die in Umfangsrichtung in gleichem Teilungsabstand angeordnet sind.

Fig. 4 ist eine perspektivische Teilansicht einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.

Die Ausführungsform 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 in der Hinsicht, dass das zweite magnetische Element 12 aus einer Anzahl von Bauelementen besteht, die in Umfangsrichtung in gleichem Teilungsabstand angeordnet sind, und das dritte magnetische Element 13 aus einer Anzahl an Bauelementen besteht, die in Umfangsrichtung in gleichem Teilungsabstand angeordnet sind. Das zweite magnetische Element 12 und das dritte magnetische Element 13 bestehen aus einem amorphen Metall auf Kobaltgrundlage mit einer Dicke von 20 µm.

Bei der Ausführungsform 4 wird, wie bei der Ausführungsform 3, ein Wirbelstrom in Umfangsrichtung, der durch die magnetischen Elemente 12 und 13 fließt, abgeschnitten, wodurch eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt wird, die gute Temperatureigenschaften aufweist, eine erhöhte Treiberstromfrequenz, und ein schnelles Reaktionsvermögen.

Weiterhin kann zusätzlich zu den Bauelementen aus magnetischen Elementen, die in Umfangsrichtung in gleichem Teilungsabstand angeordnet sind, auch ein Joch verwendet werden, welches Bauelemente wie jene gemäß Ausführungsform 3 enthält.

Wie voranstehend erläutert beträgt bei einer Drehmomentdetektoranordnung gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung die Dicke eines Jochs und von magnetischen Elementen nicht mehr als das Doppelte einer Eindringtiefe δ, die durch folgende Formel berechnet wird:

δ = √(2ρ/(2π . F . µs . µ₀))

wobei ρ der spezifische Widerstand der magnetischen Elemente ist, F die Frequenz des Magnetfeldes, µs die spezifische Permeabilität der magnetischen Elemente, und µ₀ die Vakuumpermeabilität.

Daher werden die Auswirkungen von Wirbelströmen minimiert, wodurch eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt wird, die gute Temperatureigenschaften aufweist, eine erhöhte Spulentreiberstromfrequenz, und ein schnelles Reaktionsvermögen.

Eine Drehmomentdetektoranordnung gemäß einer anderen Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein Joch auf, das in einer Anzahl von Bauelementen in Umfangsrichtung unterteilt ist, wobei die Bauelemente gegeneinander in Abschnitten elektrisch isoliert sind, durch welche der Magnetfluss fließt, der von eine Spule erzeugt wird. Daher können Wirbelstromverluste in dem Joch wesentlich verringert werden, wodurch eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt wird, die gute Temperatureigenschaften aufweist, eine erhöhte Spulentreiberstromfrequenz, und ein schnelles Reaktionsvermögen.

Eine Drehmomentdetektoranordnung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist magnetische Elemente auf, die auf eine Anzahl von Bauelementen in Umfangsrichtung aufgeteilt sind, wobei die Bauelemente gegeneinander in Abschnitten elektrisch isoliert sind, durch welche der von einer Spule erzeugte Magnetfluss fließt. Daher können Wirbelstromverluste in den magnetischen Elementen wesentlich verringert werden, wodurch eine Drehmomentdetektoranordnung mit guten Temperatureigenschaften zur Verfügung gestellt wird, mit einer erhöhten Spulentreiberstromfrequenz, und schnellem Reaktionsvermögen.

Bei einer anderen Form der Drehmomentdetektoranordnung können die magnetischen Elemente und das Joch aus einer Platte bestehen, die ein weichmagnetisches Material mit einer Dicke von nicht mehr als 80 µm aufweist. Daher kann kostengünstig eine Drehmomentdetektoranordnung zur Verfügung gestellt werden, die gute Temperatureigenschaften aufweist, eine erhöhte Spulentreiberstromfrequenz, und ein schnelles Reaktionsvermögen.

Gemäß einer weiteren Form der Drehmomentdetektoranordnung können die magnetischen Elemente und das Joch aus einer Platte aus einem amorphen Metall bestehen. Hieraus ergeben sich hervorragende magnetische Eigenschaften und eine hervorragende mechanische Festigkeit.

Gemäß einer anderen Form der Drehmomentdetektoranordnung kann vorgesehen sein, dass Hauptabschnitte der magnetischen Elemente und des Jochs nicht in enger Berührung mit leitfähigen Teilen stehen. Daher wird verhindert, dass Wirbelströme durch die leitfähigen Teile fließen, und die Induktivität der Spule verringern.

Gemäß einer weiteren Form der Drehmomentdetektoranordnung können magnetische Abschirmungen zwischen den magnetischen Elementen und der ersten Welle sowie der zweiten Welle angeordnet sein. Der Anteil des Magnetflusses, der aus der magnetischen Schaltung austritt, und durch die erste und zweite Welle fließt, ist daher klein, und selbst wenn kohlenstoffhaltiger Stahl, der billig ist, jedoch schlechte magnetische Eigenschaften in bezug auf die Temperatur aufweist, als das Material für die erste und zweite Welle verwendet wird, können daher negative Auswirkungen der Temperatureigenschaften auf das Ausgangssignal verringert werden.

Gemäß einer weiteren Form der Drehmomentdetektoranordnung können mittlere Abschnitte der magnetischen Elemente so ausgelegt sein, dass sie radial weiter außen als Innenrandoberflächen von torusförmigen Jochen angeordnet sind, wenn die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente in maximalen Ausmaß radial nach außen verschoben werden. Daher wird verhindert, dass die Ausgangseigenschaften nicht linear werden, infolge der Luftspalte zwischen den magnetischen Elementen und dem Joch, die zu klein werden.

Claims (10)

1. Drehmomentdetektoranordnung, welche aufweist:
ein elastisches Teil (3), das zwischen einer ersten Welle (1) und einer zweiten Welle (2) angeordnet ist, wobei das elastische Teil (3) eine Torsionsverschiebung zulässt, zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2), in Reaktion auf ein Drehmoment, das zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) einwirkt;
magnetische Elemente (11-13), die jeweils an der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) befestigt sind, wobei die magnetischen Elemente (11-13) durch die Torsionsverschiebung zwischen den ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) verschoben werden;
eine Spule (21a, 21b), die so gewickelt ist, dass sie die magnetischen Elemente (11-13) umgibt, wobei ein Magnetfluss durch den Durchgang eines Treiberwechselstroms durch die Spule (21a, 21b) erzeugt wird; und
ein Joch (22a-22d), das so angeordnet ist, dass es die Spule (21a, 21b) umgibt, wobei das Joch (22a-22d) den Magnetfluss zu den magnetischen Elementen (11-13) führt,
wobei die Dicke des Jochs (22a-22d) und der magnetischen Elemente (11-13) nicht mehr als das Doppelte einer Eindringtiefe δ beträgt, die aus folgender Formel berechnet wird:
δ = √(2ρ/(2π . F . µs . µ₀))
wobei ρ der spezifische Widerstand der magnetischen Elemente (11-13) ist, F die Frequenz des Magnetfeldes, µs die spezifische Permeabilität der magnetischen Elemente (11-13), und µ₀ die Vakuumpermeabilität.

2. Drehmomentdetektoranordnung, welche aufweist:
ein elastisches Teil (3), das zwischen einer ersten Welle (1) und einer zweiten Welle (2) angeordnet ist, wobei das elastische Teil (3) eine Torsionsverschiebung zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) in Reaktion auf ein Drehmoment zulässt, das zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) einwirkt;
magnetische Elemente (11a-11d) aus einem weichmagnetischem Material, wobei beide Enden jedes der magnetischen Elemente (11a-11d) durch die erste Welle (1) und die zweite Welle (2) so gehaltert werden, dass Bogenformen ausgebildet werden, und sich die Krümmung der Bögen in Reaktion auf Änderungen der Entfernung zwischen beiden Enden in Reaktion auf eine relative Winkelscherung zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) so ändert, dass mittlere Abschnitte der magnetischen Elemente radial verschoben werden;
eine Spule (21a, 21b), die so gewickelt ist, dass sie die magnetischen Elemente (11a-11d) umgibt, wobei ein Magnetfluss durch den Durchgang eines Treiberwechselstroms durch die Spule)(21a, 21b) erzeugt wird; und
ein Joch (22a-22f), welches so angeordnet ist, dass es die Spule (21a, 21b) umgibt, wobei das Joch (22a-22f) den Magnetfluss zu den magnetischen Elementen (11a-11d) führt,
wobei die Dicke des Joches (22a-22f) und der magnetischen Elemente (11a-11d) nicht mehr als das Doppelte einer Eindringtiefe δ beträgt, die mit folgender Formel berechnet wird:
δ = √(2ρ/(2π . F . µs . µ₀))
wobei ρ der spezifische Widerstand der magnetischen Elemente (11a-11d) ist, F die Frequenz des Magnetfeldes, µs die spezifische Permeabilität der magnetischen Elemente, und µ₀ die Vakuumpermeabilität.

3. Drehmomentdetektoranordnung, welche aufweist:
ein elastisches Teil (3), das zwischen einer ersten Welle (1) und einer zweiten Welle (2) angeordnet ist, wobei das elastische Teil (3) das Auftreten einer Torsionsverschiebung zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) in Reaktion auf ein Drehmoment zulässt, das zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) einwirkt;
magnetische Elemente, die jeweils an der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) befestigt sind, und durch die Torsionsverschiebung zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) verschoben werden;
eine Spule, die so gewickelt ist, dass sie die magnetischen Elemente umgibt, wobei ein Magnetfluss durch den Durchgang eines Treiberwechselstroms durch die Spule erzeugt wird; und
ein Joch (22), das so angeordnet ist, dass es die Spule umgibt, wobei das Joch (22) den Magnetfluss zu den magnetischen Elementen führt,
wobei das Joch (22) in eine Anzahl an Bauelementen in Umfangsrichtung aufgeteilt ist, und die Bauelemente elektrisch gegeneinander in Abschnitten isoliert sind, durch welche der von der Spule erzeugte Magnetfluss hindurchgeht.

4. Drehmomentdetektoranordnung, welche aufweist:
ein elastisches Teil (3), das zwischen einer ersten Welle (1) und einer zweiten Welle (2) angeordnet ist, wobei das elastische Teil (3) das Auftreten einer Torsionsverschiebung zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) in Reaktion auf ein Drehmoment zulässt, das zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) einwirkt;
magnetische Elemente (12, 13), die jeweils an der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) befestigt sind, wobei die magnetischen Elemente (12, 13) durch die Torsionsverschiebung zwischen der ersten Welle (1) und der zweiten Welle (2) verschoben werden;
eine Spule, die so gewickelt ist, dass sie die magnetischen Elemente (1, 13) umgibt, wobei ein Magnetfluss durch den Durchgang eines Treiberwechselstroms durch die Spule erzeugt wird; und
ein Joch, das so angeordnet ist, dass es die Spule umgibt, wobei das Joch den Magnetfluss zwischen den magnetischen Elementen (12, 13) führt,
wobei die magnetischen Elemente in eine Anzahl von Bauelementen in Umfangsrichtung aufgeteilt sind, und die Bauelemente elektrisch gegeneinander in Abschnitten isoliert sind, durch welche der von der Spule erzeugte Magnetfluss hindurchgeht.

5. Drehmomentdetektoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Elemente (22) in eine Anzahl von Bauelementen in Umfangsrichtung aufgeteilt sind, und die Bauelemente elektrisch gegeneinander in Abschnitten isoliert sind, durch welche der von der Spule erzeugte Magnetfluss hindurchgeht.

6. Drehmomentdetektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Elemente (11-13, 11a-11d) und das Joch (22) aus einer Platte mit einem weichmagnetischem Material mit einer Dicke von nicht mehr als 80 µm bestehen.

7. Drehmomentdetektoranordnung nach dem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Elemente (11-13, 11a-11d) und das Joch (22) aus einer Platte aus einem amorphen Metall bestehen.

8. Drehmomentdetektoranordnung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Hauptabschnitten der magnetischen Elemente (11- 13, 11a-11d) und des Jochs (22) nicht zugelassen wird, dass sie in enger Berührung mit leitfähigen Teilen stehen.

9. Drehmomentdetektoranordnung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Abschirmungen (15), die ein leitfähiges Material oder ein hochpermeables Material aufweisen, zwischen den magnetischen Elementen (11-13, 11a-11d) und der ersten Welle (1) sowie der zweiten Welle (2) angeordnet sind.

10. Drehmomentdetektoranordnung nach einem der Ansprüche 2, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittlere Abschnitte der magnetischen Elemente (11a-11d) so ausgebildet sind, dass sie radial weiter außen angeordnet sind, als Innenrandoberflächen torusförmiger Joche (22), wenn die mittleren Abschnitte der magnetischen Elemente (11a-11d) radial nach außen in maximalem Ausmaß verschoben sind.