DE102012221548A1

DE102012221548A1 - Magnetostriktiver Drehmomentsensor, elektrisch unterstütztes Fahrrad und elektrische Servolenkvorrichtung, welche den Sensor tragen

Info

Publication number: DE102012221548A1
Application number: DE102012221548A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Shimizu; Yutaka Arimura; Masahiro Kuroki; Kentaro Ikegami
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-05-29
Also published as: JP5470358B2; JP2013113713A; US20130133969A1; US8807260B2

Abstract

Ein magnetostriktiver Drehmomentsensor (40; 150) umfasst einen magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156), der an einer Drehwelle (44; 124) ausgebildet ist, eine Spule (71; 161), die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) umgibt, und eine Wicklung (72; 73; 162; 163), die auf die Spule (71; 161) gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) zu erfassen. Die Spule (71; 161) sitzt auf dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156) in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156) derart, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) relativ zur Spule (71; 161) erlaubt wird. Der magnetostriktive Drehmomentsensor (40; 150) ist an einem elektrisch unterstützten Fahrrad (10) oder einer elektrischen Servolenkvorrichtung (100) eines Fahrzeugs angebracht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetostriktiven Drehmomentsensor, ein elektrisch unterstütztes Fahrrad sowie eine elektrische Servolenkvorrichtung, welche den Sensor tragen.
Ein an sich bekanntes elektrisch unterstütztes Fahrrad wird in Reaktion auf Pedalkraft eines Fahrers mit der Hilfe von durch einen Elektromotor erzeugter Kraft angetrieben, wie in der JP-2000-53069 A beschrieben. Das in der JP-2000-53069 A beschriebene elektrisch unterstützte Fahrrad enthält einen magnetostriktiven Drehmomentsensor zum Erfassen der Tretkraft eines Fahrers. Der magnetostriktive Drehmomentsensor, der Wicklungen und magnetostriktive Abschnitte enthält, ist entlang einem Außenumfang einer Kurbelwelle angeordnet.
Die Kurbelwelle unterliegt einem Torsionsmoment, wenn der Fahrer in die Pedale tritt. Das Anlegen des Torsionsmoments an die Kurbelwelle bewirkt eine Magnetfeldänderung in den magnetostriktiven Abschnitten, die an der Außenumfangsoberfläche der Kurbelwelle ausgebildet sind. Die Magnetfeldänderung wird von den Wicklungen erfasst, und eine Steuereinheit treibt einen Elektromotor in Reaktion auf die Erfassung an, um ein Hilfsdrehmoment zu erzeugen, das über ein Ritzel und eine Kette auf ein Hinterrad übertragen wird. Das Hilfsdrehmoment wird zu dem Drehmoment addiert, das der Fahrer mit den Füßen auf die Pedale ausübt, wodurch der Fahrer das Fahrrad mit verringerter Tretkraft antreiben kann.
Das elektrisch unterstützte Fahrrad kann unter verschiedenen Temperaturzuständer betrieben werden. Zum Beispiel kann sich die Lufttemperatur während des Betriebs des Fahrrads verändern. Diese Temperaturänderung könnte die Wicklungen und die magnetostriktiven Abschnitte in unterschiedlichen Zeitbeträgen beeinflussen, weil die Wicklungen und die magnetostriktiven Abschnitte an separaten Elemente angebracht sind. Das heißt, dass zwischen den Wicklungen und den magnetostriktiven Abschnitten ein Temperaturunterschied auftreten könnte. Dieser Temperaturunterschied bewirkt einen Fehler im vom magnetostriktiven Drehmomentsensor erfassten Drehmoment. Wenn ein von dem Sensor erfasstes Drehmoment kleiner als ein momentanes Drehmoment ist, das der Fahrer mit den Füßen auf die Pedale ausübt, wird das vom Elektromotor erzeugte Hilfsdrehmoment kleiner als ein gewünschtes Hilfsdrehmoment, das von dem Elektromotor erzeugt werden sollte. Wenn von dem Elektromotor ein solches kleineres Drehmoment erzeugt wird, muss der Fahrer das Fahrrad mit höherer Pedalkraft treten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen magnetostriktiven Drehmomentsensor anzugeben, der eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit hat.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein magnetostriktiver Drehmomentsensor angegeben, welcher umfasst: einen magnetostriktiven Abschnitt, der an einer Drehwelle ausgebildet ist; eine Spule, die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts umgibt; und eine Wicklung, die auf die Spule gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts zu erfassen, worin die Spule auf dem magnetostriktiven Abschnitt in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt so sitzt, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts relativ zur Spule erlaubt wird.
Die Spule, auf die die Wicklungen gewickelt sind, sitzt auf den magnetostriktiven Abschnitten in Kontakt mit den magnetostriktiven Abschnitten derart, dass sie eine Drehung der magnetostriktiven Abschnitte relativ zur Spule erlaubt. Da die Spule mit den magnetostriktiven Abschnitten in Kontakt steht, sind die Wicklungen in der Nähe der magnetostriktiven Abschnitte angeordnet. Da die Wicklungen und die Spule nahe an den magnetostriktiven Abschnitten angeordnet sind, beeinflusst eine Temperaturänderung, die in den Wicklungen oder der Spule auftritt, rasch auch andere Elemente wie etwa die magnetostriktiven Abschnitte, so dass eine Temperaturdifferenz zwischen den Wicklungen und den magnetostriktiven Abschnitten rasch abnimmt. Da die Temperaturen der magnetostriktiven Abschnitte rasch in die Nähe der Temperaturen der Wicklungen gelangen, wird eine hohe Erfassungsgenauigkeit gewährleistet. Auch wird die Erfassungsempfindlichkeit aufgrund des kleineren Abstands zwischen den Wicklungen und den magnetostriktiven Abschnitten sichergestellt.
Bevorzugt ist die Spule von der Drehwelle gestützt.
Die magnetostriktiven Abschnitte sind an der Drehwelle ausgebildet, und die Spule kontaktiert die magnetostriktiven Abschnitte. Wenn somit eine Last auf die Drehwelle in Verdrehrichtung der Drehwelle ausgeübt wird, folgt die Spule der verdrehten Welle. Die Wicklungen, die um die Spule herumgewickelt sind, folgen auch der verdrehten Welle. Infolgedessen wird ein Abstand zwischen den magnetostriktiven Abschnitten und den Wicklungen konstant gehalten. Wegen des konstanten Abstands zwischen den magnetostriktiven Abschnitten und den Wicklungen wird die Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Sensors verbessert.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst der magnetostriktive Drehmomentsensor ferner ein Gehäuse, das, mit einem dazwischen definierten Zwischenraum, die Spule abdeckt.
Der Zwischenraum befindet sich außerhalb einer Außenumfangsfläche der Spule, und somit werden die auf die Spule gewickelten Wicklungen von dem Gehäuse abgedeckt, wobei der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und den Wicklungen ausgebildet ist. Der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und den Wicklungen sorgt für eine Luftschicht, die als thermische Isolationsschicht wirkt, damit die Wicklungen nur schwer durch eine Temperaturänderung außerhalb des Gehäuses beeinflusst werden, und daher nur ein geringer Temperaturunterschied zwischen den Wicklungen und den magnetostriktiven Abschnitten auftritt. Dies resultiert in einer verbesserten Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors.
In einer weiter bevorzugten Ausführung ist der magnetostriktive Abschnitt ein einziger magnetostriktiver Film, der auf einem Gesamtumfang der Drehwelle ausgebildet ist, wobei der magnetostriktive Film eine im Wesentlichen konstante Dicke hat.
Wegen der konstanten Dicke des Films wird die Temperatur des Films insgesamt stabil gehalten. Da die Temperatur durch den gesamten Film hindurch stabil ist, wird die Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors verbessert.
In einer noch weiter verbesserten Ausführung umfasst der magnetostriktive Drehmomentsensor ferner einen Anschluss, der sich von der Spule durch das Gehäuse erstreckt, um die Spule anzuregen; und ein elastisches Element, das zwischen dem Anschluss und dem Gehäuse angeordnet ist.
Das elastische Element, das zwischen dem Anschluss und dem Gehäuse angeordnet ist, absorbiert Vibrationen des Gehäuses, die von außerhalb des Gehäuses übertragen werden. Dies bedeutet, dass das elastische Element eine Übertragung einer externen Kraft von dem Gehäuse auf den Anschluss verhindert, wodurch die externe Kraft nicht auf die Spule einwirkt. Das Verhindern der Übertragung der externen Kraft auf die Spule macht es möglich, die Spule und die auf die Spule gewickelten Wicklungen wirkungsvoll zu schützen. Auch werden die Spule und die Wicklungen von dem Gehäuse thermisch isoliert.
Eine auf die Drehwelle einwirkende Kraft könnte auf die Spule übertragen werden. Das elastische Element, das zwischen Gehäuse und dem sich von der Spule erstreckenden Anschluss angeordnet ist, kann die Kraft zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss absorbieren, um eine Reaktionskraft von dem Gehäuse zu verringern. Dies resultiert in einer verbesserten Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein elektrisch unterstütztes Fahrrad angegeben, welches umfasst: ein Antriebsrad; eine Pedalkurbel; einen magnetostriktiven Drehmomentsensor zum Erfassen eines auf die Pedalkurbel ausgeübten Drehmoments; einen Elektromotor zum Erzeugen eines auf das Antriebsrad auszuübenden Hilfsdrehmoments auf der Basis des Pedaldrehmoments; eine hohle Drehwelle; eine Einwegkupplung; wobei die Pedalkurbel eine Kurbelwelle enthält, die die hohle Drehwelle derart durchsetzt, dass sie relativ zu der hohlen Drehwelle drehbar ist, wobei die Kurbelwelle mit der hohlen Drehwelle über die Einwegkupplung verbunden ist; wobei der magnetostriktive Drehmomentsensor aufweist: einen magnetostriktiven Abschnitt, der an der hohlen Drehwelle ausgebildet ist; eine Spule, die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts umgibt; und eine Wicklung, die auf die Spule gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts zu erfassen, worin die Spule auf dem magnetostriktiven Abschnitt in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt so sitzt, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts relativ zur Spule erlaubt wird.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor ist an dem elektrisch unterstützten Fahrrad angebracht. Die Spule des magnetostriktiven Drehmomentsensors ist direkt an der Drehmomentwelle gelagert. Weil die Spule direkt an der Drehwelle gelagert ist, ist die Größe des magnetostriktiven Sensors kleiner als dann, wenn die Spule und die Drehwelle an separaten Elementen gelagert wären. Die geringere Größe des magnetostriktiven Sensors macht die Umgebung der Kurbelwelle kompakt. Das heißt, Elemente, die andernfalls den Tretbetrieb des Fahrers behindern würden, sind von einer Umlaufbahn des Pedals entfernt kompakt angeordnet, um den Tretvorgang zu erleichtern. Darüber hinaus bieten diese kompakt angeordneten Elemente ein gutes, besseres Erscheinungsbild.
Bevorzugt enthält die hohle Drehwelle einen Aufnahmeabschnitt mit erweitertem Durchmesser zur Aufnahme der Einwegkupplung, und eine axiale Endfläche des Gehäuseabschnitts fixiert eine axiale Position der Spule.
Im Ergebnis sind die Wicklungen relativ zu den magnetostriktiven Abschnitten genau positioniert. Da keine zusätzlichen Elemente beim Positionieren der Wicklungen relativ zu den magnetostriktiven Abschnitten erforderlich sind, kann eine Größenverringerung des magnetostriktiven Drehmomentsensors erreicht werden. Da die axiale Position der Spule fixiert ist, um eine axiale Bewegung der Spule zu verhindern, erfolgt die Erfassung durch die Wicklungen auch dann durchgehend, wenn während des Antriebs des Fahrrads auf einer unebenen Straßenoberfläche die Spule einem Stoß oder einer Vibration unterliegt. Dies resultiert in einer verbesserten Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Servolenkvorrichtung angegeben, welche umfasst: ein Lenksystem, das ein Lenkrad, eine Drehwelle und lenkbare Fahrzeugräder aufweist; einen magnetostriktiven Drehmomentsensor zum Erfassen eines an das Lenkrad angelegten Lenkdrehmoments; einen Elektromotor zum Erzeugen eines an die Fahrzeugräder anzulegenden Hilfsdrehmoments auf der Basis des Lenkdrehmoments; wobei der magnetostriktive Drehmomentsensor umfasst: einen magnetostriktiven Abschnitt, der an der Drehwelle ausgebildet ist; eine Spule, die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts umgibt; und eine Wicklung, die auf die Spule gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts zu erfassen, worin die Spule auf dem magnetostriktiven Abschnitt in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt so sitzt, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts relativ zur Spule erlaubt wird.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor ist an der elektrischen Servolenkvorrichtung angebracht. Die Spule des magnetostriktiven Drehmomentsensors ist direkt an der Drehwelle gelagert. Der magnetostriktive Drehmomentsensor hat eine geringere Größe als wenn die Drehwelle und die Spule jeweils an separaten Elementen angebracht wären. Der magnetostriktive Drehmomentsensor erlangt seine Leistungsfähigkeit unabhängig vom Anwendungsfall und kann somit an einer beliebigen elektrischen Servolenkvorrichtung angebracht werden, unabhängig vom Typ der elektrischen Servolenkvorrichtung. Da der magnetostriktive Drehmomentsensor eine geringe Größe hat, lässt sich die elektrische Servolenkvorrichtung so kompakt an einem Fahrzeug anbringen, wie es bisher bei bekannten elektrischen Servolenkvorrichtungen kaum möglich war.
Nachfolgend werden bestimmte bevorzugte Ausführungen der Erfindung im Detail nur als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 ist eine Seitenansicht eines elektrisch unterstützten Fahrrads, das einen magnetostriktiven Drehmomentsensor einer ersten Ausführung trägt;
2 ist eine schematische Ansicht einer in 1 gezeigten Antriebseinheit;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 3-3 von 1;
4 ist eine Perspektivansicht einer in 3 gezeigten Drehwelle;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 5-5 von 1;
6 zeigt eine Positionsbeziehung zwischen einem Elektromotor und einem in 5 gezeigten Untersetzungsgetriebe;
7 ist eine schematische Ansicht eines einen magnetostriktiven Sensor tragenden elektrischen Servolenkvorrichtung in einer zweiten Ausführung;
8 ist eine Gesamtansicht der in 7 gezeigten elektrischen Servolenkvorrichtung;
9 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 9-9 von 8; und
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 9 gezeigten magnetostriktiven Drehmomentsensors.
Nachfolgend wird eine erste Ausführung erläutert.
In Bezug auf 1 wird ein elektrisch unterstütztes Fahrrad 10 durch ein Tretdrehmoment, das ein Fahrer mit den Füßen auf Pedale 58, 58 des Fahrrads 10 ausübt, und durch ein Hilfsdrehmoment, das von einem Elektromotor auf der Basis des Tretdrehmoments erzeugt wird, angetrieben.
Das Fahrrad 10 enthält ein Kopfrohr 11 und eine vordere Gabel 12, die am Kopfrohr 11 lenkbar angebracht ist. Am Unterende der vorderen Gabel 12 ist ein Vorderrad drehbar angebracht. Am oberen Abschnitt des Kopfrohrs 11 ist eine Lenkstange 14 zum Lenken der vorderen Gabel 12 angebracht. Das Fahrrad 10 enthält auch einen Unterzugrahmen 15, der sich vom Kopfrohr 11 nach unten und hinten erstreckt, einen unteren Rahmen 16, der sich vom Hinterende des Unterzugrahmens 15 nach hinten erstreckt, sowie ein Sattelrohr 17, das sich von dem hinteren Endabschnitt des unteren Rahmens 16 aufwärts erstreckt. Das Fahrrad 10 enthält auch einen Sattel 18 für einen darauf sitzenden Fahrer. Der Sattel 18 ist oben auf dem Sattelrohr 17 vorgesehen. Das Fahrrad 10 enthält ferner eine Batterie 21, die am Sattelrohr 17 angebracht und unter dem Sattel 18 angeordnet ist. Das Fahrrad 10 enthält ferner einen allgemein V-förmigen hinteren Rahmen 22, der sich von oberen und unteren Abschnitten des Sattelrohrs 17 nach hinten erstreckt. Am Hinterende des hinteren Rahmens 22 ist ein Hinterrad 24 drehbar angebracht. Das Fahrrad 10 enthält ferner eine Antriebseinheit 30 zum Antreiben des Hinterrads 24.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Antriebseinheit 30 eine Pedalkurbel 41 mit den Pedalen 58, 58, einen magnetostriktiven Sensor 40 zum Erfassen eines Torsionsmoments, das erzeugt wird, wenn der Fahrer mit seinen Füßen auf die Pedale 58, 58 drückt, einen Geschwindigkeitssensor 31, der am Hinterrad 24 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads 10 angebracht ist, sowie eine Steuereinheit 33, die mit dem Geschwindigkeitssensor 31 und dem magnetostriktiven Sensor 40 verbunden ist. Die Steuereinheit 33 ist dazu ausgelegt, die Tretkraft des Fahrers aus dem erfassten Drehmoment zu berechnen, und einen Elektromotor 32 auf der Basis von Werten der berechneten Tretkraft und der Fahrgeschwindigkeit anzusteuern.
Basierend auf einem von der Steuereinheit 33 ausgegebenen Steuersignal erzeugt der Elektromotor 32 ein Hilfsdrehmoment entsprechend einem Tretmoment, das der Fahrer mit den Füßen auf die Pedale 58, 58 der Pedalkurbel 41 ausübt. Das Hilfsdrehmoment wird auf ein Untersetzungsgetriebe 34 übertragen, das mit einem Hilfsritzel 35 verbunden ist, das über eine Kette 36 mit dem Hinterrad 24 verbunden ist. Das vom Elektromotor 32 erzeugte Hilfsdrehmoment und das von den Füßen des Fahrers auf die Pedale 58, 58 ausgeübte Tretmoment werden zu einem gemeinsamen Drehmoment zum Antrieb des Fahrrads kombiniert.
Wie in 1 und 3 gezeigt, enthält die Pedalkurbel 41 eine Kurbelwelle 56 und Kurbelarme 57, 57, die sich von entgegengesetzten Enden der Kurbelwelle 56 senkrecht zur Kurbelwelle 56 erstrecken. Jeder der Kurbelarme 57, 57 trägt an seinem distalen Ende ein solches Pedal 58. Die Kurbelwelle 56 trägt an ihrem einen Ende eine Einwegkupplung 53. Die Kurbelwelle 56 durchsetzt drehbar eine hohle Drehwelle 44 und ist mit der hohlen Drehwelle 44 über die Einwegkupplung 43 verbunden.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor 40 enthält magnetostriktive Abschnitte 45, 46 (siehe auch 4), die an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 44 ausgebildet sind, sowie eine Spuleneinheit 70, die um einen Außenumfang von jedem der magnetostriktiven Abschnitt 45, 46 herum angeordnet ist.
Entgegengesetzte Enden der Kurbelwelle 56 stehen von einem Gehäuse 48 des magnetostriktiven Drehmomentsensors 40 vor. Das eine Ende der Kurbelwelle 56 ist durch ein im Gehäuse 48 aufgenommenes (Wälz-)Lager 52 drehbar gelagert. Das andere Ende der Kurbelwelle 56 ist in der hohlen Drehwelle 44 durch ein Gleitlager 47 drehbar gelagert. Die Drehwelle 44 ist durch ein im Gehäuse 48 aufgenommenes (Wälz-)Lager 51 drehbar gelagert. Die Drehwelle 44 ist an der Kurbelwelle 56 gelagert. Das Gehäuse 48 enthält einen Gehäusekörper 48a und einen Deckel 48b, der das offene Ende des Gehäusekörpers 48a verschließt. Der Deckel 48b ist durch einen Bolzen 53 am Gehäusekörper 48a angebracht. Das Gehäuse 48 nimmt die Drehwelle 44 und die magnetostriktiven Abschnitte 45, 46 und die Wicklungseinheit 70 auf.
In Bezug auf 4 enthält die Drehwelle 44, die um einen Außenumfang der Kurbelwelle 56 herum angeordnet ist, an ihrem einen Ende eine Verzahnung 61. Die Verzahnung am einen Ende der Drehwelle 44 steht mit einem Antriebsritzel 62 zur Übertragung der Tretkraft des Fahrers auf das Hinterrad 24 (1) in Eingriff. Das Antriebsritzel 62 ist mit dem Hinterrad 24 über eine Kette 36 verbunden, wie in 1 gezeigt.
Das entgegengesetzte Ende der Drehwelle 44 definiert einen Aufnahmeabschnitt 65 mit vergrößertem Durchmesser zur Aufnahme der Einwegkupplung 43. Der Aufnahmeabschnitt 65 enthält einen vergrößerten Abschnitt 65a, der sich über seinen Umfang erstreckt, sowie einen Wandabschnitt 65b, der sich von dem vergrößerten Abschnitt 65a weg von den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 erstreckt und die Einwegkupplung 43 umgibt.
Zurück zu 3. Die Wicklungseinheit 70 enthält eine Spule 71, die an der Drehwelle 44 in Kontakt mit den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 getragen ist, und Wicklungen 72, 73, die um die Spule 71 herumgewickelt sind, um eine Änderung in der magnetischen Eigenschaft zu erfassen, die in den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 auftritt. Die Wicklungseinheit 70 enthält ferner ein Gehäuse 74, das die Wicklungen 72, 73 und die Spule 71 abdeckt, sowie ein Joch 75, das an der Außenumfangsseite des Gehäuses 74 befestigt ist.
Die magnetostriktiven Abschnitte 45, 46 sind an der Drehwelle 44 ausgebildet, und die Spule 71 kontaktiert die magnetostriktiven Abschnitte 45, 46. Wenn somit auf die Drehwelle 44 eine Last in einer Richtung ausgeübt wird, welche die Drehwelle 44 verdreht, folgt die Spule 71 der verdrehten Welle 44. Dies resultiert in keiner wesentlichen Abstandsänderung zwischen den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 und den Wicklungen 72, 73. Weil keine wesentliche Abstandsänderung zwischen den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 und den Wicklungen 72, 73 vorhanden ist, ist die Erfassungsempfindlichkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors 40 stabil und wird die Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Sensors 40 verbessert.
Da die Spule 71 mit den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 in Kontakt steht, sind die auf die Spule 71 gewickelten Wicklungen 72, 72 nahe an den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 angeordnet. Da die Wicklungen 72, 73 und die Spule 71 in der Nähe der magnetostriktiven Abschnitte 45, 46 angeordnet sind, wird nicht nur die Erfassungsempfindlichkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors 40 verbessert, sondern auch eine Temperaturänderung, die in den Wicklungen 72, 73 oder der Spule 71 auftritt, beeinflusst rasch andere Elemente wie etwa die magnetostriktiven Abschnitte 45, 46, so dass eine Temperaturdifferenz zwischen den Wicklungen 72, 73 und den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 rasch klein wird. Da die Temperaturen der magnetostriktiven Abschnitte 45, 46 rasch in die Nähe der Temperaturen der Wicklungen 72, 73 gelangen, kann die Drehmomenterfassung durch den magnetostriktiven Sensor 40 stabil sein, und es wird eine hohe Erfassungsgenauigkeit des Sensors 40 gewährleistet.
Das die Spule 71 bedeckende Gehäuse 74 steht mit der Drehwelle 44 nicht in Kontakt. In anderen Worten, die Drehwelle 44 steht nur mit den wesentlichen Elemente in Kontakt, so dass sie während der Drehung nur einem reduzierten Widerstand unterliegt.
Das Gehäuse 48 bedeckt die Außenumfangsoberflächen des Gehäuses 74 und das Joch 75 mit einem Zwischenraum 78, der zwischen dem Gehäuse 48 und den Außenumfangsoberflächen des Gehäuses 74 und des Jochs 75 definiert ist. In anderen Worten, eine vom Gehäuse 74 abgedeckte Außenumfangsoberfläche der Spule 71 weist zu dem Zwischenraum 78, der zwischen dem Gehäuse 48 und der Außenumfangsfläche der Spule 71 ausgebildet ist. Auch sind die auf die Spule 71 gewickelten Wicklungen 72, 73 von dem Gehäuse 48 abgedeckt, mit dem Zwischenraum 78, der zwischen dem Gehäuse 48 und den Wicklungen 72, 73 ausgebildet ist. Der Zwischenraum 78 zwischen dem Gehäuse 48 und den Wicklungen 72, 73 erzeugt eine Luftschicht, die als thermische Isolationsschicht wirkt, so dass die Wicklungen 72, 73 nur schwer durch eine Temperaturänderung außerhalb des Gehäuses 48 beeinflusst werden, und daher eine abrupte Temperaturänderung der Wicklungen 72, 73 verhindert werden kann. Die Verhinderung der abrupten Temperaturänderung erlaubt einen stabilen Erfassungsbetrieb der Wicklungen 72, 73. Dies resultiert in einer verbesserten Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors.
Darüber hinaus verhindert der Zwischenraum 78 zwischen dem Gehäuse 74 und dem Gehäuse 78, dass sich das Gehäuse 74 (und die Spule 71) zwischen dem Gehäuse 78 und der Drehwelle 48 verfangen, wenn die Drehwelle 48 stark verdreht wird. Somit lässt sich verhindern, dass die Spule 71 zwischen der Drehwelle 44 und dem Gehäuse 48 zusammengedrückt wird.
Mit dem Gehäuse 74 ist einstükig ein Anschluss 81 zum Anregen der Wicklungen 72, 73 ausgebildet. Der Anschluss 81 erstreckt sich von der Spule 71 durch das Gehäuse 48. Der Anschluss 81 enthält einen Anregungsabschnitt 81a und einen Umfangswandabschnitt 81b, der den Anregungsabschnitt 81a umgibt.
Eine als elastisches Element wirkende Dichtung 83 ist zwischen dem Anschluss 81 und dem Gehäuse 48 angeordnet. Die Dichtung 83 absorbiert Vibrationen des Gehäuses, die von der Außenseite des Gehäuses 48 her übertragen wird. Die Dichtung 83 verhindert somit, dass eine externe Kraft vom Gehäuse 48 auf den Anschluss 81 ausgeübt wird, wodurch die externe Kraft nicht auf die Spule 71 einwirkt. Indem die Übertragung der externen Kraft auf die Spule 71 verhindert wird, wird es möglich gemacht, ein auf die Drehwelle 44 ausgeübtes Torsionsdrehmoment stabil zu erfassen. Diese stabile Erfassung des Torsionsdrehmoments verbessert die Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Drehmomentsensors 40 im Übrigen kann das elastische Element auch ein anderes Element als eine Blattfeder sein.
Eine auf die Drehwelle 44 ausgeübte Kraft kann auf die Spule 71 übertragen werden. Die Dichtung 83, die zwischen dem Gehäuse 48 und dem sich von der Spule 71 erstreckenden Anschluss 81 angeordnet ist, kann die Kraft zwischen dem Gehäuse 48 und dem Anschluss 81 absorbieren, um eine Reaktionskraft vom Gehäuse 48 zu reduzieren.
Die Verwendung der Dichtung 83 als das elastische Element verbessert die Abdichtung eines im Gehäuse 48 umschlossenen Bereichs, um hierdurch zu verhindern, dass eine abrupte Temperaturänderung in dem Zwischenraum 78 innerhalb des Gehäuses 48 auftritt. Das Verhindern der abrupten Temperaturänderung verbessert die Erfassungsgenauigkeit der Wicklungen 72, 73.
Ein Ende des Gehäuses 74 wird mit einer Blattfeder 85 in Kontakt gehalten. Die Blattfeder 85 spannt das Gehäuse 74 zu dem Aufnahmeabschnitt 65 der Drehwelle 44 vor, so dass das entgegengesetzte Ende des Gehäuses 74 gegen den vergrößerten Abschnitt 65a des Aufnahmeabschnitts 65 gehalten wird, um das Gehäuse 74 am Ort zu halten. Das heißt, die vom Gehäuse 74 abgedeckte Spule 71 wird durch den Aufnahmeabschnitt 65 am Ort gehalten. Eine Endoberfläche des Aufnahmeabschnitts 65 der Drehwelle 44 fixiert eine axiale Position der Spule 71, um hierdurch eine axiale Bewegung der Spule 71 zu verhindern, so dass die Wicklungen 72, 73 relativ zu den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 genau positioniert werden. Da keine zusätzlichen Elemente zu Positionieren der Wicklungen 72, 73 relativ zu den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 erforderlich sind, kann eine Größenverringerung des magnetostriktiven Drehmomentsensors erzielt werden. Die akkurate Positionierung der Wicklungen 72, 73 relativ zu den magnetostriktiven Abschnitten 45, 46 verbessert die Erfassungsgenauigkeit des magnetostriktiven Sensors 40.
Die Drehwelle 44 ist klein bemessen, weil die Drehwelle 44 nur am einen Teil radial erweitert ist, um die Einwegkupplung 43 aufnehmen zu können. Da die Positionierung der Wicklungen 72, 73 mithilfe dieses Abschnitts der Drehwelle 44 erfolgt, sind keine zusätzlichen Elemente zu dem Zweck erforderlich, die Wicklungen 72, 73 zu positionieren. In anderem Worten, die Positionierung kann vorteilhaft durch eine kleinere Anzahl von Elementen erfolgen.
Die magnetostriktiven Abschnitte 45, 46 sind jeweils ein einziger magnetostriktiver Film mit im Wesentlichen konstanter Dicke, der auf einem Gesamtumfang der Drehwelle 44 ausgebildet ist. Wegen der konstanten Dicke des Films hält der Film seine Temperatur vollständig stabil. Da die Temperatur durch den gesamten Film stabil ist, wird die Erfassungsgenauigkeit für ein Torsionsdrehmoment verbessert.
Der Kurbelarm 57 und die Kurbelwelle 56 werden von einem Fahrer in Drehung versetzt, der das Pedal 58 (1) mit seinem Fuß tritt. Die Drehwelle 44, die über die Einwegkupplung 43 mit der Kurbelwelle 56 verbunden ist, dreht sich nur, wenn die Kurbelwelle 56 in einer solchen Richtung gedreht wird, dass das Fahrrad 10 in Vorwärtsrichtung vorangetrieben wird. Die Wicklungseinheit 77 dreht sich nicht. Insbesondere erstreckt sich der Anschluss 81, der mit dem Gehäuse 74 der Wicklungseinheit 70 integriert ist, durch das Gehäuse 48, um eine Drehung der Wicklungseinheit 70 zu verhindern. Das heißt, der Anschluss 81 wird dazu benutzt, die Drehung der Wicklungseinheit 70 zu verhindern.
Die Spule 70 des magnetostriktiven Drehmomentsensors 40 des Fahrrads 10 ist auf der Drehwelle 44 direkt gelagert. Weil die Spule 70 an der Drehwelle 44 direkt gelagert ist, ist die Abmessung des magnetostriktiven Sensors 40 kleiner als dann, wenn die Spule 71 und die Drehwelle 44 an jeweiligen separaten Elementen gelagert wären. Die geringere Größe des magnetostriktiven Sensors 40 macht die Umgebung der Kurbelwelle 56 kompakt. Das heißt, Elemente, die andernfalls den Tretbetrieb des Fahrers behindern würden, sind von der Umlaufbahn des Pedals entfernt kompakt angeordnet, um hierdurch den Tretvorgang zu erleichtern. Darüber hinaus ergeben diese kompakt angeordneten Elemente ein besseres Erscheinungsbild.
Wie in 5 und 6 gezeigt, ist der am Körper 87 des Fahrrads 10 angebrachte Elektromotor 32 nach unten geneigt, so dass der Elektromotor 32 in Querrichtung des Fahrrads 10 kleiner ist. Die geringere Größe des Motors 32 in der Querrichtung des Fahrrads 10 verhindert, dass der Fahrer mit seinem Fuß den Elektromotor 32 berührt.
Das Untersetzungsgetriebe 34 ist ein Schneckengetriebemechanismus, enthaltend eine Schnecke 32a, die an der Ausgangswelle des Elektromotors 32 angebracht ist, sowie ein Schneckenrad 34a, das mit der Schnecke 32a in Eingriff steht.
Das Untersetzungsgetriebe 34 und das Hilfsritzel 35 sind an einer Hilfsdrehwelle 91 gelagert, die durch Lager 92, 93 am Körper 87 des Fahrrads 10 angebracht ist. Die Hilfsdrehwelle 91 hat eine doppelte Wellenstruktur, gebildet durch eine Innenwelle 94 und eine Außenwelle 95. Die Außenwelle 95 umgibt die Innenwelle 94 und ist mit der Innenwelle 94 über eine Einwegkupplung 26 verbunden.
Die Innenwelle 94 der Hilfsdrehwelle 91 hat ein distales Ende, das eine Verzahnung 94a in Eingriff mit dem Hilfsritzel 35 trägt. Die Außenwelle 95 steht mit dem Untersetzungsgetriebe 34 in Eingriff.
Die Drehung der Schnecke 32a bewirkt eine Drehung des mit der Schnecke 32a in Eingriff stehenden Schneckenrads 34a und der mit dem Schneckenrad 34a in Eingriff stehenden Außenwelle 95. Die Drehung der Außenwelle 95 bewirkt eine Drehung der Innenwelle 94 mittels der Einwegkupplung 96 nur dann, wenn sich die Schnecke 32a in einer solchen Richtung dreht, dass das Fahrrad 10 in Vorwärtsrichtung vorangetrieben wird. Die Drehung der Innenwelle 94 bewirkt eine Drehung des Hilfsritzels 35. Wenn übrigens die Kette 36, die um das Hilfsritzel 35 herumgelegt ist, in einer Richtung läuft, die einer Vortriebsrichtung des Fahrrads entgegengesetzt ist, dreht sich nur die Innenwelle 94, während sich die Außenwelle 95, das Schneckenrad 34a und die Schnecke 35a nicht drehen.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführung erläutert.
Gemäß der zweiten Ausführung kann der oben diskutierte magnetostriktive Drehmomentsensor in einer elektrischen Servolenkvorrichtung 100 eines Fahrzeugs verwendet werden, wie nachfolgend erläutert.
Wie in 7 gezeigt, enthält die elektrische Servolenkvorrichtung 100 ein Lenksystem 120 von einem Lenkrad 121 zu linken und rechten lenkbaren Fahrzeugrädern 129, 129 (zum Beispiel den Fahrzeugvorderrädern), sowie einen Hilfsdrehmomentmechanismus 140 zum Erzeugen eines an das Lenksystem 120 anzulegenden Hilfsdrehmoments.
In dem Lenksystem 120 ist eine Drehwelle (Ritzelwelle) 124 mit dem Lenkrad 121 über eine Lenkwelle 122 und Universalgelenk 123 verbunden. Eine Zahnstange 126 ist mit der Drehwelle 124 über einen Zahnstangenund Ritzelmechanismus 125 verbunden. Entgegengesetzte Enden der Zahnstange 126 sind mit linken und rechten Fahrzeugrädern 129, 129 über linke und rechte Spurstangen 127, 127 und Achsschenkel 128, 128 verbunden.
Der Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 125 enthält ein Ritzel 131, das an der Drehwelle 124 ausgebildet ist, sowie eine Stangenverzahnung 132, die an der Zahnstange 126 ausgebildet ist. Ein das Lenkrad 121 lenkender Fahrer erzeugt somit ein Lenkdrehmoment zum Lenken der linken und rechten Fahrzeugräder 129, 129 mittels des Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 125 und der linken und rechten Spurstangen 127, 127.
Der Hilfsdrehmomentmechanismus 140 enthält einen magnetostriktiven Drehmomentsensor 150 zum Erfassen eines Lenkdrehmoments, das der Fahrer durch das Lenken des Lenkrads 121 auf dieses ausübt. Der Hilfsdrehmomentmechanismus 140 enthält auch eine Steuereinheit 142 zum Erzeugen eines Steuersignals basierend auf einem vom magnetostriktiven Drehmomentsensor 150 ausgegebenen Drehmomenterfassungssignals. Der Hilfsdrehmomentmechanismus 140 enthält ferner einen Elektomotor 143 zum Erzeugen eines Hilfsdrehmoments entsprechend dem Lenkdrehmoment basierend auf dem Steuersignal. Das Hilfsdrehmoment wird über einen Schneckengetriebemechanismus 144 auf die Drehwelle 124 übertragen und dann auf den Zahnstangen- und Ritzelmechanismus 125.
Das Lenkdrehmoment vom Fahrer und das Hilfsdrehmoment vom Elektromotor 143 werden zu einem gemeinsamen Drehmoment zum Lenken der Fahrzeugräder 129, 129 kombiniert.
Wie in 8 gezeigt, erstreckt sich ein Zahnstangengehäuseelement 146 seitlich des Fahrzeugs und nimmt die Zahnstange 126 derart auf, dass sich die Zahnstange 126 axial verschieben kann. Entgegengesetzte Enden der Zahnstange 126 stehen von dem Zahnstangengehäuseelement 126 vor und sind mit den Spurstangen 127, 127 über Kugelgelenke 147, 147 verbunden.
Wie in 9 und 10 gezeigt, enthält der magnetostriktive Drehmomentsensor 150 magnetostriktive Abschnitte 155, 156, die auf einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 124 ausgebildet sind, sowie eine Wicklungseinheit 160, die am Außenumfang von jedem der magnetostriktiven Abschnitte 155, 156 angeordnet ist, derart, dass sich die magnetostriktiven Abschnitte 155, 156 relativ zur Wicklungseinheit 160 drehen können. Die magnetostriktiven Abschnitte 155, 156 und die Wicklungseinheit 160 sind in einem Gehäuse 158 untergebracht. Die Drehwelle 124 ist über ein Lager 159 in dem Gehäuse 158 gelagert. Das Gehäuse 158 enthält eine Mehrzahl von Elementen 158a, 158b.
Die Wicklungseinheit 160 enthält eine Spule 161, die durch die Drehwelle 124 in Kontakt mit den magnetostriktiven Abschnitten 155, 156 gelagert ist, und Wicklungen 162, 163, die auf die Spule 161 gewickelt sind, um eine magnetische Eigenschaftsänderung zu erfassen, welche in den magnetostriktiven Abschnitten 155, 156 auftritt. Die Wicklungseinheit 160 enthält auch ein Gehäuse 164, das die Wicklungen 162, 163 und die Spule 161 umgibt, sowie ein Joch 165, das an der Außenumfangsfläche des Gehäuses 164 befestigt ist. Außenumfangsoberflächen des Gehäuses 164 und des Jochs 165 sind von dem Gehäuse 158 abgedeckt, wobei ein Zwischenraum 168 zwischen dem Gehäuse 158 und den Außenumfangsflächen des Gehäuses 164 und des Jochs 165 definiert ist.
Mit dem Gehäuse 154 ist einstückig ein Anschluss 171 ausgebildet, der sich von der Spule 161 durch das Gehäuse 158 erstreckt, um die Wicklungen 162, 163 anzuregen. Der Anschluss 171 enthält einen Anregungsabschnitt 171a und einen Umfangswandabschnitt 171b, der den Anregungsabschnitt 171a umgibt. Eine als elastisches Element dienende Dichtung 173 ist zwischen dem Anschluss 171 und dem Gehäuse 158 angeordnet.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor 150 bietet eine verbesserte Erfassungsempfindlichkeit, auch wenn er an der elektrischen Servolenkvorrichtung 100 angebracht ist.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor 150 hat eine kleinere Größe als dann, wenn die Drehwelle 124 und die Spule 161 an separaten Elementen gelagert wären. Wegen der geringeren Größe des magnetostriktiven Drehmomentsensors 150 kann die elektrische Servolenkvorrichtung 100 kompakt angeordnet werden. Der magnetostriktive Drehmomentsensor zeigt seine Leistungsfähigkeit unabhängig vom Gehäuse und kann somit an einer beliebigen der elektrischen Servolenkvorrichtung unabhängig vom Typ der elektrischen Servolenkvorrichtung angebracht werden. Da der magnetostriktive Drehmomentsensor eine geringe Größe hat, ist die elektrische Servolenkvorrichtung so kompakt, dass sie an einem Fahrzeug angebracht werden kann, das bisher nicht geeignet war, um bekannte elektrische Servolenkvorrichtungen zu tragen.
Obwohl der magnetostriktive Drehmomentsensor so beschrieben worden ist, dass er an dem elektrisch unterstützten Fahrrad oder der elektrischen Servolenkvorrichtung des Fahrzeugs angebracht wird, ist der Sensor auch anderweitig anwendbar.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor ist für ein elektrisch unterstütztes Fahrrad geeignet.
Ein magnetostriktiver Drehmomentsensor (40; 150) umfasst einen magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156), der an einer Drehwelle (44; 124) ausgebildet ist, eine Spule (71; 161), die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) umgibt, und eine Wicklung (72; 73; 162; 163), die auf die Spule (71; 161) gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) zu erfassen. Die Spule (71; 161) sitzt auf dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156) in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156) derart, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) relativ zur Spule (71; 161) erlaubt wird. Der magnetostriktive Drehmomentsensor (40; 150) ist an einem elektrisch unterstützten Fahrrad (10) oder einer elektrischen Servolenkvorrichtung (100) eines Fahrzeugs angebracht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-53069 A [0002, 0002]

Claims

Magnetostriktiver Drehmomentsensor (40; 150), welcher umfasst: einen magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156), der an einer Drehwelle (44; 124) ausgebildet ist; eine Spule (71; 161), die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) umgibt; und eine Wicklung (72; 73; 162; 163), die auf die Spule (71; 161) gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) zu erfassen, worin die Spule (71; 161) auf dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156) in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46; 155; 156) so sitzt, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46; 155; 156) relativ zur Spule (71; 161) erlaubt wird.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor von Anspruch 1, worin die Spule (71; 161) von der Drehwelle (44; 154) gestützt ist.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor von Anspruch 1 oder 2, der ferner ein Gehäuse (48; 15 8) aufweist, das, mit einem dazwischen definierten Zwischenraum (78; 168), die Spule (71; 161) abdeckt.
Der magnetostriktive Drehmomentsensor von einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der magnetostriktive Abschnitt (45; 46; 155; 156) ein einziger magnetostriktiver Film ist, der auf einem Gesamtumfang der Drehwelle (44; 124) ausgebildet ist, wobei der magnetostriktive Film eine im Wesentlichen konstante Dicke hat.
Magnetostriktiver Drehmomentsensor von Anspruch 3, der ferner umfasst: einen Anschluss (81; 171), der sich von der Spule (71; 161) durch das Gehäuse (48; 158) erstreckt, um die Spule (72; 73; 162; 163) anzuregen; und ein elastisches Element (83; 173), das zwischen dem Anschluss (81; 171) und dem Gehäuse (48; 158) angeordnet ist.
Elektrisch unterstütztes Fahrrad (10), umfassend: ein Antriebsrad (24); eine Pedalkurbel (41); einen magnetostriktiven Drehmomentsensor (40) zum Erfassen eines auf die Pedalkurbel (41) ausgeübten Drehmoments; einen Elektromotor (32) zum Erzeugen eines auf das Antriebsrad (24) auszuübenden Hilfsdrehmoments auf der Basis des Pedaldrehmoments; eine hohle Drehwelle (44); eine Einwegkupplung (43); wobei die Pedalkurbel (41) eine Kurbelwelle (56) enthält, die die hohle Drehwelle (44) derart durchsetzt, dass sie relativ zu der hohlen Drehwelle (44) drehbar ist, wobei die Kurbelwelle (56) mit der hohlen Drehwelle (44) über die Einwegkupplung (43) verbunden ist; wobei der magnetostriktive Drehmomentsensor (40) aufweist: einen magnetostriktiven Abschnitt (45; 46), der an der hohlen Drehwelle (44) ausgebildet ist; eine Spule (71), die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts (45, 46) umgibt; und eine Wicklung (72; 73), die auf die Spule (71) gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46) zu erfassen, worin die Spule (71) auf dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46) in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt (45; 46) so sitzt, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts (45; 46) relativ zur Spule (71) erlaubt wird.
Das elektrisch unterstützte Fahrrad von Anspruch 6, worin ein Ende der hohlen Drehwelle (44) einen Aufnahmeabschnitt (65) mit erweitertem Durchmesser zur Aufnahme der Einwegkupplung (43) definiert, und eine axiale Endfläche des Gehäuseabschnitts (65) eine axiale Position der Spule (71) fixiert.
Elektrische Servolenkvorrichtung (100), umfassend: ein Lenksystem (120), das ein Lenkrad (121), eine Drehwelle (124) und lenkbare Fahrzeugräder (129; 129) aufweist; einen magnetostriktiven Drehmomentsensor (150) zum Erfassen eines an das Lenkrad (121) angelegten Lenkdrehmoments; einen Elektromotor (143) zum Erzeugen eines an die Fahrzeugräder (129; 129) anzulegenden Hilfsdrehmoments auf der Basis des Lenkdrehmoments; wobei der magnetostriktive Drehmomentsensor (150) umfasst: einen magnetostriktiven Abschnitt (155; 156), der an der Drehwelle (124) ausgebildet ist; eine Spule (161), die einen Außenumfang des magnetostriktiven Abschnitts (155; 156) umgibt; und eine Wicklung (162; 163), die auf die Spule (161) gewickelt ist, um eine Änderung in einer magnetischen Eigenschaft des magnetostriktiven Abschnitts (155; 156) zu erfassen, worin die Spule (161) auf dem magnetostriktiven Abschnitt (155; 156) in Kontakt mit dem magnetostriktiven Abschnitt (155; 156) so sitzt, dass eine Drehung des magnetostriktiven Abschnitts (155; 156) relativ zur Spule (161) erlaubt wird.