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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomenterfassungseinrichtung und ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Drehmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung eines auf eine Welle und insbesondere auf eine Kurbelwelle eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs entlang einer Rotationsachse wirkenden Drehmoments und ein mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, ein Fahrrad, Elektrofahrrad, ein eBike, ein Pedelec oder dergleichen.
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Bei der Überwachung und/oder Steuerung von Antriebseinrichtungen, zum Beispiel im Bereich der Fahrzeugtechnik, ist es oft wünschenswert, das auf eine Welle einer Antriebseinheit wirkende Drehmoment zu erfassen.
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Dazu werden herkömmlicherweise Drehmomenterfassungseinrichtungen eingesetzt, die mit den mechanischen Verspannungen in der Welle im Zusammenhang stehende Effekte ausnutzen, um so auf den Wert eines auf die Achse wirkenden Drehmomentes schließen zu können. Dabei werden z.B. Materialien eingesetzt, die von den mechanischen Belastungen abhängige magnetische und/oder elektrische Eigenschaften zeigen. Nachteilig ist dabei die notwendige und aufwendige materielle Modifikation der Welle. Andererseits sind aktive Sensoren denkbar, die magnetische Felder in die Welle einprägen und aus der von der mechanischen Belastung abhängigen Feldantwort der Welle auf das Drehmoment schließen. Diese aktiven Systeme sind apparativ sehr aufwendig und vergleichsweise störanfällig.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Drehmomenterfassungseinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ohne besondere materielle Abwandlung der eigentlichen zu untersuchenden Welle und bei vergleichsweise geringem apparativen Aufwand auf die Welle einwirkende Drehmomente mit einem hohem Maß an Zuverlässigkeit und Genauigkeit ermittelt werden können. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 dadurch erreicht, dass eine Drehmomenterfassungseinrichtung geschaffen wird zur Erfassung eines auf eine Welle und insbesondere auf eine Kurbelwelle eines mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeuges entlang einer Rotationsachse wirkenden Drehmomentes mit (i) einer ersten Winkelmarke und einer zweiten Winkelmarke, welche axial beabstandet voneinander orts- und drehfest an oder in einer Außenumfangsfläche der Welle angeordnet sind, und mit (ii) einer ersten Sensoreinheit zur Erfassung einer Winkelstellung der ersten Winkelmarke und einer zweiten Sensoreinheit zur Erfassung einer Winkelstellung der zweiten Winkelmarke. Durch das Vorsehen erster und zweiter Winkelmarken in axialem Abstand zueinander entlang der Erstreckungsrichtung einer zu Grunde liegenden Welle und in orts- und verdrehfester Art und Weise an der Außenumfangsfläche der Welle kann aus erfassten Winkelstellungen der ersten und zweiten Winkelmarken vermittelt durch die erste und die zweite Sensoreinheit und insbesondere aus deren Veränderung unter Belastung mit vergleichsweise einfachen Mitteln auf die Stärke des auf die Welle wirkenden Drehmoments oder Torsionsmomentes geschlossen werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung ist diese dazu ausgebildet, eine Winkeldifferenz zwischen einer Stellung der ersten Winkelmarke und einer Stellung der zweiten Winkelmarke, eine Winkeldifferenzänderung und/oder daraus ein auf die Welle wirkendes Drehmoment und insbesondere ein Torsionsmoment zu bestimmen. Insbesondere kann dabei in einem weiten Parameterbereich die strikte Proportionalität zwischen Winkeländerung und aufgeprägtem Drehmoment oder Torsionsmoment ausgenutzt werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung wird auf ein magnetisches Messprinzip zurückgegriffen, denkbar sind jedoch auch andere Messkonzepte, bei welchen auf die Winkelstellung der ersten und zweiten Winkelmarken an der zu Grunde liegenden Welle geschlossen werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist oder sind die erste Winkelmarke und/oder die zweite Winkelmarke als Ringmagnet ausgebildet, insbesondere in Kreisringform.
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Es lässt sich die Winkelstellung besonders zuverlässig detektieren, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung die erste Winkelmarke und/oder die zweite Winkelmarke – insbesondere in Umfangsrichtung der Welle – mit einer Mehrzahl von Segmenten ausgebildet ist bzw. sind.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Segmente eine magnetische Polarität aufweisen. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn – insbesondere in Umfangsrichtung der zu Grunde liegenden Welle – zueinander direkt benachbarte Segmente unterschiedliche Polaritäten aufweisen.
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Die einzelnen Segmente können dabei die Pole eines Permanentmagneten bilden, wobei ein Permanentmagnet sich in der Umfangsrichtung oder alternativ in radialer Richtung erstrecken kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung weisen die Segmente in Umfangsrichtung der zu Grunde liegenden Welle eine gleiche Winkelausdehnung und/oder eine gleiche oder gleichmäßige Winkelverteilung auf.
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Alternativ dazu können die Segmente in Umfangsrichtung der zu Grunde liegenden Welle unterschiedliche Winkelausdehnungen aufweisen und/oder eine Winkelstellungscodierung der Welle erlauben. Gerade die unterschiedlichen Winkelausdehnungen der einzelnen Segmente erlauben quasi die Detektion der absoluten Winkelstellung der zu Grunde liegenden Welle.
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Es können die erste und/oder zweite Winkelmarke in die Umfangsfläche der zu Grunde liegenden Welle eingearbeitet sein.
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Bevorzugt ist eine Ausgestaltungsform, bei welcher bei besonders geringem Aufwand die erste Winkelmarke und/oder die zweite Winkelmarke an der Außenumfangsfläche der zu Grunde liegenden Welle montiert ist bzw. sind, insbesondere durch Kleben, Klemmen und/oder Schrauben.
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Um ein besonders hohes Maß an Detektionsgenauigkeit zu erreichen, ist es bei einer anderen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung vorgesehen, dass die erste Winkelmarke und die zweite Winkelmarke in Bezug auf eine Richtung der Rotationsachse Y der Welle (i) nicht beide auf einer selben Seite eines Antriebsbereichs und eines Abtriebsbereichs der Welle angeordnet sind und insbesondere (ii) beide zwischen dem Antriebsbereich und dem Abtriebsbereich der Welle angeordnet sind oder (iii) mindestens einen des Antriebsbereichs und des Abtriebsbereiches der Welle zwischen sich angeordnet haben.
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Bei einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung ist diese mit einer Steuereinheit ausgebildet oder mit einer Steuereinheit verbindbar. Die Steuereinheit ist dabei jeweils ausgebildet, von der ersten Sensoreinheit und/oder der zweiten Sensoreinheit generierte und/oder bereitgestellte Signale aufzunehmen und auszuwerten.
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Zur Erzielung einer möglichst hohen Messauflösung ist es bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung vorgesehen, dass die erste Sensoreinheit und/oder die zweite Sensoreinheit in Umfangsrichtung der Welle mehrere Sensorsegmente aufweist bzw. aufweisen und/oder als Magnetfeldsensor und insbesondere als GMR-Sensor ausgebildet ist bzw. sind.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner im Sinne einer Anwendung auch ein mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike, Pedelec oder dergleichen, mit mindestens einem Rad, einem Antrieb zum Antreiben des mindestens einen Rades und einer erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung eines auf eine Welle des Antriebes wirkenden Drehmomentes, bei welchem auf der Grundlage des erfassten Drehmomentes der Antrieb überwachbar und/oder steuerbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeuges ist die Welle Bestandteil des Antriebs, insbesondere als Hohlwelle, als Vollwelle, als lamellierte Welle mit verschiedenen Lamellenschichten in radialer Richtung und/oder als Welle mit einem Torsionselement oder mit einer Torsionshülse im Antrieb des Fahrzeugs.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Seitenansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
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2 zeigt in schematischer Draufsicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung in der Anwendung in einem Antrieb eines Fahrzeugs.
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3 und 4 zeigen in schematischer Draufsicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung in der Anwendung in einem Antrieb in zwei Zuständen mit unterschiedlichem Drehmoment auf die zu Grunde liegende Welle.
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5 und 6 zeigen seitliche Ansichten der zu Grunde liegenden Welle in Richtung der Drehachse und mit den Winkelmarken aus der Anordnung gemäß 4.
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7 bis 8C zeigen seitliche Ansichten verschiedener an einer Welle montierter Winkelmarken.
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9 und 10 zeigen in schematischer Darstellung zwei Ausführungsformen von Sensoreinheiten, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
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Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 beispielhaft ein Elektrofahrrad als eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 im Detail beschrieben.
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Das Fahrzeug 1 umfasst als Elektrofahrrad einen Rahmen 12, an dem ein Vorderrad 9-1, ein Hinterrad 9-2 und ein Kurbeltrieb 2 mit zwei Kurbeln 7, 8 mit Pedalen 7-1 und 8-1 angeordnet sind. Ein elektrischer Antrieb 3 ist in den Kurbeltrieb 2 integriert. Am Hinterrad 9-2 ist ein Ritzel 6 angeordnet.
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Ein Antriebsmoment, welches durch den Fahrer und/oder durch den elektrischen Antrieb 3 bereitgestellt wird, wird von einem Kettenblatt 4 am Kurbeltrieb 2 über eine Kette 5 auf das Ritzel 6 übertragen.
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Am Lenker des Fahrzeuges 1 ist ferner eine Steuereinheit 10 angeordnet, welche mit dem elektrischen Antrieb 3 verbunden ist. Im oder am Rahmen 12 ist ferner Batterie 11 ausgebildet, welche zur Stromversorgung des elektrischen Antriebes 3 dient.
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Im Rahmen 12 integriert ist ferner ein Kurbellager 13 oder Tretlager, welches ein Kurbelgehäuse 14 und eine Kurbelwelle 15 aufweist.
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Der Antrieb 80 des erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 umfasst insgesamt also den Kurbeltrieb 2 zur Betätigung durch den Fahrer mittels Muskelkraft und den zusätzlichen oder alternativen elektrischen Antrieb 3.
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Im Bereich des Antriebes 80 ist auch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung 100 ausgebildet, um die Belastung durch ein Drehmoment auf die Kurbelwelle 15 zu detektieren.
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Anhand des in 1 dargestellten Dreibeines wird deutlich, dass das Fahrzeug 1 sich mit seiner Längserstreckungsrichtung X parallel zur x-Richtung erstreckt, wogegen die Quererstreckungsrichtung parallel zur y-Richtung verläuft und mit der Richtung der Achse Y der Kurbelwelle 15 übereinstimmt.
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2 zeigt in schematischer Draufsicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung 100 in der Anwendung in einem Antrieb 80 eines zu Grunde liegenden Fahrzeugs 1.
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In 2 sind die Kurbelwelle 15 und deren Antrieb über Kurbeln 7 und 8 und entsprechenden Pedalen 7-1 und 8-1 gezeigt.
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Durch die entsprechende Beaufschlagung der Pedale 7-1 und 8-1 an den Kurbeln 7 und 8 wird der Kurbelwelle 15 ein mit dem Pfeil M bezeichnetes Drehmoment aufgeprägt. Das Drehmoment M führt auf Grund der mechanischen Eigenschaften der Welle 15 zu einer Verwindung oder Torsion des Wellenmaterials entlang der Rotationsachse Y.
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Dadurch, dass die beiden Winkelmarken 20 und 30 ortsfest und drehfest an der Oberfläche oder Außenumfangsfläche 15-1 der Welle 15 angebracht sind, werden bei Beaufschlagung mit dem Drehmoment M und Torsion der Welle 15 die Winkelmarken 20, 30 gegeneinander um die Rotationsachse Y der Welle 15 verdreht. Über die Sensoreinheiten 40 und 50 können die Winkelstellungen der Winkelmarken 20 und 30 einzeln und im Vergleich zueinander bestimmt und mit einer Winkeldifferenz in Beziehung gesetzt werden, die ein Maß angibt für die Stärke des an der Welle 15 anliegenden Drehmoments M.
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Die 3 und 4 zeigen in schematischer Draufsicht ebenfalls eine Welle 15 mit Umfangsflächenbereich 15-1, an welchem eine erste und eine zweite Winkelmarke 20 und 30 jeweils mit einer Mehrzahl von ersten Segmenten 21 bzw. 31 und zweiten Segmenten 22 bzw. 32 ortsfest und drehfest montiert sind.
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In unmittelbarer Nachbarschaft zu den Winkelmarken 20 und 30 sind eine erste Sensoreinrichtung 40 und eine zweite Sensoreinrichtung 50 mit einzelnen Sensorsegmenten 41 bzw. 51 angebracht. Die ersten und zweiten Sensoreinheiten 40 und 50 sind über Steuer- und Messleitungen 42 bzw. 52 mit einer Steuereinheit 10 verbunden. Über die Steuer- und Messleitungen 42 und 52 können die von den ersten und zweiten Sensoreinheiten 40 und 50 ausgegebenen Signale erfasst werden, welche ein Maß darstellen für eine Winkelposition der jeweiligen Segmente 21, 22, 31, 32 der ersten und zweiten Winkelmarken 20 bzw. 30 und damit der Winkelmarken 20 und 30 selbst.
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Die Steuereinheit 10 kann eine in der Drehmomenterfassungseinrichtung integrierte Komponente sein. Es kann sich jedoch auch um eine separat zur eigentlichen Drehmomenterfassungseinrichtung vorgesehene Einrichtung handeln.
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Zum Beispiel kann die Steuereinheit 10 auch in eine Fahrzeugsteuerung oder dergleichen integriert ausgebildet sein.
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In dem in 3 dargestellten Zustand der Drehmomenterfassungseinrichtung 100 ist die zu Grunde liegende Welle 15 mit keinem Drehmoment beaufschlagt, es gilt der Zustand M = 0.
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Im Übergang zu dem in 4 dargestellten Zustand wird nun ein von Null verschiedenes Drehmoment M entlang der Rotationsachse Y der Welle 15 ausgeübt, wodurch sich eine Verwindung oder Torsion der Welle 15 entlang der Rotationsachse Y ergibt. Diese Verwindung oder Torsion ist an der relativen Winkelverschiebung der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30 und der entsprechenden Segmente 21, 22 bzw. 31, 31 erkennbar.
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Zur besseren Kenntlichmachung ist eine Vergleichslinie 70 eingezeichnet, welche in 3 und 4 eine bestimmte Grenzfläche direkt aufeinanderfolgender Segmente 21, 22 bzw. 31, 32 miteinander verbindet.
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In den Darstellungen der 3 und 4 sind die jeweiligen Segmente 21, 22 bzw. 31, 32 unterschiedlich schraffiert, um die unterschiedlichen Qualitäten der Segmente 21, 22 bzw. 31, 32 zu verdeutlichen. Es kann sich dabei z. B. um unterschiedliche Polaritäten zu Grunde liegender Permanentmagnetstrukturen handeln.
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In den 5 und 6 sind noch einmal in schematischer Seitenansicht die Stellungen der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30 aus 4, d.h. in einem mit einem Drehmoment M beaufschlagten Zustand der Welle 15 dargestellt. Aus der Vergleichslinie 70 ergibt sich wieder die Torsion der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30 und ihrer Segmente 21, 22 bzw. 31, 32 in Bezug aufeinander.
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In den Darstellungen der 3 bis 6 besitzen sämtliche erste Segmente 21, 31 einerseits und sämtliche zweite Segmente 22, 32 andererseits untereinander identische Winkelausdehnungen in Umfangsrichtung der Welle 15 und somit in Rotationsrichtung der Rotationsachse Y. Das bedeutet in diesem konkreten Fall, dass sämtliche erste Segmente 21 und 31 jeweils unter sich dieselbe Winkelausdehnung besitzen und dass auch die zweiten Segmente 22 bzw. 32 für sich genommen untereinander dieselbe Winkelausdehnung besitzen. Denkbar ist auch, dass sämtliche Segmente 21, 22, 31, 32 im Vergleich zueinander identische oder unterschiedliche Winkelausdehnungen besitzen.
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Um eine Winkelstellung geeignet codieren zu können, kann gemäß 7 die Winkelausdehnung aufeinanderfolgender erster und zweiter Segmente 21, 31 bzw. 22, 32 der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30 unterschiedlich ausgebildet sein, so dass bei einer Drehung die Grenzflächen und somit die Flanken aufeinanderfolgender Segmente 21, 31, 22, 32 einem bestimmten Muster folgen, aus welchem die aktuelle Winkelposition der zu Grunde liegenden Kurbelwelle 15 bestimmt werden kann.
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Die 8A bis 8C zeigen unterschiedliche konkrete Ausgestaltungsformen der ersten und zweiten Winkelmarken 20, 30 unter Verwendung einer Mehrzahl magnetischer Polbereiche N und S als erste und zweite Segmente 21, 31 bzw. 22, 32 der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30.
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Die 9 und 10 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungsformen der ersten und zweiten Sensoreinheiten 40 und 50 zur Erfassung der Winkelstellung der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30 und deren Veränderung.
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Bei der Ausgestaltungsform gemäß 9 ist die jeweilige Sensoreinrichtung 40, 50 mit einer Mehrzahl von Sensorsegmenten 41, 51 ausgebildet, die über Mess- und Steuerleitungen 42, 52 mit der Steuereinheit 10 verbindbar und von dieser auslesbar sind.
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Die Mehrzahl von Sensorsegmenten 41 und 51 erlaubt eine verbesserte Winkelauflösung und damit eine gesteigerte Genauigkeit der Bestimmung der zeitabhängigen Stellung der ersten und zweiten Winkelmarken 20 und 30.
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Bei einer besonders einfachen Ausgestaltungsform ist jedoch gemäß 10 bei der jeweiligen Sensoreinheit 40, 50 nur ein einziges Sensorsegment 41, 51 ausgebildet und über eine entsprechende Mess- und/oder Steuerleitung 42, 52 mit der übergeordneten Steuereinheit 10 zur Messwerteerfassung verbunden.
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Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
Pedelecs bzw. Elektrofahrräder – z.B. mit einem Mittelmotorkonzept – können als Fahrzeuge 1 derzeit mit einem aufwendigen Drehmomentsensor ausgestattet werden, der das Drehmoment M bzw. den Fahrerwunsch erfassen soll.
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Die Messung erfolgt dabei an der Kurbelwelle 15 der Antriebseinheit 80, z.B. mit einer magnetisch prozessierten Welle 15. Die magnetisch prozessierte Welle 15 wird im Gegenzug mit einer oder mit mehreren Spulensensiereinheiten versehen, um das Nutzsignal zu erhalten.
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Die dabei gewonnene physikalische Information entspricht dabei dem Fahrerwunsch. Die Sensiereinheit umfasst konstruktiv 360 Grad der gesamten Welle und benötigt zudem eine relativ aufwendige elektronische Signalaufbereitung.
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Das hier vorgeschlagene erfindungsgemäße WDS-Prinzip soll den Fahrerwunsch und/oder das Dreh- oder Torsionsmoment M in gleicher Weise mit dem physikalischen Effekt des auftretenden Drehmoments M erfassen. Hierbei wird jedoch die Drehmomentinformation über die vorhandene relative Winkelverdrehung gewonnen und nicht über ein vektorielles Magnetfeld in der Kurbelwelle 15.
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Das bisher verwendete Verfahren erfordert eine aufwendige und eng tolerierte Kurbelwelle 15 in der Herstellung, welche sehr empfindlich gegen externe Magnetfelder ist.
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Das WDS-Verfahren ist dagegen unempfindlich gegen äußere Magnetfelder. Der Aufwand an elektronischer Signalaufbereitung und die hohen Herstellungskosten der erforderlichen Prozessierung der Welle 15 können reduziert werden.
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Grundlage der Erfindung ist die Anbringung von zwei Magnetringen als Winkelmarken 20, 30 auf oder an einer Kurbelwelle 15 und insbesondere an der Außenumfangsfläche und von zwei GMR-Sensoren als Sensoreinheiten 40, 50. Über das Messen einer Winkeldifferenz zwischen den Winkelmarken 20, 30 und deren Änderungen in Abhängigkeit von der mechanischen Belastung kann ein Drehmoment M gemessen werden.
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Durch Wegfall einer aufwendig prozessierten magnetischen Welle 15 können Kosten eingespart werden.
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Das erfindungsbemäße Verfahren kann an einer beliebigen Welle 15 angewendet werden, z.B. auch an einer nicht ferromagnetischen Welle 15.
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Die Sensiereinheit als Messanordnung 100 kann lokal oder punktuell eingesetzt werden und erfordert keine Umfassung der Welle 15, dies führt zu einer Bauraumersparnis.
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Die Sensiereinheit kann als Messanordnung 100 gekapselt ausgebildet werden, z.B. als ein oder mit einem GMR-Sensor ggf. mit SO8-Gehäuse.
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Es ist keine aufwendige Elektronik zur Erfassung der Signale notwendig. Die Anordnung ist vergleichsweise wenig störanfällig gegen externe Magnetfelder, verglichen mit herkömmlichen Systemen.
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Es sind keine Spulen notwendig. Ein bipolares Erfassen des Drehmoments ist möglich.
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So werden z.B. auf einer beliebigen Welle 15 in einem nicht bestimmten Abstand zwei Magnetringe als Winkelmarken 20 und 30 aufgebracht. Die Aufbringung kann adhäsiv, formschlüssig oder verpressend erfolgen.
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Die Magnetringe als Winkelmarken 20, 30 können dabei in ihrer Magnetpolzahl unterschiedliche Polpaare bilden.
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Auf der Höhe der Magnetringe als Winkelmarken 20, 30 kann in einem definierten Abstand z.B. jeweils ein GMR-Sensor als Sensoreinheit 40, 50 zu jedem Magnetring als Winkelmarke 20, 30 ortsfest montiert sein oder werden. Jeder Sensor 41, 51 ist dazu ausgebildet, die Pole der Magnete zu erfassen, also deren Position, Positionsänderung, ihren Durchgang am Sensor 41, 51.
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Dabei ist das System erfindungsgemäß relativ unempfindlich gegenüber der Ausgestaltung des Luftspalts zwischen Sensoreinheit 40, 50 und der Welle 15 und ihrer Umfangsfläche 15-1 und auch gegenüber der tangentialen Positionierung.
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Bei einer Rotation der Welle 15 ohne Drehmoment M erfassen die einzelnen GMR-Sensoren einen Relativwinkel, welcher in Summe von Winkel 1 und Winkel 2 einer Null entspricht und mit dieser als Ruhewert identifiziert wird.
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Prägt man nun ein Drehmoment M auf die Rotationswelle bzw. Kurbelwelle 15 ein, so verwindet sich das Material und man erhält nach den geltenden physikalischen Regeln einen so genannten Torsionsstab. Die hierbei entstehende Verdrehung (auch wenn nur sehr klein) lässt sich mit dem gemessenem Winkel 1 und Winkel 2 in Summe darstellen.
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Der Winkel Δφ entspricht einem proportionalen Drehmoment der Welle 15.
