DE102013219761B3 - Arrangement and method for measuring a torque on a machine element and roll stabilizer - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen eines Drehmomentes (MT) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden Maschinenelement (01) unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes. Im Weiteren betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator und ein Verfahren zum Messen eines Drehmomentes (MT), wobei das Drehmoment (MT) auf ein sich in einer Achse (03) erstreckendes Maschinenelement (01) wirkt. Das Maschinenelement (01) ist zudem einer senkrecht zur Achse (03) ausgerichteten Querkraft (FQ) und/oder einer sich senkrecht zur Achse erstreckenden örtlichen Temperaturänderung (Tgrad) ausgesetzt. Das Maschinenelement (01) weist eine Permanentmagnetisierung (04) auf, welche sich umlaufend um die Achse (03) herum erstreckt. Die Anordnung umfasst mindestens einen Magnetfeldsensor (13, 14, 16, 17, 18, 19), welcher zur Messung einer sich in der Achse (03) erstreckenden Komponente eines durch die Permanentmagnetisierung (04) und durch das Drehmoment (MT) bewirkten Magnetfeldes ausgebildet ist. Der mindestens eine Magnetfeldsensor (13, 14, 16, 17, 18, 19) ist in einer Ebene angeordnet ist, welche durch die Achse (03) und durch die Richtung der Querkraft (FQ) und/oder der Temperaturänderung (Tgrad) aufgespannt ist.The present invention relates to an arrangement for measuring a torque (MT) on a machine element (01) extending in an axis (03) using the inverse-magnetostrictive effect. The invention further relates to a roll stabilizer and a method for measuring a torque (MT), wherein the torque (MT) acts on a machine element (01) extending in an axis (03). The machine element (01) is also exposed to a perpendicular to the axis (03) aligned transverse force (FQ) and / or a perpendicular to the axis extending local temperature change (Tgrad). The machine element (01) has a permanent magnetization (04), which extends circumferentially around the axis (03). The arrangement comprises at least one magnetic field sensor (13, 14, 16, 17, 18, 19) which is designed to measure a component extending in the axis (03) of a magnetic field caused by the permanent magnetization (04) and by the torque (MT) is. The at least one magnetic field sensor (13, 14, 16, 17, 18, 19) is arranged in a plane which is spanned by the axis (03) and by the direction of the transverse force (FQ) and / or the temperature change (Tgrad) ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen eines Drehmomentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen eines Drehmomentes, wobei das Drehmoment auf ein sich in einer Achse erstreckendes Maschinenelement wirkt. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Wankstabilisator, bei welchem das den Wankstabilisator auf Torsion beanspruchende Drehmoment messbar ist.The present invention relates to an arrangement for measuring a torque on a machine element extending in an axis using the inverse magnetostrictive effect. Furthermore, the invention relates to a method for measuring a torque, wherein the torque acts on a machine element extending in an axis. Another object of the invention is a roll stabilizer in which the torsional stressing the roll stabilizer torque is measurable.

Die DE 698 38 904 T2 zeigt einen Drehmomentsensor mit kreisförmiger Magnetisierung in einem magnetoelastisch aktiven Bereich an einer einem Drehmoment ausgesetzten Welle. Mithilfe beispielsweise eines Hall-Effekt-Sensors wird das Magnetfeld in der Nähe des magnetoelastisch aktiven Bereiches gemessen.The DE 698 38 904 T2 shows a torque sensor with circular magnetization in a magnetoelastically active region on a shaft exposed to a torque. For example, using a Hall effect sensor, the magnetic field is measured near the magnetoelastically active area.

Aus der DE 600 08 543 T2 ist ein Wandlerelement bekannt, welches für eine Verwendung in einem Drehmoment- oder Kraftsensor vorgesehen ist. Das Wandlerelement liegt einstückig in einer Welle aus magnetisierbarem Material vor und weist eine in einer analen Richtung ausgerichtete Magnetisierung auf.From the DE 600 08 543 T2 For example, a transducer element is known which is intended for use in a torque or force sensor. The transducer element is integral with a shaft of magnetizable material and has magnetization oriented in an anal direction.

Die DE 600 07 641 T2 zeigt ein Wandlerelement, welches für einen Drehmoment- oder Kraftsensorwandler vorgesehen ist. Bei diesem Wandlerelement sind Magnetisierungen in einer radial inneren Region und in einer radial äußeren Region ausgebildet.The DE 600 07 641 T2 shows a transducer element which is provided for a torque or force sensor transducer. In this transducer element, magnetizations are formed in a radially inner region and in a radially outer region.

Aus der DE 603 09 678 T2 ist ein Verfahren zum Erfassen eines Drehmomentes in einer Welle bekannt, bei welchem Magnetfelder mit alternierender Polarität erzeugt werden, welche mit einer Sensoranordnung gemessen werden.From the DE 603 09 678 T2 For example, a method for detecting a torque in a shaft is known in which magnetic fields of alternating polarity are generated, which are measured with a sensor arrangement.

Die DE 601 05 794 T2 zeigt ein kraftempfindliches Wandlerelement mit einem Körper aus magnetischem Material, wobei in dem Körper mindestens zwei magnetisierte Bereiche ausgebildet sind, welche sich unter einem Winkel zu der Kraftübermittlungsrichtung erstrecken und entgegengesetzte Magnetisierungspolaritäten aufweisen.The DE 601 05 794 T2 shows a force sensitive transducer element with a body of magnetic material, wherein in the body at least two magnetized areas are formed, which extend at an angle to the power transmission direction and have opposite magnetization polarities.

Die DE 699 36 138 T2 zeigt einen magnetischen Kraftsensor, bei welchem ein magnetisiertes Material einem Biegemoment ausgesetzt ist, wobei mithilfe einer Sensoranordnung das äußere Magnetfeld des magnetisierten Materials bestimmbar ist.The DE 699 36 138 T2 shows a magnetic force sensor in which a magnetized material is subjected to a bending moment, wherein by means of a sensor arrangement, the external magnetic field of the magnetized material can be determined.

Die WO 2011/085400 A1 zeigt einen magnetoelastischen Kraftsensor, mit welchem mechanische Belastungen eines Elementes messbar sind. Das Element weist eine tangential umlaufende Magnetisierung auf und wird mit einem Biegemoment belastet. Auf einer mittleren Ebene befindet sich ein Magnetfeldsensor.The WO 2011/085400 A1 shows a magnetoelastic force sensor, with which mechanical loads of an element can be measured. The element has a tangentially circulating magnetization and is loaded with a bending moment. On a middle level is a magnetic field sensor.

Aus der DE 10 2011 053 277 A1 ist ein Stabilisator mit einem integrierten Aktuator bekannt, der einen elektromechanischen Antrieb aufweist und zum Ausgleich von Fahrzeugbewegungen Anwendung findet. Der Stabilisator überträgt ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen, die jeweils mit einem zugehörigen Stabilisatorteil des Stabilisators verbunden sind, wobei zur Erfassung der Torsion zwischen einer der Abtriebswellen und dem dazugehörigen Stabilisatorteil eine erste Messanordnung in Form eines Drehmomentsensors zur Erfassung der Torsion zwischen dieser Abtriebswelle und der zugehörigen Stabilisatorhälfte angeordnet ist oder der Stabilisator eine auf Basis der inversen Magnetostriktion arbeitende zweite Messanordnung aufweist. Die zweite Messanordnung umfasst einen auf Torsion beanspruchten Bereich des Stabilisators, wobei der Bereich mit einer Magnetisierung versehen ist und in einem davon radial beabstandeten Element des Stabilisators eine Spulenanordnung zur Erfassung der Änderung der Magnetisierung des auf Torsion beanspruchten Bereiches integriert ist.From the DE 10 2011 053 277 A1 is a stabilizer with an integrated actuator is known which has an electromechanical drive and is used to compensate for vehicle movements application. The stabilizer transmits a drive torque to two output shafts which are each connected to an associated stabilizer part of the stabilizer, wherein for detecting the torsion between one of the output shafts and the associated stabilizer part, a first measuring arrangement in the form of a torque sensor for detecting the torsion between said output shaft and the associated Stabilizer half is arranged or the stabilizer has a working based on the inverse magnetostriction second measuring arrangement. The second measuring arrangement comprises a torsion-stressed area of the stabilizer, the area being provided with a magnetization and a coil arrangement for detecting the change in the magnetization of the torsionally stressed area being integrated in a radially spaced-apart element of the stabilizer.

Die DE 10 2009 028 386 A1 lehrt eine Vorrichtung zum Variieren eines Wankwinkels einer Fahrzeugkarosserie im Bereich einer Fahrzeugachse. Bei dieser Vorrichtung ist eine torsionsmomentabhängige Drehbewegung zwischen zwei axial zueinander beabstandeten und drehfest miteinander verbundenen Abschnitten der Stabilisatoreinrichtung ermittelbar. Es erfolgt eine Differenzdrehwinkelmessung, woraus mittelbar das Torsionsmoment bestimmt wird.The DE 10 2009 028 386 A1 teaches a device for varying a roll angle of a vehicle body in the region of a vehicle axle. In this device, a torsionsmomentabhängige rotational movement between two axially spaced apart and non-rotatably interconnected sections of the stabilizer device can be determined. There is a differential rotational angle measurement, from which indirectly the torsional moment is determined.

Die US 2009/0021244 A1 zeigt einen Sensor, welcher allgemein bei einem magnetisierbaren Objekt anwendbar ist. Das magnetisierbare Objekt ist mit einer Magnetisierungsvorrichtung zu magnetisieren. Es werden beispielsweise umlaufende Magnetisierungen erzeugt, indem über Programmierungsdrähte entsprechende elektrische Signale eingeleitet werden.The US 2009/0021244 A1 shows a sensor which is generally applicable to a magnetizable object. The magnetizable object is to be magnetized with a magnetizing device. Circulating magnetizations are generated, for example, by introducing corresponding electrical signals via programming wires.

Die DE 10 2009 025 928 A1 zeigt ein magnetisches Kodiersystem einer Welle, bei welchem ein elektrisch leitfähiges Element in der Nähe der Welle mit einem Spalt zwischen dem Element und der Welle angeordnet ist. Ein in der Nähe der Enden des elektrisch leitfähigen Elements angeordnetes Paar Elektroden ist mit der Welle elektrisch verbunden. Eine Kodierungsquelle ist mit dem ersten Ende des elektrisch leitfähigen Elements elektrisch verbunden und sendet unipolare Strompulse auf die Elektroden und auf das elektrisch leitfähige Element, um kodierte Bereiche in der Welle zu erzeugen.The DE 10 2009 025 928 A1 shows a magnetic encoder system of a shaft in which an electrically conductive element in the vicinity of the shaft is arranged with a gap between the element and the shaft. A pair of electrodes disposed near the ends of the electrically conductive member are electrically connected to the shaft. A coding source is electrically connected to the first end of the electrically conductive element and sends unipolar current pulses to the electrodes and to the electrically conductive element to produce coded regions in the wave.

Die DE 103 53 731 A1 lehrt eine magnetoelastische Drehmomentsensorbaugruppe zur Messung der Torsionskraft einer Welle, wie z. B. einer Kraftfahrzeuglenksäule. Um die Torsionskraft zu messen, ist die Welle mit einem ersten Elektroband mit einem magnetischen Feld in Richtung und mit einem zweiten Elektroband mit einem magnetischen Feld in entgegengesetzter Richtung versehen. The DE 103 53 731 A1 teaches a magnetoelastic torque sensor assembly for measuring the torsional force of a shaft such. B. a motor vehicle steering column. To measure the torsional force, the shaft is provided with a first electric tape with a magnetic field in the direction and with a second electrical tape with a magnetic field in the opposite direction.

Die DE 10 2011 078 821 A1 und die DE 10 2011 078 819 A1 zeigen einen geteilten Wankstabilisator zum Vermeiden von Wankbewegungen eines Fahrzeugaufbaues gegenüber der Fahrbahn. Der Wankstabilisator weist ein magnetisch kodiertes Anschlussteil auf, mit welchem ein in dem Wankstabilisator wirkendes Torsionsmoment in ein magnetisches Signal umgewandelt wird. Eine Torsion des Anschlussteiles generiert ein magnetisches Signal, das abhängig ist von dem anliegenden Torsionsmoment. Das Anschlussteil übernimmt sowohl die Übertragung des wirkenden Torsionsmomentes zwischen dem anschließbaren Aktuator und dem angeschlossenen Stabilisatorteil als auch die Erzeugung eines magnetischen Signals, welches abhängig ist von dem anliegenden Torsionsmoment. Die Messung erfolgt mit einem Sensor, der einen Primärsensor sowie einen Sekundärsensor umfasst. Der Primärsensor ist eine Region der Welle, die magnetisch kodiert ist. Der Sekundärsensor ist eine Anordnung von Magnetfeld-Sensoren, die in unmittelbarer Nähe der magnetisch kodierten Region der Welle platziert werden.The DE 10 2011 078 821 A1 and the DE 10 2011 078 819 A1 show a shared roll stabilizer to avoid rolling movements of a vehicle body relative to the roadway. The roll stabilizer has a magnetically coded connection part with which a torsional moment acting in the roll stabilizer is converted into a magnetic signal. A torsion of the connection part generates a magnetic signal, which depends on the applied torsional moment. The connecting part takes over both the transmission of the acting torsional moment between the connectable actuator and the connected stabilizer part as well as the generation of a magnetic signal, which is dependent on the applied torsional moment. The measurement is performed with a sensor that includes a primary sensor and a secondary sensor. The primary sensor is a region of the shaft that is magnetically coded. The secondary sensor is an array of magnetic field sensors placed in close proximity to the magnetically encoded region of the shaft.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von der DE 10 2011 078 821 A1 darin, den unerwünschten Einfluss von vertikal wirkenden Querkräften und sich örtlich in vertikaler Richtung erstreckenden Temperaturänderungen auf die Genauigkeit bei der Messung von Drehmomenten, beispielsweise eines einen Wankstabilisator auf Torsion beanspruchenden Drehmomentes, unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes zu verringern.The object of the present invention is based on the DE 10 2011 078 821 A1 It is to reduce the undesirable influence of vertically acting shear forces and locally in the vertical direction extending temperature changes on the accuracy in the measurement of torques, for example, a torsional load on a torsional stressing torque, using the inverse magnetostrictive effect.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und durch einen Wankstabilisator gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 8. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 9.The object is achieved by an arrangement according to the appended claim 1 and by a roll stabilizer according to the attached independent claim 8. The object is further achieved by a method according to the attached independent claim 9.

Die erfindungsgemäße Anordnung dient zum Messen eines Drehmomentes, welches auf ein sich in einer Achse erstreckendes Maschinenelement wirkt. Das Drehmoment wirkt auf das Maschinenelement, wodurch es zu mechanischen Spannungen kommt und sich das Maschinenelement zumeist geringfügig verformt. Das zu messende Drehmoment ist in der Achse des Maschinenelementes ausgerichtet, d. h. das Drehmoment weist eine Drehachse auf, welche mit der Achse des Maschinenelementes zusammenfällt oder zumindest parallel zu dieser ist. Dieses Drehmoment führt insbesondere zu einer Torsion des Maschinenelementes, sodass das Drehmoment durch ein Torsionsmoment gebildet ist. Das Maschinenelement ist bevorzugt durch das in der Achse ausgerichtete Drehmoment elastisch verformbar.The arrangement according to the invention is used to measure a torque which acts on a machine element extending in an axis. The torque acts on the machine element, which leads to mechanical stresses and the machine element usually deforms slightly. The torque to be measured is aligned in the axis of the machine element, i. H. the torque has an axis of rotation which coincides with or at least parallel to the axis of the machine element. This torque leads in particular to a torsion of the machine element, so that the torque is formed by a torsional moment. The machine element is preferably elastically deformable by the torque oriented in the axle.

Das Maschinenelement ist weiterhin einer senkrecht zur Achse ausgerichteten Querkraft und/oder einer sich senkrecht zur Achse erstreckenden örtlichen Temperaturänderung ausgesetzt. Bei der Querkraft kann es sich um eine unerwünschte Kraft infolge eines Biegemomentes handeln, die neben dem Drehmoment auf das Maschinenelement wirkt. Jedenfalls soll die Querkraft die Messung des Drehmomentes nicht beeinflussen. Die sich örtlich erstreckende Temperaturänderung führt dazu, dass das Maschinenelement an unterschiedlichen Punkten seiner Ausdehnung unterschiedliche Temperaturen aufweist. Es ist somit ein Temperaturgradient vorhanden, der senkrecht zur Achse ausgerichtet ist. Die senkrechte Ausrichtung der Querkraft bzw. der Temperaturänderung zur Achse ist dann gegeben, wenn zumindest eine Komponente der Querkraft bzw. der Temperaturänderung senkrecht zur Achse ausgerichtet ist, wobei es sich bevorzugt um eine wesentliche Komponente der Querkraft bzw. der Temperaturänderung handelt. Besonders bevorzugt ist die Querkraft bzw. die Temperaturänderung ausschließlich senkrecht zur Achse ausgerichtet. Die Richtung der Querkraft und/oder der Temperaturänderung ist bevorzugt vertikal angeordnet.The machine element is furthermore exposed to a transverse force aligned perpendicular to the axis and / or to a local temperature change extending perpendicular to the axis. The transverse force may be an undesirable force due to a bending moment acting on the machine element in addition to the torque. In any case, the transverse force should not influence the measurement of the torque. The locally extending temperature change causes the machine element to have different temperatures at different points of its extent. There is thus a temperature gradient which is oriented perpendicular to the axis. The vertical alignment of the lateral force or the temperature change to the axis is given when at least one component of the transverse force or the temperature change is aligned perpendicular to the axis, which is preferably an essential component of the lateral force or the change in temperature. Particularly preferably, the transverse force or the temperature change is aligned exclusively perpendicular to the axis. The direction of the lateral force and / or the temperature change is preferably arranged vertically.

Das Maschinenelement weist eine Permanentmagnetisierung auf. Die Permanentmagnetisierung erstreckt sich tangential umlaufend um die Achse herum. Es handelt sich somit um eine umfängliche Permanentmagnetisierung. Die Permanentmagnetisierung ist bevorzugt um die Achse herum geschlossen. Die Feldlinien des Magnetfeldes der Permanentmagnetisierung laufen innerhalb der Permanentmagnetisierung entlang von Kreisen, welche konzentrisch und senkrecht zur Achse angeordnet sind.The machine element has a permanent magnetization. The permanent magnetization extends tangentially around the axis. It is thus an extensive permanent magnetization. The permanent magnetization is preferably closed around the axis. The field lines of the magnetic field of the permanent magnetization run within the permanent magnetization along circles which are arranged concentrically and perpendicular to the axis.

Das Maschinenelement bildet bevorzugt einen integralen Bestandteil der Anordnung.The machine element preferably forms an integral part of the arrangement.

Die Anordnung umfasst weiterhin mindestens einen Magnetfeldsensor, welcher gegenüber dem Maschinenelement angeordnet ist. Der mindestens eine Magnetfeldsensor ist insbesondere nahe dem Maschinenelement angeordnet, beispielsweise neben dem Maschinenelement oder in einem Hohlraum des Maschinenelementes. Der mindestens eine Magnetfeldsensor dient zur Bestimmung eines magnetischen Feldes und ist zur Messung einer sich in der Achse erstreckenden Komponente eines aus dem Maschinenelement austretenden Magnetfeldes ausgebildet, welches einerseits durch die Permanentmagnetisierung und andererseits durch das Drehmoment bewirkt ist. Mithilfe des mindestens einen Magnetfeldsensors ist es möglich, das Magnetfeld, welches wegen des invers-magnetostriktiven Effektes aufgrund der Permanentmagnetisierung und infolge des auf das Maschinenelement wirkenden Drehmomentes auftritt, zu messen. Da sich die zu messende Komponente des aus dem Maschinenelement austretenden Magnetfeldes zwar axial erstreckt, jedoch an der Austrittsstelle radial aus dem Maschinenelement austritt und an der Eintrittsstelle radial in das Maschinenelement eintritt, kann diese Komponente an der Ein- bzw. Austrittsstelle mittelbar auch in radialer Richtung bestimmt werden. Der Magnetfeldsensor bzw. die Magnetfeldsensoren sind bevorzugt zur Messung ausschließlich der sich in der Achse erstreckenden Komponente des durch die Permanentmagnetisierung und durch das Drehmoment bewirkten Magnetfeldes ausgebildet. In diesem Fall sind durch den bzw. die Magnetfeldsensoren keine anderen Komponenten dieses Magnetfeldes messbar.The arrangement further comprises at least one magnetic field sensor, which is arranged opposite the machine element. The at least one magnetic field sensor is arranged in particular near the machine element, for example next to the machine element or in a cavity of the machine element. The at least one magnetic field sensor is used to determine a magnetic field and is designed to measure a component extending in the axis of a magnetic field emerging from the machine element, which is caused on the one hand by the permanent magnetization and on the other hand by the torque. With the help of at least one Magnetic field sensor, it is possible to measure the magnetic field, which occurs because of the inverse magnetostrictive effect due to the permanent magnetization and due to the torque acting on the machine element. Although the component of the magnetic field emerging from the machine element extends axially, but exits radially out of the machine element at the exit point and enters the machine element radially at the point of entry, this component can also indirectly at the entry or exit point in the radial direction be determined. The magnetic field sensor or the magnetic field sensors are preferably designed to measure only the component extending in the axis of the magnetic field caused by the permanent magnetization and by the torque. In this case, no other components of this magnetic field can be measured by the or the magnetic field sensors.

Der Magnetfeldsensor bzw. die Magnetfeldsensoren sind in einer Ebene angeordnet, welche durch die Achse und durch die Richtung der Querkraft und/oder der Temperaturänderung aufgespannt ist. Zumindest befindet sich der mindestens eine Magnetfeldsensor in technischer Hinsicht so nahe dieser Ebene, dass ein durch die Permanentmagnetisierung sowie durch die Querkraft und/oder die sich örtlich erstreckende Temperaturänderung bewirktes Magnetfeld nicht messwertbeeinflussend auf den mindestens einen Magnetfeldsensor zur Messung des Drehmomentes wirkt. Die durch die Achse und durch die Richtung der Querkraft und/oder der sich örtlich erstreckenden Temperaturänderung aufgespannte Ebene, in welcher der mindestens eine Magnetfeldsensor liegt, ist bevorzugt vertikal angeordnet.The magnetic field sensor or the magnetic field sensors are arranged in a plane which is spanned by the axis and by the direction of the transverse force and / or the temperature change. At least the magnetic field sensor is at least so close to this plane in technical terms that a magnetic field caused by the permanent magnetization and by the transverse force and / or the locally extending temperature change does not influence the measurement value of the at least one magnetic field sensor for measuring the torque. The plane spanned by the axis and by the direction of the lateral force and / or the locally extending temperature change in which the at least one magnetic field sensor is located is preferably arranged vertically.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass allein durch die Anordnung der Magnetfeldsensoren die unerwünschten Einflüsse der Querkraft und der Temperaturänderung vermieden sind.A particular advantage of the arrangement according to the invention is that the unwanted effects of the transverse force and the temperature change are avoided solely by the arrangement of the magnetic field sensors.

Die Permanentmagnetisierung kann mehrere Komponenten umfassen, welche jeweils umlaufend um die Achse herum ausgerichtet sind. Bevorzugt ist die Permanentmagnetisierung ausschließlich umlaufend um die Achse herum ausgerichtet. Folglich weist die Permanentmagnetisierung bevorzugt keine andere Richtungskomponente, beispielsweise radial zur Achse oder in der Achse liegend auf. Insofern die Permanentmagnetisierung mehrere Komponenten umfasst, sind auch die Komponenten bevorzugt jeweils ausschließlich umlaufend um die Achse herum ausgerichtet.The permanent magnetization may comprise a plurality of components which are each aligned circumferentially around the axis. Preferably, the permanent magnetization is exclusively circumferentially aligned around the axis. Consequently, the permanent magnetization preferably has no other directional component, for example lying radially to the axis or lying in the axis. Insofar as the permanent magnetization comprises a plurality of components, the components are preferably also aligned exclusively circumferentially around the axis.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Permanentmagnetisierung in axialen Abschnitten ausgebildet, zwischen denen die Polarität der Permanentmagnetisierung wechselt. innerhalb der axialen Abschnitte ändert sich die Polarität der Permanentmagnetisierung bevorzugt nicht. Zwischen den axialen Abschnitten der Permanentmagnetisierung befinden sich bevorzugt unmagnetisierte axiale Abschnitte.In preferred embodiments of the arrangement according to the invention, the permanent magnetization is formed in axial sections, between which the polarity of the permanent magnetization changes. Within the axial sections, the polarity of the permanent magnetization preferably does not change. Between the axial portions of the permanent magnetization are preferably unmagnetized axial sections.

Die axialen Abschnitte der Permanentmagnetisierung weisen bevorzugt eine gleiche axiale Länge auf. Bevorzugt sind zwei bis zehn der axialen Abschnitte ausgebildet. Besonders bevorzugt sind drei der axialen Abschnitte der Permanentmagnetisierung ausgebildet.The axial sections of the permanent magnetization preferably have a same axial length. Preferably, two to ten of the axial sections are formed. Particularly preferably, three of the axial sections of the permanent magnetization are formed.

Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind bevorzugt beabstandet von der Achse angeordnet.The one or more magnetic field sensors are preferably arranged at a distance from the axis.

Die Anordnung umfasst bevorzugt mindestens zwei der Magnetfeldsensoren. Die Magnetfeldsensoren sind bevorzugt paarig vorhanden, wobei die Magnetfeldsensoren eines jeden der Paare gegenüberliegend in Bezug auf die Achse angeordnet sind. Dabei weisen die beiden Magnetfeldsensoren des jeweiligen Paares einen gleichen Abstand zu der Achse auf. Die Anordnung kann auch genau eines dieser Paare umfassen.The arrangement preferably comprises at least two of the magnetic field sensors. The magnetic field sensors are preferably paired, with the magnetic field sensors of each of the pairs being located opposite each other with respect to the axis. In this case, the two magnetic field sensors of the respective pair are at the same distance from the axis. The arrangement may also comprise exactly one of these pairs.

Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind bevorzugt in einer senkrecht zur Achse ausgerichteten Ebene angeordnet, in welcher auch die Permanentmagnetisierung angeordnet ist. Insofern die Permanentmagnetisierung in axialen Abschnitten ausgebildet ist, so ist bevorzugt jedem der axialen Abschnitte einer der Magnetfeldsensoren; besonders bevorzugt eines der Paare der Magnetfeldsensoren zugeordnet. Die Paare der Magnetfeldsensoren liegen dabei jeweils in einer senkrecht zur Achse ausgerichteten Ebene, in welcher auch einer der axialen Abschnitte der Permanentmagnetisierung angeordnet ist.The one or more magnetic field sensors are preferably arranged in a plane aligned perpendicular to the axis, in which the permanent magnetization is arranged. Insofar as the permanent magnetization is formed in axial sections, it is preferable for each of the axial sections to be one of the magnetic field sensors; particularly preferably associated with one of the pairs of magnetic field sensors. The pairs of the magnetic field sensors lie in each case in a plane oriented perpendicular to the axis, in which also one of the axial sections of the permanent magnetization is arranged.

Die Permanentmagnetisierung ist bevorzugt in einem axialen Magnetisierungsabschnitt des Maschinenelementes ausgebildet. Dieser axiale Magnetisierungsabschnitt kann die axialen Abschnitte der Permanentmagnetisierung wechselnder Polarität mit ggf. vorhandenen unmagnetisierten Zwischenabschnitten umfassen. Jedenfalls kann sich das Maschinenelement weit über die Permanentmagnetisierung hinaus in der Achse erstrecken.The permanent magnetization is preferably formed in an axial magnetization section of the machine element. This axial magnetization section may comprise the axial sections of the permanent magnetization of alternating polarity with possibly existing unmagnetized intermediate sections. In any case, the machine element may extend far beyond the permanent magnetization in the axis.

Die die Permanentmagnetisierung aufweisende Komponente ist zumindest fest mit dem Maschinenelement oder mit einer Hauptkomponente des Maschinenelementes verbunden, wobei die Permanentmagnetisierung den am Maschinenelement auftretenden mechanischen Spannungen gemeinsam mit dem Maschinenelement ausgesetzt ist. Die Permanentmagnetisierung ist bevorzugt einstückig mit dem Maschinenelement oder mit einer Hauptkomponente des Maschinenelementes ausgebildet. Es handelt sich jedenfalls nicht um zusätzliche Dauermagnete, welche beispielsweise außen am Maschinenelement befestigt sind und nicht den am Maschinenelement auftretenden mechanischen Spannungen ausgesetzt sind. Die Permanentmagnetisierung ist bevorzugt in einem magnetoelastisch ausgebildeten Abschnitt des Maschinenelementes ausgebildet. In dem magnetoelastisch ausgebildeten Abschnitt des Maschinenelementes besteht das Maschinenelement bevorzugt aus einem magnetostriktiven Material. Bevorzugt ist nicht lediglich ein Abschnitt, sondern das Maschinenelement als solches magnetoelastisch ausgebildet. In diesem Fall besteht das Maschinenelement aus einem magnetostriktiven Material.The component having the permanent magnetization is at least fixed connected to the machine element or with a main component of the machine element, wherein the permanent magnetization is exposed to the mechanical stresses occurring at the machine element together with the machine element. The permanent magnetization is preferably formed integrally with the machine element or with a main component of the machine element. In any case, these are not additional permanent magnets which, for example, are fastened on the outside of the machine element and are not exposed to the mechanical stresses occurring on the machine element. The permanent magnetization is preferably formed in a magnetoelastic section of the machine element. In the magnetoelastic section of the machine element, the machine element preferably consists of a magnetostrictive material. Preferably, not only a portion, but the machine element is designed as such magnetoelastic. In this case, the machine element consists of a magnetostrictive material.

Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind bevorzugt ortsfest und beabstandet zum Maschinenelement angeordnet. Während das Drehmoment zu Bewegungen oder Verformungen des Maschinenelementes führen kann, verändern die Magnetfeldsensoren ihre ortsfeste Position nicht.The one or more magnetic field sensors are preferably stationary and spaced from the machine element. While the torque can lead to movements or deformations of the machine element, the magnetic field sensors do not change their stationary position.

Das Maschinenelement weist bevorzugt die Form eines Prismas oder eines Zylinders auf, wobei das Prisma bzw. der Zylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Das Prisma bzw. der Zylinder ist bevorzugt gerade. Besonders bevorzugt weist das Maschinenelement die Form eines geraden Kreiszylinders auf, wobei der Kreiszylinder koaxial zu der Achse angeordnet ist. Bei besonderen Ausführungsformen ist das Prisma bzw. der Zylinder konisch ausgebildet.The machine element preferably has the shape of a prism or a cylinder, wherein the prism or the cylinder is arranged coaxially to the axis. The prism or the cylinder is preferably straight. Particularly preferably, the machine element has the shape of a straight circular cylinder, wherein the circular cylinder is arranged coaxially to the axis. In particular embodiments, the prism or the cylinder is conical.

Das Maschinenelement ist bevorzugt durch eine Welle oder durch einen Flansch gebildet. Die Welle bzw. der Flansch können für Belastungen durch unterschiedliche Kräfte und Drehmomente ausgelegt sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Maschinenelement um einen Messflansch einer Wankstabilisierung. In diesem Fall wird die Temperaturänderung beispielsweise durch Schwallwasser verursacht, welches insbesondere von unten auf den Messflansch trifft und diesen abkühlt.The machine element is preferably formed by a shaft or by a flange. The shaft or the flange can be designed for loads due to different forces and torques. Particularly preferably, the machine element is a measuring flange of a roll stabilization. In this case, the temperature change is caused, for example, by splash water, which strikes the measuring flange from below and cools it.

Das Maschinenelement weist bevorzugt einen Hohlraum auf, durch welchen die Achse zumindest abschnittsweise verläuft. Folglich umschließt der Hohlraum zumindest einen Abschnitt der Achse. Der Hohlraum erstreckt sich bevorzugt in der Achse.The machine element preferably has a cavity through which the axis extends at least in sections. Consequently, the cavity encloses at least a portion of the axis. The cavity preferably extends in the axis.

Der Hohlraum ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet, wobei die Zylinderform koaxial zur Achse angeordnet ist.The cavity is preferably cylindrical, wherein the cylindrical shape is arranged coaxially to the axis.

Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind bevorzugt in dem Hohlraum angeordnet. Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind alternativ bevorzugt außerhalb des Hohlraumes angeordnet.The one or more magnetic field sensors are preferably arranged in the cavity. The one or more magnetic field sensors are alternatively preferably arranged outside the cavity.

Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind bevorzugt durch Hall-Sensoren, Spulen oder Fluxgate-Magnetometer gebildet. Grundsätzlich können auch andere Sensortypen verwendet werden, insofern sie zur Messung der durch den invers-magnetostriktiven Effekt hervorgerufenen magnetischen Felder geeignet sind.The one or more magnetic field sensors are preferably formed by Hall sensors, coils or fluxgate magnetometers. In principle, other sensor types can also be used insofar as they are suitable for measuring the magnetic fields produced by the inverse-magnetostrictive effect.

Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind bevorzugt gemeinsam auf einer Platine angeordnet, auf welche die Magnetfeldsensoren beispielsweise aufgelötet sind. Die ebene Platine befindet sich bevorzugt in oder nahe der Ebene, welche durch die Achse und durch die Richtung der Querkraft und/oder der sich örtlich erstreckenden Temperaturänderung aufgespannt ist. Die Platine ist bevorzugt vertikal angeordnet.The one or more magnetic field sensors are preferably arranged together on a circuit board, to which the magnetic field sensors are soldered, for example. The planar board is preferably located in or near the plane which is spanned by the axis and by the direction of the lateral force and / or the locally extending temperature change. The board is preferably arranged vertically.

Bei dem erfindungsgemäßen Wankstabilisator handelt es sich um einen geteilter Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges. Die Teilung ist dadurch gegeben, dass der Wankstabilisator zwei Stabilisatorteile umfasst, die bevorzugt durch Drehstabfedern gebildet sind. Zwischen den Stabilisatorteilen ist ein Aktuator zum Beaufschlagen der Stabilisatorteile mit einem Drehmoment aufnehmbar. Die Stabilisatorteile sind folglich dazu ausgebildet, dass zwischen ihnen ein Aktuator drehfest befestigbar ist, um ein Drehmoment von dem Aktuator auf das jeweilige Stabilisatorteil übertragen zu können, wobei das Drehmoment das jeweilige Stabilisatorteil auf Torsion beansprucht. Bevorzugt ist der Aktuator bereits zwischen den Stabilisatorteilen aufgenommen und drehfest mit den Stabilisatorteilen verbunden. Der Wankstabilisator umfasst weiterhin die erfindungsgemäße Anordnung zum Messen eines Drehmomentes in der oben beschriebenen Ausführungsform, bei welcher das Maschinenelement durch einen Messflansch der Wankstabilisierung gebildet ist. Der Wankstabilisator kann auch zwei dieser Anordnungen umfassen. Der eine bzw. die zwei Messflansche sind dazu ausgebildet, drehfest zwischen dem jeweiligen Stabilisatorteil und dem Aktuator angeordnet zu werden, sodass der jeweilige Messflansch das vom Aktuator erzeugte Drehmoment überträgt und ebenso wie das jeweilige Stabilisatorteil auf Torsion beansprucht wird. Das eine Stabilisatorteil bzw. die beiden Stabilisatorteile sind jeweils mit dem das Drehmoment übertragenden Messflansch zum drehfesten Anschluss an den Aktuator ausgebildet. Bevorzugt ist das eine Stabilisatorteil bzw. sind die beiden Stabilisatorteile jeweils bereits mit dem das Drehmoment übertragenden Messflansch an den Aktuator drehfest angeschlossen.The roll stabilizer according to the invention is a split roll stabilizer of a motor vehicle. The division is given by the fact that the roll stabilizer comprises two stabilizer parts, which are preferably formed by torsion bar springs. Between the stabilizer parts, an actuator for applying the stabilizer parts can be received with a torque. The stabilizer parts are consequently designed such that an actuator can be fixed in a rotationally fixed manner between them in order to be able to transmit torque from the actuator to the respective stabilizer part, wherein the torque stresses the respective stabilizer part in torsion. Preferably, the actuator is already taken between the stabilizer parts and rotatably connected to the stabilizer parts. The roll stabilizer further comprises the inventive arrangement for measuring a torque in the embodiment described above, in which the machine element is formed by a measuring flange of the roll stabilization. The roll stabilizer may also include two of these arrangements. The one or the two measuring flanges are adapted to be arranged rotationally fixed between the respective stabilizer part and the actuator, so that the respective measuring flange transmits the torque generated by the actuator and as well as the respective stabilizer part is subjected to torsion. The one stabilizer part or the two stabilizer parts are each formed with the torque transmitting measuring flange for rotationally fixed connection to the actuator. Preferably, this is a stabilizer part or the two stabilizer parts are each already connected in rotation with the torque transmitting measuring flange to the actuator.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Messen eines Drehmomentes. Das Drehmoment wirkt auf ein sich in einer Achse erstreckendes Maschinenelement. Das zu messende Drehmoment ist in der Achse des Maschinenelementes ausgerichtet, d. h. das Drehmoment weist eine Drehachse auf, welche mit der Achse des Maschinenelementes zusammenfällt oder zumindest parallel zu dieser ist. Dieses Drehmoment führt insbesondere zu einer Torsion des Maschinenelementes, sodass das Drehmoment durch ein Torsionsmoment gebildet ist. Das Maschinenelement ist weiterhin einer senkrecht zur Achse ausgerichteten Querkraft und/oder einer sich senkrecht zur Achse erstreckenden Temperaturänderung ausgesetzt. Bei der Querkraft kann es sich um eine unerwünschte Kraft infolge eines Biegemomentes handeln, die neben dem Drehmoment auf das Maschinenelement wirkt. Jedenfalls soll die Querkraft die Messung des Drehmomentes nicht beeinflussen. Die sich örtlich erstreckende Temperaturänderung führt dazu, dass das Maschinenelement an unterschiedlichen Punkten seiner Ausdehnung unterschiedliche Temperaturen aufweist. Es ist somit ein Temperaturgradient vorhanden, der senkrecht zur Achse ausgerichtet ist. Die senkrechte Ausrichtung der Querkraft bzw. der sich örtlich erstreckenden Temperaturänderung zur Achse ist dann gegeben, wenn zumindest einer Komponente der Querkraft bzw. der Temperaturänderung senkrecht zur Achse ausgerichtet Ist, wobei es sich bevorzugt um eine wesentliche Komponente der Querkraft bzw. der Temperaturänderung handelt. Das Maschinenelement weist eine Permanentmagnetisierung auf. Die Permanentmagnetisierung erstreckt sich tangential um die Achse herum. Die Feldlinien des Magnetfeldes der Permanentmagnetisierung laufen innerhalb der Permanentmagnetisierung entlang von Kreisen, welche konzentrisch und senkrecht zur Achse angeordnet sind.The method according to the invention is used to measure a torque. The torque acts on an axis extending in one Machine element. The torque to be measured is aligned in the axis of the machine element, ie, the torque has an axis of rotation which coincides with the axis of the machine element or at least parallel thereto. This torque leads in particular to a torsion of the machine element, so that the torque is formed by a torsional moment. The machine element is furthermore exposed to a transverse force aligned perpendicular to the axis and / or to a temperature change extending perpendicular to the axis. The transverse force may be an undesirable force due to a bending moment acting on the machine element in addition to the torque. In any case, the transverse force should not influence the measurement of the torque. The locally extending temperature change causes the machine element to have different temperatures at different points of its extent. There is thus a temperature gradient which is oriented perpendicular to the axis. The vertical orientation of the transverse force or the locally extending temperature change to the axis is given when at least one component of the transverse force or the temperature change is aligned perpendicular to the axis, which is preferably an essential component of the transverse force or the change in temperature. The machine element has a permanent magnetization. The permanent magnetization extends tangentially around the axis. The field lines of the magnetic field of the permanent magnetization run within the permanent magnetization along circles which are arranged concentrically and perpendicular to the axis.

Das Drehmoment wird erfindungsgemäß bestimmt, indem zumindest eine sich in der Achse erstreckende vektorielle Komponente eines aus dem Maschinenelement austretenden, durch die Permanentmagnetisierung und durch das Drehmoment wegen des invers-magnetostriktiven Effektes bewirkten Magnetfeldes gemessen wird. Dieses Messen erfolgt innerhalb einer Ebene, welche durch die Achse und durch die Richtung der Querkraft und/oder der sich örtlich erstreckenden Temperaturänderung aufgespannt ist.The torque is determined according to the invention by measuring at least one vectorial component extending in the axis of a magnetic field emerging from the machine element and caused by the permanent magnetization and by the torque due to the inverse magnetostrictive effect. This measurement takes place within a plane which is spanned by the axis and by the direction of the lateral force and / or the locally extending temperature change.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt auf der erfindungsgemäßen Anordnung und deren bevorzugten Ausführungsformen angewendet.The method according to the invention is preferably applied to the arrangement according to the invention and its preferred embodiments.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the drawing. Show it:

1: eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten; 1 a preferred embodiment of an inventive arrangement in two views;

2: eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators; und 2 a preferred embodiment of a roll stabilizer according to the invention; and

3: ein Detail des in 2 gezeigten Wankstabilisators. 3 : a detail of in 2 shown roll stabilizer.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Messen eines Drehmomentes in zwei Ansichten. Der linke Teil der 1 zeigt eine Querschnittsansicht, während der rechte Teil der 1 eine seitliche Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt. 1 shows a preferred embodiment of the inventive arrangement for measuring a torque in two views. The left part of the 1 shows a cross-sectional view, while the right part of 1 a side view of the arrangement according to the invention shows.

Die Anordnung umfasst zunächst ein Maschinenelement in Form eines Flansches 01, welcher an einem Grundkörper 02 befestigt ist. Der Flansch 01 weist die Form eines hohlen Kreiszylinders auf. Der Flansch 01 erstreckt sich in einer Achse 03, welche auch die mittlere Achse der Hohlzylinderform des Flansches 01 bildet. Der Flansch 01 besteht aus einem magnetoelastischen Material, welches den magnetostriktiven Effekt aufweist.The arrangement initially comprises a machine element in the form of a flange 01 which is attached to a basic body 02 is attached. The flange 01 has the shape of a hollow circular cylinder. The flange 01 extends in one axis 03 , which is also the middle axis of the hollow cylindrical shape of the flange 01 forms. The flange 01 consists of a magnetoelastic material, which has the magnetostrictive effect.

In einem axialen Abschnitt des Flansches 01 ist eine Permanentmagnetisierung 04 ausgebildet, welche sich tangential um die Achse 03 herum erstreckt. Die Permanentmagnetisierung 04 ist in Richtung der Achse 03 nicht vollständig entlang des Flansches 01, sondern lediglich in axialen Abschnitten 06, 07, 08 ausgebildet, wobei die Polarität der Permanentmagnetisierung 04 zwischen den axialen Abschnitten 06, 07, 08 jeweils wechselt. Die wechselnde Palarität der Permanentmagnetisierung 04 ist durch Pfeile 09, 11, 12 symbolisiert.In an axial section of the flange 01 is a permanent magnetization 04 formed, which tangentially about the axis 03 extends around. The permanent magnetization 04 is in the direction of the axis 03 not completely along the flange 01 but only in axial sections 06 . 07 . 08 formed, wherein the polarity of the permanent magnetization 04 between the axial sections 06 . 07 . 08 each changes. The changing palarity of permanent magnetization 04 is by arrows 09 . 11 . 12 symbolizes.

Im Hohlraum des hohlzylinderförmigen Flansches 01 befinden sich sechs Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19, welche als Paare 13, 14; 16, 17; 18, 19 angeordnet sind. Jeweils eines der Paare der Magnetfeldsensoren 13, 14; 16, 17; 18, 19 steht einem der axialen Abschnitte 06, 07, 08 der Permanentmagnetisierung 04 gegenüber.In the cavity of the hollow cylindrical flange 01 There are six magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 which as couples 13 . 14 ; 16 . 17 ; 18 . 19 are arranged. Each one of the pairs of magnetic field sensors 13 . 14 ; 16 . 17 ; 18 . 19 is one of the axial sections 06 . 07 . 08 the permanent magnetization 04 across from.

Die sechs Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 sind dazu ausgebildet, ein Magnetfeld zu messen, dessen Richtung in Richtung der Achse 03 angeordnet ist. Die Permanentmagnetisierung 04 bewirkt ein sich in der Achse 03 erstreckendes Magnetfeld dann, wenn eine mechanische Beanspruchung des Flansches 01 zu dem invers-magnetostriktiven Effekt geführt hat. Bei dieser mechanischen Belastung handelt es sich insbesondere um ein Drehmoment MT um die Achse 03, welches den Flansch 01 auf Torsion beansprucht. Folglich ist mit den sechs Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 das auf den Flansch 01 wirkende Drehmoment MT messbar.The six magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 are designed to measure a magnetic field whose direction in the direction of the axis 03 is arranged. The permanent magnetization 04 causes an axis 03 extending magnetic field when a mechanical stress on the flange 01 has led to the inverse magnetostrictive effect. This mechanical load is, in particular, a torque M T about the axis 03 which the flange 01 claimed to torsion. Consequently, with the six magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 that on the flange 01 acting torque M T measurable.

Das Maschinenelement 01 ist weiterhin einer Querkraft FQ ausgesetzt, die sich nicht auf die Messung des Drehmomentes M mit den sechs Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 auswirken soll. Die Querkraft FQ ist senkrecht zur Achse 03 ausgerichtet und wirkt bei der gezeigten Ausführungsform von oben. The machine element 01 is further exposed to a transverse force F Q , which does not affect the measurement of the torque M with the six magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 should affect. The lateral force F Q is perpendicular to the axis 03 aligned and acts in the embodiment shown from above.

Das Maschinenelement 01 ist weiterhin einer sich örtlichen erstreckenden Temperaturänderung Tgrad ausgesetzt, die einen Temperaturgradienten bewirkt, der bei der gezeigten Ausführungsform nach oben ausgerichtet ist. Diese Temperaturänderung kann beispielsweise durch eine kühlende Flüssigkeit bewirkt werden, welche von unten auf das Maschinenelement trifft. Die örtliche ausgerichtete Temperaturänderung Tgrad soll sich nicht auf die Messung des Drehmomentes MT mit den sechs Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 auswirken.The machine element 01 is further exposed to a locally extending temperature change T degrees which causes a temperature gradient which is upwardly oriented in the embodiment shown. This temperature change can be effected, for example, by a cooling liquid which strikes the machine element from below. The localized temperature change T grad should not be based on the measurement of the torque M T with the six magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 impact.

Sämtliche Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 befinden sich in einer Ebene, welche durch die Achse 03 und durch die Richtung der Querkraft FQ und der Temperaturänderung Tgrad aufgespannt ist. Da bei der gezeigten Ausführungsform die Querkraft FQ und die Temperaturänderung Tgrad vertikal ausgerichtet sind, befinden sich auch die Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 gemeinsam in einer vertikalen Ebene. Aus diesem Grund wirken sich die Querkraft FQ und die Temperaturänderung Tgrad nicht auf die Messung des Drehmomentes MT mit den sechs Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 aus.All magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 are in a plane passing through the axis 03 and is spanned by the direction of the lateral force F Q and the temperature change T grad . In the embodiment shown, since the lateral force F Q and the temperature change T grad are vertically aligned, the magnetic field sensors are also located 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 together in a vertical plane. For this reason, the lateral force F Q and the temperature change T grad do not affect the measurement of the torque M T with the six magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 out.

Die Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 sind durch Spulen gebildet und sind gemeinsam auf einer ebenen Platine 21 befestigt. Die Platine 21 liegt gemeinsam mit den Magnetfeldsensoren 13, 14, 16, 17, 18, 19 nahezu in der Ebene, welche durch die Achse 03 und durch die Richtung der Querkraft FQ und der Temperaturänderung Tgrad aufgespannt ist. Die Platine 21 ist bei der gezeigten Ausführungsform vertikal ausgerichtet.The magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 are formed by coils and are together on a flat board 21 attached. The board 21 lies together with the magnetic field sensors 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 almost in the plane, passing through the axis 03 and is spanned by the direction of the lateral force F Q and the temperature change T grad . The board 21 is vertically aligned in the embodiment shown.

2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen geteilten Wankstabilisators mit einem angeschlossenen Aktuator 31. Der Aktuator 31 ist wirksam zwischen zwei jeweils als Drehstabfeder 32 ausgebildeten Stabilisatorteilen 33 angeordnet. Beide Stabilisatorteile 33 sind jeweils über ein Stabilisatorlager 34 an einem hier nicht dargestellten Fahrzeugaufbau drehbar gelagert. Der Aktuator 31 kann einen Motor mit einem angeschlossenen Getriebe aufweisen, wobei ein Aktuatorgehäuse an das eine Stabilisatorteil 33 und eine Ausgangswelle an das andere Stabilisatorteil 33 angeschlossen werden kann. Unter Betätigung des Aktuators 31 werden die angeschlossenen Stabilisatorteile 33 auf Torsion beansprucht. 2 shows a preferred embodiment of a split roll stabilizer according to the invention with a connected actuator 31 , The actuator 31 is effective between two each as a torsion bar 32 trained stabilizer parts 33 arranged. Both stabilizer parts 33 are each about a stabilizer bearing 34 rotatably mounted on a vehicle body, not shown here. The actuator 31 may comprise a motor with a connected gear, wherein an actuator housing to the one stabilizer part 33 and an output shaft to the other stabilizer part 33 can be connected. Under actuation of the actuator 31 become the connected stabilizer parts 33 claimed to torsion.

3 zeigt ein Detail des in 2 gezeigten Wankstabilisators. Eine Anordnung 36 zur berührungslosen Messung des Aktuatormomentes umfasst ein magnetoelastisches Material 37 sowie einen Magnetfeldsensor 38. Das magnetoelastische Material 37 weist den magnetostriktiven Effekt und eine umlaufende Permanentmagnetisierung auf. Das Aktuatormoment ist das in den Stabilisatorteilen 33 wirkende Torsionsmoment. Das Stabilisatorteil 33 ist an seinem dem Aktuator 31 (gezeigt in 2) zugewandten Ende mit einem Anschlussteil 39 versehen, das an den Aktuator 31 (gezeigt in 2) zur Übertragung des Torsionsmomentes angeschlossen ist. Das Anschlussteil 39 ist im Ausführungsbeispiel als ein Flansch 41 ausgebildet. Der Flansch 41 ist einerseits drehfest an das Stabilisatorteil 33 und das andererseits drehfest an den Aktuator 31 (gezeigt in 2) angeschlossen. Der Flansch 41 kann an den Aktuator 31 mit Schrauben angeschraubt werden; der Flansch 41 kann auch stoff-, reib oder kraftschlüssig mit dem Aktuator 31 verbunden werden. Im Ausführungsbeispiel ist der Flansch 41 hohl ausgebildet, wobei das an seinem Ende kreisringförmig ausgebildete Stabilisatorteil 33 in einen ringförmigen Absatz 42 des Flansches 41 eingreift. Der Flansch 41 und das Stabilisatorteil 33 sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Der Flansch 41 weist einen hülsenförmigen Abschnitt 43 auf, an dessen von dem ringförmigen Absatz 42 abgewandten axialen Ende einstückig ein Radialbord 44 angeformt ist. Der Radialbord 44 ist an seiner dem Aktuator 31 (gezeigt in 2) zugewandten Stirnseite mit einer Verzahnung 46 versehen, die in eine an dem Aktuator 31 (gezeigt in 2) vorgesehene Gegenverzahnung formschlüssig eingreift. Der Flansch 41 ist über nicht abgebildete Schrauben mit dem Aktuator 31 (gezeigt in 2) verschraubt, wobei die Schrauben durch in dem Radialbord 44 vorgesehene Durchgangsöffnungen durchgeführt sind. Der Flansch 41 besteht aus dem magnetoelastischen Material 37, welches den magnetostriktiven Effekt aufweist. Das magnetoelastische Material 37 überträgt das volle Torsionsmoment des Wankstabilisators. Der Magneffeldsensor 38 ist in 3 alternativ innerhalb und außerhalb des hohlen Flansches 41 angeordnet. Der Magnetfeldsensor 38 misst die durch Torsion des magnetoelastischen Materials 37 verursachte Änderung der magnetischen Eigenschaften des Flansches 41. Durch die Anordnung des Magnetfeldsensors 38 innerhalb des hohlen Flansches 41 sind eine platzsparende Anordnung und ein wirkungsvoller Schutz des Magnetfeldsensors 38 erreicht. 3 shows a detail of in 2 shown roll stabilizer. An arrangement 36 for non-contact measurement of the actuator torque comprises a magnetoelastic material 37 and a magnetic field sensor 38 , The magnetoelastic material 37 has the magnetostrictive effect and a circumferential permanent magnetization. The actuator torque is that in the stabilizer parts 33 acting torsional moment. The stabilizer part 33 is at his the actuator 31 (shown in 2 ) facing end with a connection part 39 provided to the actuator 31 (shown in 2 ) is connected to transmit the torsional moment. The connection part 39 is in the embodiment as a flange 41 educated. The flange 41 on the one hand rotatably against the stabilizer part 33 and on the other hand rotationally fixed to the actuator 31 (shown in 2 ) connected. The flange 41 can be connected to the actuator 31 screwed with screws; the flange 41 can also be material, friction or non-positive with the actuator 31 get connected. In the embodiment, the flange 41 formed hollow, wherein the annular member formed at its end stabilizer part 33 in an annular heel 42 of the flange 41 intervenes. The flange 41 and the stabilizer part 33 are cohesively connected. The flange 41 has a sleeve-shaped section 43 on, at whose from the annular shoulder 42 facing away from the axial end in one piece a radial board 44 is formed. The radial board 44 is at his the actuator 31 (shown in 2 ) facing end face with a toothing 46 provided in an on the actuator 31 (shown in 2 ) provided counter-toothing engages positively. The flange 41 is about unshown screws with the actuator 31 (shown in 2 ) screwed, with the screws through in the radial board 44 provided through holes are performed. The flange 41 consists of the magnetoelastic material 37 which has the magnetostrictive effect. The magnetoelastic material 37 transfers the full torsional moment of the roll stabilizer. The magnetic field sensor 38 is in 3 alternatively inside and outside the hollow flange 41 arranged. The magnetic field sensor 38 measures the by torsion of the magnetoelastic material 37 caused change in the magnetic properties of the flange 41 , By the arrangement of the magnetic field sensor 38 inside the hollow flange 41 are a space-saving arrangement and effective protection of the magnetic field sensor 38 reached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101
Flanschflange
0202
Grundkörperbody
0303
Achseaxis
0404
Permanentmagnetisierungpermanent magnetization
0505
0606
axialer Abschnitt der Permanentmagnetisierungaxial portion of the permanent magnetization
0707
axialer Abschnitt der Permanentmagnetisierungaxial portion of the permanent magnetization
0808
axialer Abschnitt der Permanentmagnetisierungaxial portion of the permanent magnetization
0909
Pfeilarrow
1010
1111
Pfeilarrow
1212
Pfeilarrow
1313
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
1414
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
1515
1616
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
1717
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
1818
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
1919
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
2020
2121
Platinecircuit board
3030
3131
Aktuatoractuator
3232
DrehstabfederTorsion bar
3333
Stabilisatorteilstabilizer part
3434
Stabilisatorlagerstabilizer suspension
3535
3636
Anordnung zur Messung des AktuatormomentesArrangement for measuring the actuator torque
3737
magnetoelastisches Materialmagnetoelastic material
3838
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
3939
Anschlussteilconnector
4040
4141
Flanschflange
4242
ringförmiger Absatzannular heel
4343
hülsenförmiger Abschnittsleeve-shaped section
4444
Radialbordradial board
4545
4646
Verzahnunggearing

Claims (9)

Anordnung (36) zum Messen eines Drehmomentes (MT) an einem sich in einer Achse (03) erstreckenden Maschinenelement (01; 41), – wobei das zu messende Drehmoment (MT) in der Achse (03) des Maschinenelementes (01; 41) ausgerichtet ist; – wobei das Maschinenelement (01; 41) weiterhin einer senkrecht zur Achse (03) ausgerichteten Querkraft (FQ) und/oder einer sich senkrecht zur Achse (03) erstreckenden Temperaturänderung (Tgrad) ausgesetzt ist, wobei die Richtung der Querkraft (FQ) und/oder der Temperaturänderung (Tgrad) vertikal angeordnet ist; – wobei das Maschinenelement (01; 41) eine Permanentmagnetisierung (04) aufweist, welche sich umlaufend um die Achse (03) herum erstreckt; – wobei die Anordnung weiterhin mindestens einen Magnetfeldsensor (13, 14, 16, 17, 18, 19; 38) umfasst, welcher zur Messung einer sich in der Achse (03) erstreckenden Komponente eines durch die Permanentmagnetisierung (04) und durch das Drehmoment (MT) bewirkten Magnetfeldes ausgebildet ist; und – wobei der mindestens eine Magnetfeldsensor (13, 14, 16, 17, 18, 19; 38) in einer Ebene angeordnet ist, welche durch die Achse (03) und durch die Richtung der Querkraft (FQ) und/oder der Temperaturänderung (Tgrad) aufgespannt ist.Arrangement ( 36 ) for measuring a torque (M T ) at one in an axis ( 03 ) extending machine element ( 01 ; 41 ), - wherein the torque to be measured (M T ) in the axis ( 03 ) of the machine element ( 01 ; 41 ) is aligned; - where the machine element ( 01 ; 41 ) further one perpendicular to the axis ( 03 ) oriented transverse force (F Q ) and / or perpendicular to the axis ( 03 ) is subjected to extending temperature change (T grad ), wherein the direction of the lateral force (F Q ) and / or the temperature change (T grad ) is arranged vertically; - where the machine element ( 01 ; 41 ) a permanent magnetization ( 04 ), which revolve around the axis ( 03 ) extends around; - wherein the arrangement further comprises at least one magnetic field sensor ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ; 38 ), which is used to measure an axis ( 03 ) extending component of a permanent magnetization ( 04 ) and by the torque (M T ) caused magnetic field is formed; and - wherein the at least one magnetic field sensor ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ; 38 ) is arranged in a plane passing through the axis ( 03 ) and by the direction of the transverse force (F Q ) and / or the temperature change (T grad ) is clamped. Anordnung (36) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetisierung (04) in axialen Abschnitten (06, 07, 08) ausgebildet ist, zwischen denen die Polarität der Permanentmagnetisierung (04) wechselt.Arrangement ( 36 ) according to claim 1, characterized in that the permanent magnetization ( 04 ) in axial sections ( 06 . 07 . 08 ) between which the polarity of the permanent magnetization ( 04 ) changes. Anordnung (36) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor (13, 14, 16, 17, 18, 19; 38) zur Messung ausschließlich der sich in der Achse (03) erstreckenden Komponente des durch die Permanentmagnetisierung (04) und durch das Drehmoment (MT) bewirkten Magnetfeldes ausgebildet ist.Arrangement ( 36 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one magnetic field sensor ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ; 38 ) for measuring exclusively in the axis ( 03 ) extending component of the by the permanent magnetization ( 04 ) and by the torque (M T ) caused magnetic field is formed. Anordnung (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetfeldsensor (13, 14, 16, 17, 18, 19; 38) von der Achse (03) beabstandet ist.Arrangement ( 36 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one magnetic field sensor ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ; 38 ) from the axis ( 03 ) is spaced. Anordnung (36) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (13, 14, 16, 17, 18, 19) paarig vorhanden sind, wobei die Magnetfeldsensoren (13, 14, 16, 17, 18, 19) eines jeden der Paare (13, 14; 16, 17; 18, 19) gegenüberliegend und mit einem gleichen Abstand von der Achse (03) angeordnet sind.Arrangement ( 36 ) according to claim 4, characterized in that the magnetic field sensors ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ) are paired with the magnetic field sensors ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ) of each of the pairs ( 13 . 14 ; 16 . 17 ; 18 . 19 ) opposite and at an equal distance from the axis ( 03 ) are arranged. Anordnung (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (13, 14, 16, 17, 18, 19) gemeinsam auf einer Platine (21) angeordnet sind, wobei die Platine (21) vertikal angeordnet ist.Arrangement ( 36 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic field sensors ( 13 . 14 . 16 . 17 . 18 . 19 ) together on a board ( 21 ) are arranged, wherein the board ( 21 ) is arranged vertically. Anordnung (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement durch einen Messflansch (41) einer Wankstabilisierung gebildet ist.Arrangement ( 36 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the machine element by a measuring flange ( 41 ) is formed a roll stabilization. Geteilter Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges, umfassend zwei Stabilisatorteile (33), zwischen denen ein Aktuator (31) zum Beaufschlagen der Stabilisatorteile (33) mit einem Drehmoment aufnehmbar ist, wobei der Wankstabilisator weiterhin eine Anordnung (36) nach Anspruch 7 umfasst, und wobei eines der beiden Stabilisatorteile (33) mit dem das Drehmoment übertragenden Messflansch (41) zum Anschluss an den Aktuator (31) ausgebildet ist.Split roll stabilizer of a motor vehicle, comprising two stabilizer parts ( 33 ), between which an actuator ( 31 ) for applying the stabilizer parts ( 33 ) is receivable with a torque, wherein the roll stabilizer further comprises an arrangement ( 36 ) according to claim 7, and wherein one of the two stabilizer parts ( 33 ) with the torque transmitting measuring flange ( 41 ) for connection to the actuator ( 31 ) is trained. Verfahren zum Messen eines Drehmomentes (MT), wobei das Drehmoment (MT) auf ein sich in einer Achse (03) erstreckendes Maschinenelement (01; 41) wirkt und in der Achse (03) ausgerichtet ist, wobei das Maschinenelement (01; 41) weiterhin einer senkrecht zur Achse (03) ausgerichteten Querkraft (FQ) und/oder einer sich senkrecht zur Achse (03) erstreckenden Temperaturänderung (Tgrad) ausgesetzt ist, wobei die Richtung der Querkraft (FQ) und/oder der Temperaturänderung (Tgrad) vertikal angeordnet ist, und wobei das Maschinenelement (01; 41) eine Permanentmagnetisierung (04) aufweist, welche sich umlaufend um die Achse (03) herum erstreckt, wobei das Drehmoment (MT) durch ein Messen einer sich in der Achse (03) erstreckenden Komponente eines durch die Permanentmagnetisierung (04) und durch das Drehmoment (MT) bewirkten Magnetfeldes in einer Ebene bestimmt wird, welche durch die Achse (03) und durch die Richtung der Querkraft (FQ) und/oder der Temperaturänderung (Tgrad) aufgespannt ist.Method for measuring a torque (M T ), wherein the torque (M T ) is applied to an axis (M T ) 03 ) extending machine element ( 01 ; 41 ) and in the axis ( 03 ), wherein the machine element ( 01 ; 41 ) further one perpendicular to the axis ( 03 ) oriented transverse force (F Q ) and / or perpendicular to the axis ( 03 ) is subjected to extending temperature change (T grad ), wherein the direction of the lateral force (F Q ) and / or the temperature change (T grad ) is arranged vertically, and wherein the machine element ( 01 ; 41 ) a permanent magnetization ( 04 ), which revolve around the axis ( 03 ), wherein the torque (M T ) is measured by measuring an axis ( 03 ) extending component of a permanent magnetization ( 04 ) and magnetic field caused by the torque (M T ) is determined in a plane passing through the axis ( 03 ) and by the direction of the transverse force (F Q ) and / or the temperature change (T grad ) is clamped.
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