DE102017209652B4

DE102017209652B4 - Arrangement for torque acquisition, drive and working device

Info

Publication number: DE102017209652B4
Application number: DE102017209652.7A
Authority: DE
Inventors: Paul Mehringer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: WO2018224285A1; EP3635357A1; DE102017209652A1

Abstract

Anordnung (100) zur Erfassung eines auf eine Welle (15) eines Antriebs (80) und insbesondere auf eine Kurbelwelle (15) einer Arbeitsvorrichtung, einer Lenkung oder eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs (1) entlang einer Rotationsachse (Y) wirkenden Drehmomentes (M), bei welcher- die Welle (15) einen ersten Wellenabschnitt (17) und einen zweiten Wellenabschnitt (18) aufweist, welche voneinander materiell und räumlich getrennt und zueinander koaxial ausgebildet sind,- zur mechanischen Kopplung der Wellenabschnitte (17, 18) miteinander und zur Übertragung von Drehmoment und axialer Kraft zwischen und koaxial zu den Wellenabschnitten (17, 18) eine Koppelwelle (20) mit einem ersten Ende (20-1) und einem zweiten Ende (20-2) ausgebildet ist,- einerseits der erste Wellenabschnitt (17) der Welle (15) und das erste Ende (20-1) der Koppelwelle (20) und andererseits der zweite Wellenabschnitt (18) der Welle (15) und das zweite Ende (20-2) der Koppelwelle (20) zur Übertragung von Drehmoment und axialer Kraft miteinander mechanisch gekoppelt oder koppelbar sind,- eine Sensoreinheit (30) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, eine auf die Koppelwelle (20) und/oder zwischen den Wellenabschnitten (17, 18) wirkende axiale Kraft oder eine dafür repräsentative Größe als ein Maß für das auf die Welle (15) wirkende Drehmoment zu erfassen,- einerseits der erste Wellenabschnitt (17) der Welle (15) und das erste Ende (20-1) der Koppelwelle (20) direkt und/oder über erste kooperierende Schrägverzahnungen (16-1; 22-1) oder erste kooperierende Gewinde (16-1, 22-1) miteinander mechanisch gekoppelt oder koppelbar sind und- andererseits der zweite Wellenabschnitt (18) der Welle (15) und das zweite Ende (20-2) der Koppelwelle (20) direkt und/oder über zweite kooperierende Schrägverzahnungen (16-2; 22-2) oder zweite kooperierende Gewinde (16-2; 22-2) miteinander mechanisch gekoppelt oder koppelbar sind.Arrangement (100) for detecting a on a shaft (15) of a drive (80) and in particular on a crankshaft (15) of a working device, a steering system or a vehicle (1) that can be driven with muscle power and / or with engine power along an axis of rotation (Y ) acting torque (M), in which - the shaft (15) has a first shaft section (17) and a second shaft section (18), which are materially and spatially separated from one another and are coaxial with one another, - for mechanical coupling of the shaft sections (17 , 18) with each other and for the transmission of torque and axial force between and coaxially to the shaft sections (17, 18) a coupling shaft (20) with a first end (20-1) and a second end (20-2) is formed, on the one hand the first shaft section (17) of the shaft (15) and the first end (20-1) of the coupling shaft (20) and on the other hand the second shaft section (18) of the shaft (15) and the second end (20-2) of the coupling shaft (20) to practice transmission of torque and axial force are mechanically coupled or can be coupled to one another, - a sensor unit (30) is designed which is set up to apply an axial force acting on the coupling shaft (20) and / or between the shaft sections (17, 18) or a force for this purpose to detect a representative variable as a measure of the torque acting on the shaft (15), on the one hand the first shaft section (17) of the shaft (15) and the first end (20-1) of the coupling shaft (20) directly and / or via first cooperating helical gears (16-1; 22-1) or first cooperating threads (16-1, 22-1) are mechanically coupled or can be coupled to one another and, on the other hand, the second shaft section (18) of the shaft (15) and the second end (20-2) of the coupling shaft (20 ) directly and / or via second cooperating helical gears (16-2; 22-2) or second cooperating threads (16-2; 22-2) are mechanically coupled or can be coupled to one another.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung eines auf eine Welle und insbesondere auf eine Kurbelwelle einer Arbeitsvorrichtung, einer Lenkung oder eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeuges, insbesondere eines Fahrrades, Elektrofahrrades, eBikes oder Pedelecs, entlang einer Rotationsachse wirkenden Drehmomentes. Sie betrifft ferner einen Antrieb für eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere für eine Lenkung oder für mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec. Vorgeschlagen werden des Weiteren eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere eine Lenkung oder ein mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, ein Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec.The present invention relates to an arrangement for detecting a torque acting on a shaft and in particular on a crankshaft of a working device, a steering system or a vehicle that can be driven by muscle power and / or by motor power, in particular a bicycle, electric bicycle, eBike or Pedelec, along an axis of rotation. It also relates to a drive for a working device and in particular for a steering system or for a vehicle that can be driven with muscle power and / or with motor power, in particular for a bicycle, electric bicycle, eBike or pedelec. Furthermore, a working device and in particular a steering system or a vehicle that can be driven by muscle power and / or by motor power, a bicycle, electric bicycle, eBike or pedelec are proposed.

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.When monitoring and / or controlling drive devices, for example in the field of vehicle technology, it is often desirable to detect the torque acting on a shaft of a drive unit.

Dazu werden herkömmlicherweise z.B. Drehmomenterfassungseinrichtungen und deren Anordnungen eingesetzt, die mit den mechanischen Verspannungen in der Welle im Zusammenhang stehende Effekte ausnutzen, um so auf den Wert eines auf die Welle wirkenden Drehmomentes schließen zu können. Es 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.For this purpose, e.g. Torque detection devices and their arrangements are used that utilize effects related to the mechanical stresses in the shaft in order to be able to infer the value of a torque acting on the shaft. E.g. Materials used that show magnetic and / or electrical properties depending on the mechanical loads. The necessary and costly material modification of the shaft is a disadvantage.

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 - wie andere auch - apparativ vergleichsweise aufwendig und störanfällig.On the other hand, active sensors are conceivable which impress magnetic fields in the shaft and deduce the torque from the shaft's field response, which is dependent on the mechanical load. Like others, these active systems are comparatively expensive and prone to failure in terms of equipment.

Bei anderen Konzepten zur Messung eines von einem Fahrer muskulär ausgeübten Drehmoments bei einem mit einem Motor kombinierten Antrieb werden zur Kraft- und Momentenmessung Übertragungswellen in den Kraft- und Momentenfluss eingebracht, die genügend Torsion aufweisen, um anhand dieser Torsion ein Drehmoment zu bestimmen. Dies führt zu einem Zielkonflikt in der Konstruktion der Welle. Diese soll einerseits stabil genug sein, um ein Drehmoment zu übertragen und nicht abzuscheren, und andererseits biegbar genug sein, um eine Torsion erfassen zu können.In other concepts for measuring a torque exerted muscularly by a driver in a drive combined with a motor, transmission shafts that have sufficient torsion to determine a torque based on this torsion are introduced into the force and torque measurement in the force and torque flow. This leads to a conflict of objectives in the construction of the shaft. On the one hand, this should be stable enough to transmit a torque and not shear off, and on the other hand, it should be flexible enough to be able to detect torsion.

Ein gattungsgemäßes Sensortretlager ist aus der DE 10 2014 212 687 A1 bekannt. Dieses umfasst ein Gehäuse mit einer Drehmomentenerfassungssensorik, eine Welle, bestehend aus zwei Wellenteilen, ein Radiallager zur radialen Lagerung der Welle und zwei Wellenscheiben. Die Wellenscheiben verbinden die Wellenteile. Weiter umfasst das Tretlager ein Axiallager, das an einem der Wellenteile und dem Gehäuse angeordnet ist, und einen Sensor, wobei der Sensor im axialen Kraftfluss zwischen dem Axiallager und dem Gehäuse angeordnet ist. Weiterer gattungsgemäßer Stand der Technik ist aus der CA 2 836 455 A1 sowie der EP 2 891 869 A1 bekannt.A generic sensor bottom bracket is from the DE 10 2014 212 687 A1 known. This comprises a housing with a torque detection sensor system, a shaft consisting of two shaft parts, a radial bearing for the radial bearing of the shaft and two shaft washers. The shaft washers connect the shaft parts. The bottom bracket further comprises an axial bearing, which is arranged on one of the shaft parts and the housing, and a sensor, the sensor being arranged in the axial force flow between the axial bearing and the housing. Another generic prior art is from CA 2 836 455 A1 as well as the EP 2 891 869 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erfassung eines auf eine Welle wirkenden Drehmoments mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mit vergleichsweise geringem Aufwand ein Drehmoment auch bei maximal starren und damit stabilen Wellen erfasst werden kann. Das erfasste Drehmoment kann z.B. auch ein muskulär aufgebrachtes Drehmoment sein. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass eine Anordnung zur Erfassung eines auf eine Welle eines Antriebs und insbesondere auf eine Kurbelwelle einer Arbeitsvorrichtung, einer Lenkung oder eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs entlang einer Rotationsachse wirkenden Drehmomentes geschaffen wird, bei welcher

(i) die Welle einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt aufweist, welche voneinander materiell und räumlich getrennt und zueinander koaxial ausgebildet sind,
(ii) zur mechanischen Kopplung der Wellenabschnitte miteinander und zur Übertragung von Drehmoment und axialer Kraft zwischen und koaxial zu den Wellenabschnitten eine Koppelwelle mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ausgebildet ist,
(iii) einerseits der erste Wellenabschnitt der Welle und das erste Ende der Koppelwelle und andererseits der zweite Wellenabschnitt der Welle und das zweite Ende der Koppelwelle zur Übertragung von Drehmoment und axialer Kraft miteinander mechanisch gekoppelt oder koppelbar sind,
(iv) eine Sensoreinheit ausgebildet ist, die eingerichtet ist, eine auf die Koppelwelle und/oder zwischen den Wellenabschnitten wirkende axiale Kraft oder eine dafür repräsentative Größe als ein Maß für das auf die Welle wirkende Drehmoment zu erfassen,

(A) einerseits der erste Wellenabschnitt der Welle und das erste Ende der Koppelwelle direkt und/oder über erste kooperierende Schrägverzahnungen oder erste kooperierende Gewinde miteinander mechanisch gekoppelt oder koppelbar sind und
(B) andererseits der zweite Wellenabschnitt der Welle und das zweite Ende der Koppelwelle direkt und/oder über zweite kooperierende Schrägverzahnungen oder zweite kooperierende Gewinde miteinander mechanisch gekoppelt oder koppelbar sind.

The inventive arrangement for detecting a torque acting on a shaft with the features of claim 1 has the advantage that a torque can be detected with comparatively little effort even with maximally rigid and therefore stable shafts. The detected torque can, for example, also be a torque applied by the muscles. This is achieved according to the invention with the features of claim 1 in that an arrangement for detecting a torque acting on a shaft of a drive and in particular on a crankshaft of a working device, a steering system or a vehicle that can be driven with muscle power and / or with engine power along an axis of rotation is created will at which

(i) the shaft has a first shaft section and a second shaft section which are materially and spatially separated from one another and are coaxial with one another,
(ii) a coupling shaft with a first end and a second end is formed for the mechanical coupling of the shaft sections to one another and for the transmission of torque and axial force between and coaxially to the shaft sections,
(iii) on the one hand the first shaft section of the shaft and the first end of the coupling shaft and on the other hand the second shaft section of the shaft and the second end of the coupling shaft are mechanically coupled or can be coupled to one another for the transmission of torque and axial force,
(iv) a sensor unit is designed which is set up to detect an axial force acting on the coupling shaft and / or between the shaft sections or a quantity representative thereof as a measure of the torque acting on the shaft,

(A) on the one hand, the first shaft section of the shaft and the first end of the coupling shaft are mechanically coupled or can be coupled to one another directly and / or via first cooperating helical gears or first cooperating threads, and
(B) on the other hand, the second shaft section of the shaft and the second end of the coupling shaft are mechanically coupled or can be coupled to one another directly and / or via second cooperating helical gears or second cooperating threads.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Damit stellt sich ein besonders hohes Maß an Zuverlässigkeit im Hinblick auf die gegenseitige mechanische Kopplung ein.This results in a particularly high degree of reliability with regard to the mutual mechanical coupling.

Um die Position der Wellenabschnitte der Welle und/oder die Länge der Welle unabhängig von einem etwaig aufgebrachten Drehmoment konstant zu halten, können die Wellenabschnitte mit der Koppelwelle entsprechend mechanisch mit einer Kompensation gekoppelt sein.In order to keep the position of the shaft sections of the shaft and / or the length of the shaft constant regardless of any torque applied, the shaft sections can be correspondingly mechanically coupled to the coupling shaft with compensation.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform weisen die ersten und zweiten Schrägverzahnungen bzw. kooperierenden Gewinde zueinander entgegengesetzte Orientierungen und/oder Umlaufsinne auf und sind insbesondere ansonsten identisch aufgebaut.In a preferred embodiment, the first and second helical teeth or cooperating threads have mutually opposite orientations and / or circumferential directions and are in particular otherwise constructed identically.

Die Wellenabschnitte der Welle und die Koppelwelle können in ihrer koaxialen Ausrichtung zueinander unterschiedliche Ausgestaltungsformen zur mechanischen Ankopplung aneinander aufweisen.The shaft sections of the shaft and the coupling shaft can have different configurations for mechanical coupling to one another in their coaxial alignment to one another.

So ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung eines Drehmoments eine der Wellen mit beiden Wellenabschnitten und der Koppelwelle als Hohlwelle, insbesondere mit Innenverzahnung oder Innengewinde ausgebildet. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die andere der Wellen mit beiden Wellenabschnitten und der Koppelwelle als Innenwelle, insbesondere mit Außenverzahnung oder Außengewinde, von der jeweiligen Hohlwelle zumindest teilweise umschlossen ausgebildet ist.In an advantageous embodiment of the arrangement according to the invention for detecting a torque, one of the shafts with both shaft sections and the coupling shaft is designed as a hollow shaft, in particular with internal teeth or internal threads. In this case, it is advantageous if the other of the shafts with both shaft sections and the coupling shaft is designed as an internal shaft, in particular with external teeth or external threads, at least partially enclosed by the respective hollow shaft.

Alternativ dazu kann eine andere Geometrie vorgesehen sein, bei welcher die Abfolge aus erstem Wellenabschnitt der zu Grunde liegenden Welle, Koppelwelle und zweitem Wellenabschnitt der zu Grunde liegenden Welle kaskadiert ineinander verschachtelt ist, wie nach dem Matrjoschkaprinzip.Alternatively, a different geometry can be provided in which the sequence of the first shaft section of the underlying shaft, coupling shaft and second shaft section of the underlying shaft is nested in one another in a cascaded manner, as in accordance with the matryoshka principle.

Gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung eines Drehmoments ist einer der ersten und zweiten Wellenabschnitte der Welle als Hohlwelle, insbesondere mit Innenverzahnung oder Innengewinde, und zur zumindest teilweise umschließenden und mechanisch gekoppelten oder koppelbaren Aufnahme des ersten bzw. des zweiten Endes der Koppelwelle als Innenwelle, insbesondere mit Außenverzahnung oder Außengewinde, ausgebildet.According to this preferred embodiment of the arrangement according to the invention for detecting a torque, one of the first and second shaft sections of the shaft is a hollow shaft, in particular with internal toothing or internal thread, and for at least partially enclosing and mechanically coupled or couplable accommodation of the first or second end of the coupling shaft as Inner shaft, in particular with external toothing or external thread, formed.

Der andere der ersten und zweiten Wellenabschnitte der Welle ist dabei als Innenwelle, insbesondere mit Außenverzahnung oder Außengewinde, und zur zumindest teilweise umschließenden und mechanisch gekoppelten oder koppelbaren Aufnahme im anderen der ersten und zweiten Enden der Koppelwelle als Hohlwelle ausgebildet, insbesondere mit Innenverzahnung oder Innengewinde.The other of the first and second shaft sections of the shaft is designed as an inner shaft, in particular with external toothing or external thread, and for at least partially enclosing and mechanically coupled or couplable accommodation in the other of the first and second ends of the coupling shaft as a hollow shaft, in particular with internal toothing or internal thread.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform, die mit einfachen Messmitteln die Erfassung eines für das wirkende Drehmoment repräsentativen Maßes ermöglicht, sind die Wellenabschnitte der Welle und die Koppelwelle jeweils zu einem axialen Spiel relativ zueinander ausgebildet, insbesondere bei Antrieb der Welle, jeweils zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag und/oder entgegen einer Federvorspannung mittels mindestens eines ersten Federelements, wobei das jeweilige axiale Spiel zwischen dem ersten Wellenabschnitt und der Koppelwelle einerseits und zwischen dem zweiten Wellenabschnitt und der Koppelwelle andererseits identisch sind mit entgegengesetzter Richtung und/oder Orientierung.In a particularly advantageous embodiment, which enables a measurement representative of the torque acting to be recorded with simple measuring means, the shaft sections of the shaft and the coupling shaft are each designed to have an axial play relative to one another, in particular when the shaft is driven, in each case between a first stop and a second stop and / or against a spring preload by means of at least one first spring element, the respective axial play between the first shaft section and the coupling shaft on the one hand and between the second shaft section and the coupling shaft on the other hand being identical with opposite direction and / or orientation.

In diesem Fall kann das Maß eines axialen Spiels zwischen der Welle und insbesondere zwischen einem der ersten und zweiten Wellenabschnitte und der Koppelwelle als Maß für das auf die Welle einwirkende Drehmoment erfassbar sein, insbesondere mit einer Skalierung des Drehmoments über die Federkraft des Federelements, über Eigenschaften und insbesondere den Winkel der Schrägverzahnung, über den Durchmesser des Gewindes und/oder der Schrägverzahnung und/oder über einen Positions- und/oder Abstandssensor, vorzugsweise mittels eines Hallsensors und eines Magnetelements.In this case, the amount of axial play between the shaft and in particular between one of the first and second shaft sections and the coupling shaft can be recorded as a measure of the torque acting on the shaft, in particular with a scaling of the torque via the spring force of the spring element, via properties and in particular the angle of the helical toothing, via the diameter of the thread and / or the helical toothing and / or via a position and / or distance sensor, preferably by means of a Hall sensor and a magnetic element.

Alternativ dazu kann ein Messprinzip zu Grunde gelegt werden, bei dem es auf eine nachweisbare axiale Verschiebung der Koppelwelle nicht ankommt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung eines Drehmoments sind die Welle und insbesondere die ersten und zweiten Wellenabschnitte und die Koppelwelle im Wesentlichen axial spielfrei gegeneinander gelagert und stützen sich - vermittelt durch einen Drucksensor - gegeneinander ab.Alternatively, a measuring principle can be used as a basis, in which a verifiable axial displacement of the coupling shaft is not important. In a preferred exemplary embodiment of the arrangement according to the invention for detecting a torque, the shaft and in particular the first and second shaft sections and the coupling shaft are supported against each other essentially free of axial play and are supported against each other - mediated by a pressure sensor.

Dabei ist der Drucksensor eingerichtet, die axiale Kraft der Welle und insbesondere mindestens einen der ersten und zweiten Wellenabschnitte und der Koppelwelle als Maß für das auf die Welle wirkende Drehmoment über den zwischen der Welle und insbesondere zwischen einem der Wellenabschnitte und der Koppelwelle wirkenden axialen Druck zu erfassen.The pressure sensor is set up, the axial force of the shaft and in particular at least to detect one of the first and second shaft sections and the coupling shaft as a measure of the torque acting on the shaft via the axial pressure acting between the shaft and in particular between one of the shaft sections and the coupling shaft.

Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass ein oder mehrere Drucksensoren in einem Lager der Welle und insbesondere der ersten und zweiten Wellenabschnitte und/oder in einem Lager der Koppelwelle integriert sind. Dabei ist dann ein jeweiliger dazu Drucksensor eingerichtet, die axiale Kraft der Welle und insbesondere mindestens eines der ersten und zweiten Wellenabschnitte und der Koppelwelle als Maß für das auf die Welle wirkende Drehmoment über den zwischen der Welle und insbesondere zwischen einem der Wellenabschnitte und der Koppelwelle wirkenden axialen Druck zu erfassen.Alternatively or additionally, it is conceivable that one or more pressure sensors are integrated in a bearing of the shaft and in particular the first and second shaft sections and / or in a bearing of the coupling shaft. A respective pressure sensor is then set up to measure the axial force of the shaft and in particular at least one of the first and second shaft sections and the coupling shaft as a measure of the torque acting on the shaft via the torque acting between the shaft and in particular between one of the shaft sections and the coupling shaft to detect axial pressure.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antrieb für eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere für eine Lenkung oder für ein mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, ein Fahrrad, eine Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec.The present invention further relates to a drive for a working device and in particular for a steering system or for a vehicle that can be driven with muscle power and / or or with motor power, a bicycle, an electric bicycle, eBike or Pedelec.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist ausgebildet mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Drehmomenterfassung, welche zur Erfassung eines auf eine Welle des Antriebes wirkenden Drehmomentes, eingerichtet ist.The vehicle according to the invention is designed with an arrangement according to the invention for torque detection, which is set up to detect a torque acting on a shaft of the drive.

Dabei kann erfindungsgemäß auf der Grundlage des erfassten Drehmomentes der Antrieb überwachbar und/oder steuerbar sein.According to the invention, the drive can be monitored and / or controlled on the basis of the detected torque.

Mannigfache Anwendungsgebiete sind denkbar, um den erfindungsgemäßen Antrieb zum Einsatz zu bringen. Grundsätzlich kommen sämtliche Anwendungen in Betracht, bei welchen mittels einer Welle eine axiale Kraft und/oder ein Drehmoment übertragen werden müssen.Manifold areas of application are conceivable in order to bring the drive according to the invention to use. In principle, all applications come into consideration in which an axial force and / or a torque must be transmitted by means of a shaft.

So kann bzw. können bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebs einer der ersten und zweiten Wellenabschnitte der Welle als Antriebswelle und der andere der ersten und zweiten Wellenabschnitte der Welle und/oder die Koppelwelle als Abtriebswelle fungiert bzw. fungieren. Eine jeweilige Abtriebswelle weist in vorteilhafter Weise ein Abtriebselement mechanisch gekoppelt oder koppelbar auf, insbesondere ein Zahnrad oder Kettenblatt.Thus, in a preferred embodiment of the drive according to the invention, one of the first and second shaft sections of the shaft can function or function as the drive shaft and the other of the first and second shaft sections of the shaft and / or the coupling shaft as the output shaft. A respective output shaft advantageously has an output element mechanically coupled or capable of being coupled, in particular a gearwheel or chainring.

Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere eine Lenkung oder ein mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec, welche mit einem erfindungsgemäßen Antrieb zum Antreiben ausgebildet sind, wobei auf der Grundlage des erfassten Drehmomentes ein oder der Antrieb überwachbar und/oder steuerbar ist.The present invention also provides a working device and in particular a steering system or a vehicle, bicycle, electric bicycle, eBike or pedelec that can be driven with muscle power and / or with motor power, which are designed with a drive according to the invention for driving, with a or the drive can be monitored and / or controlled.

FigurenlisteFigure list

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.

1 ist eine schematische Darstellung für ein Beispiel eines Fahrzeugs als Arbeitsvorrichtung nach Art eines Elektrofahrrads, bei welchem eine Ausführungsform der Erfindung realisiert ist.
2 und 3 zeigen in schematischer teilweise geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung eines in einer Wellenanordnung auftretenden Drehmoments in Situationen ohne und mit beaufschlagtem Drehmoment.
4 zeigt in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung eines Drehmoments in einer Wellenanordnung, welche bei der Detektion ohne axiales Spiel auskommt.
5 bis 7 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht verschiedene Möglichkeiten der Verschachtelung einer Wellenanordnung bei verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erfassung eines Drehmoments.
8 und 9 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht Aspekte auftretender Kräfte in Abhängigkeit unterschiedlicher Ausgestaltungen der involvierten Gewinde.
10 und 11 zeigen andere Ausgestaltungsformen Wellenanordnungen und Anordnungen zur Erfassung von Drehmomenten, bei denen das axiale Spiel oder eine axiale Verschiebung nach außen hin auftreten.

Embodiments of the invention are described in detail with reference to the accompanying figures.

1 FIG. 13 is a schematic illustration of an example of a vehicle as an electric bicycle type working device in which an embodiment of the invention is implemented.
2 and 3 show, in schematic, partially sectioned side view, an embodiment of an arrangement according to the invention for detecting a torque occurring in a shaft arrangement in situations with and without an applied torque.
4th shows a schematic and partially sectioned side view of another embodiment of the arrangement according to the invention for detecting a torque in a shaft arrangement, which manages without axial play during detection.
5 to 7th show, in schematic and partially sectioned side views, various options for nesting a shaft arrangement in various embodiments of the arrangement according to the invention for detecting a torque.
8th and 9 show, in a schematic and partially sectioned side view, aspects of occurring forces as a function of different configurations of the threads involved.
10 and 11 show other embodiments shaft arrangements and arrangements for detecting torques in which the axial play or an axial displacement to the outside occurs.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund 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.With reference to the 1 to 11 Embodiments of the invention and the technical background described in detail. Identical and equivalent as well as identically or equivalent acting elements and components are denoted by the same reference symbols. The detailed description of the designated elements and components is not given in every case of their occurrence.

Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.The features shown and other properties can be in any form from one another isolated and combined with one another as desired without departing from the essence of the invention.

Die Erfindung kann an jeder Art von Welle eingesetzt werden, an der ein Drehmoment anliegt und/oder erfasst werden soll. Derartige Wellen können beispielsweise bei Motoren oder sonstigen Antrieben eingesetzt werden, bei denen es auf eine Übertragung einer Kraft und somit eines Drehmoments ankommt. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 beispielhaft ein Elektrofahrrad als eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 im Detail beschrieben. Es soll jedoch ausdrücklich erwähnt werden, dass die Erfindung auch bei jedem anderen Fahrzeug zum Einsatz kommen kann. So ist der Einsatz generell bei allen Arbeitsvorrichtungen möglich, so auch in Handwerksgeräten, Küchengeräten, Gartengeräten, Trainingsgeräten, Fitnessgeräten oder Spielzeugen.The invention can be used on any type of shaft on which a torque is applied and / or is to be detected. Such shafts can be used, for example, in motors or other drives in which a transmission of a force and thus a torque is important. First, with reference to FIG 1 for example an electric bicycle as a preferred embodiment of the vehicle according to the invention 1 described in detail. However, it should be expressly mentioned that the invention can also be used in any other vehicle. In general, it can be used with all work devices, including handicraft tools, kitchen tools, gardening tools, exercise equipment, fitness equipment and toys.

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 und 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 eine Gangschaltung 6 angeordnet.The vehicle 1 As an electric bike, it includes a frame 12 on which a front wheel 9-1 , a rear wheel 9-2 and a crank mechanism 2 with two cranks 7th and 8th with pedals 7-1 and 8-1 are arranged. An electric drive 3 is in the crank mechanism 2 integrated. On the rear wheel 9-2 is a gear shift 6th arranged.

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 ein Ritzel der Gangschaltung 6 übertragen.A drive torque generated by the driver and / or by the electric drive 3 is provided by a chainring 4th on the crank mechanism 2 via a chain 5 on a pinion of the gear shift 6th transfer.

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 eine Batterie 11 ausgebildet, welche zur Stromversorgung des elektrischen Antriebes 3 dient.On the handlebars of the vehicle 1 is also a control unit 10 arranged which with the electric drive 3 connected is. In or on the frame 12 is also a battery 11 designed, which for power supply of the electric drive 3 serves.

Im Rahmen 12 integriert ist ferner ein Kurbellager 13 oder Tretlager, welches ein Kurbelgehäuse 14 und eine Kurbelwelle als Welle 15 aufweist, welche erfindungsgemäß zweigeteilt ist mit einem ersten Wellenabschnitt 17 und einem zweiten Wellenabschnitt 18 in koaxialer Anordnung zueinander und mit einer Koppelwelle 20 dazwischen zur Vervollständigung und mechanischen Kopplung der Wellenanordnung 60.As part of 12 A crank bearing is also integrated 13 or bottom bracket, which is a crankcase 14th and a crankshaft as a shaft 15th has, which according to the invention is divided into two parts with a first shaft section 17th and a second shaft section 18th in a coaxial arrangement to one another and with a coupling shaft 20th in between for the completion and mechanical coupling of the shaft arrangement 60 .

Im Bereich des aus dem Kurbeltrieb 2 und dem elektrischen Antrieb 3 gebildeten Antriebs 80 und insbesondere im Bereich des Kurbelgehäuses 14 mit der Kurbelwelle 15 und der Wellenanordnung 60 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Drehmomenterfassung ausgebildet. Diese kann insbesondere zur Bewertung der aufgenommenen Daten zu dem auf die Kurbelwelle 15 wirkenden Drehmoment und zur Steuerung des Antriebs 80 und insbesondere des elektrischen Antriebs 3 mit der Steuereinheit 10 verbunden sein.In the area of the crank mechanism 2 and the electric drive 3 educated drive 80 and especially in the area of the crankcase 14th with the crankshaft 15th and the shaft arrangement 60 is an embodiment of the arrangement according to the invention 100 designed for torque detection. This can be used in particular to evaluate the data recorded on the crankshaft 15th acting torque and to control the drive 80 and in particular the electric drive 3 with the control unit 10 be connected.

2 und 3 zeigen in schematischer teilweise geschnittener Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Erfassung eines in einer Wellenanordnung 60 auftretenden Drehmoments 15-5 und entsprechender axialer Kraft 15-4 in Situationen ohne und mit beaufschlagtem Drehmoment 15-5. 2 and 3 show a schematic, partially sectioned side view of an embodiment of an arrangement according to the invention 100 for detecting one in a shaft arrangement 60 occurring torque 15-5 and corresponding axial force 15-4 in situations with and without applied torque 15-5 .

Die Wellenanordnung 60 der Anordnung 100 zur Erfassung eines Drehmoments besteht dem Kern nach aus einer Welle 15 mit einem ersten Wellenabschnitt 17 und einem dazu koaxial angeordneten zweiten Wellenabschnitt 18 sowie einer zu beiden Wellenabschnitten 17 und 18 koaxial angeordneten Koppelwelle 20, deren erstes Ende 22-1 als Innenwelle vom zweiten Ende 17-2 des ersten Wellenabschnitt 17 der Welle 15 als Hohlwelle aufgenommen ist oder wird und deren zweites Ende 20-2 ebenfalls als Innenwelle vom ersten Ende 18-1 des zweiten Wellenabschnitts 18 der Welle 15 ebenfalls als Hohlwelle aufgenommen ist oder wird.The shaft arrangement 60 the arrangement 100 to detect a torque, the core consists of a shaft 15th with a first shaft section 17th and a second shaft section arranged coaxially therewith 18th as well as one for both shaft sections 17th and 18th coaxially arranged coupling shaft 20th , whose first end 22-1 as an inner shaft from the second end 17-2 of the first shaft section 17th the wave 15th is received as a hollow shaft or is and its second end 20-2 also as an inner shaft from the first end 18-1 of the second shaft section 18th the wave 15th is also included as a hollow shaft or is.

Der erste Wellenabschnitt 17 der Welle 15 weist zumindest im Bereich des zweiten Endes 17-2 ein Innengewinde 16-1 oder alternativ dazu eine Innenverzahnung als Schrägverzahnung auf, welches bzw. welche eingerichtet ist, mit einem im Bereich des ersten Endes 20-1 der Koppelwelle 20 ausgebildeten Außengewinde 22-1 einzugreifen bzw. - als Außenverzahnung im Sinne einer Schrägverzahnung aufgefasst - zu kämmen.The first wave section 17th the wave 15th points at least in the area of the second end 17-2 an internal thread 16-1 or, alternatively, an internal toothing as a helical toothing, which is set up with one in the area of the first end 20-1 the coupling shaft 20th trained external thread 22-1 to intervene or - understood as external teeth in the sense of a helical toothing - to comb.

Entsprechend weist der zweite Wellenabschnitt 18 der Welle 15 zumindest im Bereich des ersten Endes 18-1 ebenfalls ein Innengewinde 16-2 oder alternativ dazu eine Innenverzahnung als Schrägverzahnung auf, welches bzw. welche eingerichtet ist, mit einem im Bereich des zweiten Endes 20-2 der Koppelwelle 20 ausgebildeten Außengewinde 22-2 einzugreifen bzw. - als Außenverzahnung im Sinne einer Schrägverzahnung aufgefasst - zu kämmen.The second shaft section has correspondingly 18th the wave 15th at least in the area of the first end 18-1 also an internal thread 16-2 or, alternatively, an internal toothing as a helical toothing, which is set up with one in the region of the second end 20-2 the coupling shaft 20th trained external thread 22-2 to intervene or - understood as external teeth in the sense of a helical toothing - to comb.

Die Welle 15 ist durch Lager 61 und 62 am ersten Ende 17-1 des ersten Wellenabschnitts 17 der Welle 15 bzw. am zweiten Ende 18-2 des zweiten Wellenabschnitts 18 der Welle 15 eingefasst und wird durch diese um die Rotationsachse 15-3, 20-3 rotierbar gehaltert.The wave 15th is through stock 61 and 62 at the first end 17-1 of the first shaft section 17th the wave 15th or at the second end 18-2 of the second shaft section 18th the wave 15th and is surrounded by this around the axis of rotation 15-3 , 20-3 rotatably supported.

Zwischen der Stirnseite des ersten Endes 20-1 der Koppelwelle 20 und dem ersten Wellenabschnitt 10 der Welle 15 als Hohlwelle, also in dessen Innerem, ist ein erstes Federelement 51 ausgebildet, um eine Vorspannung zwischen dem ersten Wellenabschnitt 17 und der Koppelwelle 20 zu schaffen. In analoger Weise ist zwischen der Stirnseite des zweiten Endes 20-2 der Koppelwelle 20 und dem zweiten Wellenabschnitt 18 als Hohlwelle, also in dessen Innerem, ein zweites Federelement 52 ausgebildet, um eine Vorspannung zwischen dem zweiten Wellenabschnitt 18 und der Koppelwelle 20 zu schaffen.Between the face of the first end 20-1 the coupling shaft 20th and the first shaft section 10 the wave 15th as a hollow shaft, i.e. inside it, is a first spring element 51 designed to provide a preload between the first shaft section 17th and the coupling shaft 20th to accomplish. In an analogous manner is between the face of the second end 20-2 the coupling shaft 20th and the second Shaft section 18th as a hollow shaft, i.e. in its interior, a second spring element 52 designed to provide a preload between the second shaft section 18th and the coupling shaft 20th to accomplish.

An der Außenumfangsfläche der Koppelwelle 20 ist eine Marke 70 ausgebildet, welche fest mit der Koppelwelle 20 verbunden ist. In der in 2 dargestellten Situation wirkt kein Drehmoment, weder auf die Wellenabschnitte 17, 18 der Welle 15, noch auf die Koppelwelle 20.On the outer peripheral surface of the coupling shaft 20th is a brand 70 formed, which firmly with the coupling shaft 20th connected is. In the in 2 The situation shown, no torque acts, neither on the shaft sections 17th , 18th the wave 15th , still on the coupling shaft 20th .

Dagegen wird in der Situation gemäß 3, zum Beispiel über den ersten Wellenabschnitt 17 der Welle 15, die Wellenanordnung 60 mit einem Drehmoment 15-5 beaufschlagt, wodurch über die Kopplung mittels der Gewinde 16-1, 22-1 einerseits und 16-2, 22-2 andererseits eine axiale Kraft 15-4 entsteht, welche über die Verschiebung 71 der Marke 70 im Vergleich zu deren hier als 70' markierte ursprüngliche Position und deren Wert Δx zusammen mit dem wirkenden Drehmoments 15-5 quantifizierbar ist.On the other hand, according to the situation 3 , for example over the first shaft section 17th the wave 15th , the shaft arrangement 60 with a torque 15-5 acted upon, whereby via the coupling by means of the thread 16-1 , 22-1 on the one hand and 16-2 , 22-2 on the other hand, an axial force 15-4 which arises over the shift 71 of the brand 70 compared to theirs here as 70 ' marked original position and its value Δx together with the acting torque 15-5 is quantifiable.

Bemerkenswert bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Drehmomenterfassung gemäß den 2 und 3 ist, dass auf Grund der gegensätzlichen Sinne oder Orientierungen der Gewindekombinationen mit den Gewinden 16-1, 22-1 einerseits und 16-2, 22-2 andererseits die Verschiebung 71 der Marke 70 bewirkt wird durch ein Einschrauben des zweiten Endes 20-2 der Koppelwelle 20 in den zweiten Wellenabschnitt 18 der Welle 15 bei einem gleichzeitigen Ausschrauben des ersten Endes 20-1 der Koppelwelle 20 aus dem ersten Wellenabschnitt 17 der Welle 15, so dass insgesamt keine Positionsänderung der äußeren axialen Anschläge 63 und 64 der Wellenanordnung 60 und/oder keine Änderung in der Länge 65 der Wellenanordnung 60 entlang der Rotationsachse 15-3, 20-3 nach außen auftreten.Noteworthy in the embodiment of the arrangement according to the invention 100 for torque detection according to 2 and 3 is that due to the opposing senses or orientations of the thread combinations with the threads 16-1 , 22-1 on the one hand and 16-2 , 22-2 on the other hand the shift 71 of the brand 70 is effected by screwing in the second end 20-2 the coupling shaft 20th in the second shaft section 18th the wave 15th with a simultaneous unscrewing of the first end 20-1 the coupling shaft 20th from the first shaft section 17th the wave 15th so that overall no change in position of the outer axial stops 63 and 64 the shaft arrangement 60 and / or no change in length 65 the shaft arrangement 60 along the axis of rotation 15-3 , 20-3 appear outwards.

Bei der in den 2 und 3 gezeigten Anordnung 100 zur Drehmomenterfassung erfolgt die Messung der axialen Verschiebung 71 der Marke 70 und die Bestimmung des Wertes Δx mittels einer Sensoreinheit 30, welche einen Abstandssensor 31 aufweist. Das bedeutet, dass das den 2 und 3 zu Grunde gelegte Messprinzip eine Abstandsmessung ist.In the 2 and 3 shown arrangement 100 the axial displacement is measured for torque detection 71 of the brand 70 and the determination of the value Δx by means of a sensor unit 30th , which has a distance sensor 31 having. That means that the 2 and 3 The underlying measuring principle is a distance measurement.

Demgegenüber zeigt 4 in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Erfassung eines Drehmoments in einer Wellenanordnung 60, welche bei der Detektion ohne axiales Spiel auskommt und daher keine Abstandsmessung zu Grunde legt.In contrast, shows 4th in a schematic and partially sectioned side view, another embodiment of the arrangement according to the invention 100 for detecting a torque in a shaft arrangement 60 which manages without axial play during detection and is therefore not based on a distance measurement.

Stattdessen werden die Federelemente 51 und 52, die bei der Anordnung 100 gemäß den 2 und 3 zwischen den Stirnseiten der Koppelwelle 20 und den Hohlwellen der ersten und zweiten Wellenabschnitte 17 und 18 der Welle 15 zur Vorspannung vorgesehen sind, ersetzt durch entsprechende Drucksensoren 35 als Teil der Sensoreinheit 30. Anstelle des Messens einer axialen Verschiebung einer Marke und damit der Koppelwelle 20 relativ zu den ersten und zweiten Wellenabschnitten 17 und 18 der Welle 15 erfolgt eine Druckmessung mittels der Drucksensoren 35, also deren Dilatation und Kompression beim Beaufschlagen mit einem Drehmoment 15-4 und mit einer aus dem Miteinandereingreifen der Gewindepaare 16-1, 22-1 bzw. 16-2, 22-2 resultierenden axialen Kraft 15-5.Instead, the spring elements 51 and 52 that in the arrangement 100 according to the 2 and 3 between the end faces of the coupling shaft 20th and the hollow shafts of the first and second shaft sections 17th and 18th the wave 15th are provided for preload, replaced by appropriate pressure sensors 35 as part of the sensor unit 30th . Instead of measuring an axial displacement of a mark and thus the coupling shaft 20th relative to the first and second shaft sections 17th and 18th the wave 15th a pressure measurement is carried out by means of the pressure sensors 35 , i.e. their dilation and compression when a torque is applied 15-4 and with one of the interengaging of the pairs of threads 16-1 , 22-1 or. 16-2 , 22-2 resulting axial force 15-5 .

Alternativ zu der in 4 dargestellten Anordnung 100 ist es auch möglich, einen Sensor 35 zu verbauen, der auf Zug und Druck reagiert.As an alternative to the in 4th illustrated arrangement 100 it is also possible to use a sensor 35 to be installed, which reacts to tension and pressure.

Als weitere Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 ist denkbar, Druck- und/oder Zugsensoren 35 in dem Bereich der Kugellager zu positionieren. Dadurch können die Sensoren 35 ortsfest verbaut werden und müssen nicht berührungslos ausgelesen werden.As a further variant of an arrangement according to the invention 100 is conceivable, pressure and / or tension sensors 35 to be positioned in the area of the ball bearings. This allows the sensors 35 can be installed in a fixed location and do not have to be read out contactlessly.

5 bis 7 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht verschiedene Möglichkeiten der Verschachtelung einer Wellenanordnung 60 bei verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Erfassung eines Drehmoments 15-4. 5 to 7th show, in a schematic and partially sectioned side view, various options for nesting a shaft arrangement 60 in different embodiments of the arrangement according to the invention 100 for detecting a torque 15-4 .

Die Anordnung 100 gemäß 5 folgt im Wesentlichen dem in den 2 und 3 dargestellten Schema, bei welchem die ersten und zweiten Wellenabschnitte 17 und 18 der Welle 15 als außenliegende Hohlwellen an ihren zweiten bzw. ersten Enden 17-2 bzw. 18-1 das erste Ende 20-1 bzw. das zweite Ende 20-2 der Koppelwelle 20 als Innenwelle in sich aufnehmen.The order 100 according to 5 essentially follows that in the 2 and 3 shown scheme, in which the first and second shaft sections 17th and 18th the wave 15th as external hollow shafts at their second or first ends 17-2 or. 18-1 the first ending 20-1 or the second end 20-2 the coupling shaft 20th take in as an inner shaft.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung 100 gemäß 6 ist die Situation invertiert. Die außenliegenden Wellenabschnitte 17 und 18 sind als Innenwellen ausgebildet und werden von einer Koppelwelle 20, die als Hohlwelle fungiert, an ihrem zweiten Ende 17-2 bzw. an ihrem ersten Ende 18-1 von der Koppelwelle 20 aufgenommen und von dieser umfasst.In the arrangement according to the invention 100 according to 6th the situation is inverted. The outer shaft sections 17th and 18th are designed as inner shafts and are supported by a coupling shaft 20th , which acts as a hollow shaft, at its second end 17-2 or at their first end 18-1 from the coupling shaft 20th included and included by this.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung 100 gemäß 6 liegt eine verschachtelte oder kaskadierte Anordnung vor, bei welcher der erste Wellenabschnitt 17 der Welle 15 als Innenwelle mit seinem zweiten Ende 17-2 in der Koppelwelle 20 aufgenommen ist und von dieser umfasst wird, wobei das erste Ende 20-1 der Koppelwelle 20 als Hohlwelle fungiert. Dagegen ist das zweite Ende 20-2 der Koppelwelle 20 als Innenwelle im ersten Ende 18-1 des zweiten Wellenabschnitts 18 der Welle 15, welches als Hohlwelle fungiert, aufgenommen und wird von dieser umfasst.In the arrangement according to the invention 100 according to 6th there is a nested or cascaded arrangement in which the first shaft section 17th the wave 15th as an inner shaft with its second end 17-2 in the coupling shaft 20th is received and encompassed by this, wherein the first end 20-1 the coupling shaft 20th acts as a hollow shaft. The second end is against it 20-2 the coupling shaft 20th as an inner shaft in the first end 18-1 of the second shaft section 18th the wave 15th which as Hollow shaft functions, takes up and is surrounded by this.

Die jeweils relevanten Paare von Gewinden oder Verzahnungen 16-1, 22-1 bzw. 16-2, 22-2 sind in den Anordnungen 100 der 5 bis 7 nicht explizit dargestellt.

8 und 9 zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Seitenansicht Aspekte auftretender Kräfte FA, FM, FG in Abhängigkeit unterschiedlicher Ausgestaltungen des Paares an Gewinden 16-1, 22-1.
10 und 11 zeigen andere Ausgestaltungsformen von Wellenanordnungen 60' und von Anordnungen 100' zur Erfassung von Drehmomenten, bei denen das axiale Spiel oder eine axiale Verschiebung 71 nach außen hin auftreten.

The relevant pairs of threads or gears 16-1 , 22-1 or. 16-2 , 22-2 are in the arrangements 100 of the 5 to 7th not explicitly shown.

8th and 9 show, in a schematic and partially sectioned side view, aspects of forces FA, FM, FG occurring depending on different configurations of the pair of threads 16-1 , 22-1 .
10 and 11 show other embodiments of shaft arrangements 60 ' and of orders 100 ' for the acquisition of torques in which the axial play or an axial displacement 71 appear outwards.

Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:

In Anwendungen mit Antriebsmotoren ist die Messung der abgegebenen Drehmomente 15-4 ein häufig auftretendes Problem. Der Zielkonflikt besteht darin, dass zur Übertragung von Drehmomenten 15-4 starre Verbindungswellen notwendig sind, um eine Übertragung der Motorkraft auf irgendeine Art von Applikation zu ermöglichen.

These and other features and properties of the present invention are further explained on the basis of the following statements:

In applications with drive motors, the torque output is measured 15-4 a common problem. The conflict of objectives is that of the transmission of torque 15-4 Rigid connecting shafts are necessary to enable transmission of the engine power to any type of application.

Beispiele hierfür sind, der Antriebsmotor eines KFZ und die Antriebswelle 15, Antriebsräder, der Antriebsmotor 3 einer Werkzeugmaschine - z.B. Drehmaschine - und das Werkstück, das angetrieben wird, und der Antriebsmotor einer Bohrmaschine und der Bohrkopf.Examples of this are the drive motor of a motor vehicle and the drive shaft 15th , Drive wheels, the drive motor 3 a machine tool - for example a lathe - and the workpiece that is driven, and the drive motor of a drill and the drill head.

In allen Fällen ist es ein mechanisches Bestreben, die Übertragungsstrecke so starr wie möglich zu machen, um eine gute Kraftübertragung zu gewährleisten. Problematisch an dieser Stelle ist nur, dass dann eine Drehmomentmessung nicht mehr möglich ist oder nur mit sehr hohem technischen Aufwand eine Minimaltorsion noch gemessen wird, die trotz der starren Verbindung immer noch auftritt.In all cases it is a mechanical endeavor to make the transmission path as rigid as possible in order to ensure good power transmission. The only problem at this point is that a torque measurement is then no longer possible or a minimum torsion can only be measured with very high technical effort, which still occurs despite the rigid connection.

Beispiele hierfür sind Dehnmessstreifen, die Minimaltorsionen erfassen.Examples of this are strain gauges that detect minimal torsions.

In vielen Applikationen wird auf eine Messung des Drehmoments einfach verzichtet und der Motor wird gesteuert gefahren also ohne direkte Messung eines Drehmoments.In many applications, the torque is simply not measured and the motor is driven in a controlled manner, i.e. without direct torque measurement.

Eine Lösung des beschriebenen Konflikts zwischen starrer Verbindung einerseits und Beweglichkeit zur Messung des Drehmoments andererseits ist durch die in den 10 und 11 dargestellte Konstruktion gegeben, z.B. mit dem Anwendungshintergrund eines E-Bike als Fahrzeug 1 und einer entsprechenden Wellenanordnung 60' mit einem ersten Wellenabschnitt 17' und einem zweiten Wellenabschnitt 18'.A solution to the described conflict between a rigid connection on the one hand and mobility for measuring the torque on the other hand is provided by the 10 and 11 The construction shown is given, e.g. with the application background of an e-bike as a vehicle 1 and a corresponding shaft arrangement 60 ' with a first shaft section 17 ' and a second shaft section 18 ' .

Das Drehmoment 15-4 setzt sich in eine Verschraubung zwischen einem Kettenrad 4 und eine Tretachse 15-3 einer Welle 15' um. Damit kann an der axialen Verschiebung des Kettenrades 4 das Drehmoment 15-4 abgelesen werden.The torque 15-4 sits in a screw connection between a sprocket 4th and a pedal axle 15-3 a wave 15 ' around. This allows the axial displacement of the sprocket 4th the torque 15-4 can be read.

Nachteil der Konstruktion ist, dass eine variable Länge und/oder Position der Achse oder Welle 15' vorliegt, nämlich in Abhängigkeit vom aufgebrachten Drehmoment 15-4.The disadvantage of the design is that the length and / or position of the axis or shaft can be varied 15 ' exists, namely as a function of the applied torque 15-4 .

Speziell bei durchgängigen Achsen kann die Längenänderung der Achse konstruktive Probleme erzeugen.Especially with continuous axes, changing the length of the axis can cause design problems.

Die vorliegende Erfindung kann bei bevorzugten Ausgestaltungsformen auch dieses Problem beheben, welches mit Anordnungen gemäß den 10 und 11 und der drehmomentabhängigen Längenänderung oder Position der Welle 15' im Zusammenhang steht.In preferred embodiments, the present invention can also solve this problem which is associated with arrangements according to FIGS 10 and 11 and the torque-dependent change in length or position of the shaft 15 ' is related.

In 11 schraubt sich der rechte Wellenteil des zweiten Wellenabschnitts 18' der Welle 15' in die linke Hohlwelle des ersten Wellenabschnitts 17' der Welle 15'. Dadurch ergibt sich ein axialer Wellenversatz Δx, der gemessen und dann als Maß für das anliegende Drehmoment 15-4 ausgewertet werden kann.In 11 The right shaft part of the second shaft section is screwed 18 ' the wave 15 ' into the left hollow shaft of the first shaft section 17 ' the wave 15 ' . This results in an axial shaft offset Δx, which is measured and then used as a measure of the applied torque 15-4 can be evaluated.

Im Fall eines nicht offenen Wellenendes kann dieser axiale Versatz Δx nur schwer über ein Lager aufgefangen werden.In the case of a non-open shaft end, this axial offset Δx can only be absorbed with difficulty by a bearing.

Erfindungsgemäß soll das Problem der Längenänderung dadurch gelöst werden, dass das Schraubenprinzip aus den 10 und 11 zweifach angewandt wird, aber mit gegensinnigen Gewinden oder Verzahnungen 16-1, 22-1 bzw. 16-2, 22-2, so dass eine gegenseitige Kompensation bewirkt wird.According to the invention, the problem of the change in length is to be solved in that the screw principle from the 10 and 11 is used twice, but with opposing threads or teeth 16-1 , 22-1 or. 16-2 , 22-2 so that a mutual compensation is effected.

Die vorgeschlagene Konstruktion verwendet das ursprüngliche Prinzip aus den 10 und 11.The proposed construction uses the original principle from the 10 and 11 .

Als wesentliche Neuerung kommt hinzu, dass das Prinzip der gegenseitigen Verzahnung oder Verschraubung 16-1, 22-1 bzw. 16-2, 22, 2 zweifach angewandt wird, und zwar einmal mit einem Rechts- und einmal mit einem Linksgewinde oder mit zwei zueinander gegensinnigen Verzahnungen. Somit besteht die gesamte Wellenanordnung 60 aus drei Einzelteilen, nämlich den ersten und zweiten Wellenabschnitten 17 und 18 der Welle 15 und der dazwischen vorgesehenen Koppelwelle 20.Another major innovation is the principle of interlocking or screwing 16-1 , 22-1 or. 16-2 , 22nd , 2 is used twice, once with a right-hand thread and once with a left-hand thread or with two toothings in opposite directions. Thus there is the entire shaft arrangement 60 from three parts, namely the first and second Shaft sections 17th and 18th the wave 15th and the coupling shaft provided in between 20th .

Die ersten und zweiten Wellenabschnitte 17 und 18 der Welle 15 sind über Lager 61, 62 der Wellenanordnung 60 gefasst. Der durch die Koppelwelle 20 gebildete mittlere Teil der Wellenanordnung 60 wird über die zwei Schraubverbindungen mit den Kombinationen der Gewinde 16-1, 22-1 und 16-2, 22-2 geführt, wobei über die Federn 51, 52 eine Vorspannung der Kombinationen der jeweiligen zwei Gewinde 16-1, 22-1 und 16-2, 22-2 erfolgt.The first and second shaft sections 17th and 18th the wave 15th are over stock 61 , 62 the shaft arrangement 60 collected. The one through the coupling shaft 20th formed middle part of the shaft arrangement 60 is via the two screw connections with the combinations of threads 16-1 , 22-1 and 16-2 , 22-2 guided, taking over the springs 51 , 52 a bias of the combinations of the respective two threads 16-1 , 22-1 and 16-2 , 22-2 he follows.

Sobald zum Beispiel am rechten Wellenende, also am zweiten Wellenabschnitt 18 der Welle 15, ein Drehmoment 15, 4 im Uhrzeigersinn angelegt wird, ergibt sich eine Verdrehung zwischen dem zweiten Wellenabschnitt 18 und der Koppelwelle 20 mit dem Effekt, dass sich die gekoppelten Schraubgewinde 16-2, 22-2 eindrehen und die Feder 52 weiter eingedrückt wird. Im gleichen Maß ergibt sich eine entgegengesetzte Verdrehung zwischen der Koppelwelle 20 als Mittelstück und dem ersten Wellenabschnitt 17 der Welle 15 als linkem Wellenende, wobei sich auf Grund des umgekehrten Gewindesinns mit einem Rechts- bzw. Linksgewinde die Schraubverbindung mit den Gewinden 16-1, 22-1 im gleichen Maß herausdrehen.As soon as, for example, at the right end of the shaft, i.e. on the second shaft section 18th the wave 15th , a torque 15th , 4th is applied clockwise, there is a twist between the second shaft section 18th and the coupling shaft 20th with the effect that the coupled screw thread 16-2 , 22-2 screw in and the spring 52 is pushed in further. To the same extent there is an opposite rotation between the coupling shaft 20th as the middle piece and the first shaft section 17th the wave 15th as the left shaft end, whereby the screw connection with the threads is due to the reverse thread direction with a right or left thread 16-1 , 22-1 unscrew in the same amount.

Das bedeutet, dass die äußeren Wellenteile oder Wellenabschnitte 17, 18 der Welle 15 axial fixiert bleiben und nur eine axiale Verschiebung Δx in Bezug auf die Koppelwelle 20 auftritt. Diese axiale Verschiebung Δx ist wiederum ein direktes Maß für das an der Wellenanordnung 60 und insbesondere an der Welle 15 ihrer ersten und zweiten Wellenabschnitte 17, 18 sowie an der Koppelwelle 20 anliegende Drehmoment 15-4. Gleichermaßen ist auch der Verdrehwinkel Δφ ein Maß für das anliegende Drehmoment 15-4.This means that the outer shaft parts or shaft sections 17th , 18th the wave 15th remain axially fixed and only an axial displacement Δx in relation to the coupling shaft 20th occurs. This axial displacement .DELTA.x is in turn a direct measure for that on the shaft arrangement 60 and especially on the shaft 15th their first and second shaft sections 17th , 18th as well as on the coupling shaft 20th applied torque 15-4 . Equally, the angle of rotation Δφ is also a measure of the applied torque 15-4 .

Wichtig bei der Konstruktion ist das gleiche Absolutmaß der Gewindesteigung zwischen einem Links- und dem Rechtsgewinde für die Gewinde 16-1, 16-2; 22-1, 22-2.The same absolute thread pitch between a left-hand and a right-hand thread for the thread is important in the design 16-1 , 16-2 ; 22-1 , 22-2 .

Der Versatz Δx kann induktiv, optisch, kapazitiv, oder über Transformatorprinzipien erfasst werden. Eine Messung des Winkelversatzes Δφ zur Auswertung des Drehmoments 15-4 ist ebenfalls denkbar.The offset Δx can be recorded inductively, optically, capacitively, or using transformer principles. A measurement of the angular offset Δφ to evaluate the torque 15-4 is also conceivable.

Die Erfindung ist prinzipiell bei jedem Antrieb 80 anwendbar, egal ob dieser elektrisch, verbrennungstechnisch oder - wie bei Turbinen - mit Wind- oder Wasserkraft betrieben wird.The invention is in principle with every drive 80 applicable, regardless of whether it is operated electrically, by combustion or - as with turbines - with wind or water power.

Auch eine Erfassung des Drehmoments ohne eine explizite Verschiebung, d.h. ohne axialen Versatz Δx ist denkbar.A detection of the torque without an explicit shift, i.e. without an axial offset Δx is conceivable.

Hierzu wird der Spielraum zwischen der Welle 15 und ihrer Wellenabschnitte 17, 18 einerseits und der Koppelwelle 20 andererseits minimiert, vorzugsweise auf den Wert Null, und stattdessen wird eine Krafterfassung oder Druckmessung, z.B. durch das Vorsehen von einem oder von zwei Piezoelementen 35 als Teil einer Sensoreinheit 30 zwischen einem jeweiligen Wellenabschnitt 17, 18 und der Koppelwelle 20 implementiert.To do this, the clearance between the shaft 15th and their shaft sections 17th , 18th on the one hand and the coupling shaft 20th on the other hand, it is minimized, preferably to the value zero, and instead a force detection or pressure measurement is carried out, for example by providing one or two piezo elements 35 as part of a sensor unit 30th between a respective shaft section 17th , 18th and the coupling shaft 20th implemented.

Es sei hier noch erwähnt, dass auch andere Konstruktionen denkbar sind, bei denen sich die Kraftmessung durch geeignete Lagerung an nicht drehenden Teilen befindet.It should also be mentioned here that other constructions are also conceivable in which the force measurement is located on non-rotating parts through suitable mounting.

Im Folgenden soll noch dargestellt werden, wie die Dimensionierung der erfindungsgemäßen Anordnung 100 für einen Drehmomentsensor über unterschiedliche Gewindesteigungen möglich ist.The following is intended to show how the arrangement according to the invention is dimensioned 100 for a torque sensor over different thread pitches is possible.

In 8 ist die Kraftaufteilung oder Kraftzerlegung dargestellt, die sich bei Anliegen einer Drehmomentkraft FM an der Koppelwelle 20 einstellt. Es ergibt sich eine Kraftkomponente FA in Richtung der Achse 15-3, 20-3 der Wellen 50, 20. Diese Kraft FA drückt die Koppelwelle 20 in den ersten Wellenabschnitt 17 der Welle 15 - hier in Form einer Hülse mit Innengewinde 16-1 - hinein. Des Weiteren wird sich eine Kraftkomponente FG einstellen, die senkrecht auf den Gewinden 16-1, 22-1 lastet und in der Abbildung mit der Kraft FG beschrieben ist. Angedeutet ist auch noch, wie sich der Winkel der Gewindesteigung α auf das Kräftedreieck überträgt.In 8th shows the force distribution or force decomposition that occurs when a torque force FM is applied to the coupling shaft 20th adjusts. A force component FA results in the direction of the axis 15-3 , 20-3 of the waves 50 , 20th . This force FA pushes the coupling shaft 20th in the first wave section 17th the wave 15th - here in the form of a sleeve with an internal thread 16-1 - inside. Furthermore, a force component FG will be established that is perpendicular to the threads 16-1 , 22-1 and is described in the figure with the force FG. It is also indicated how the angle of the thread pitch α is transferred to the triangle of forces.

9 zeigt das Kräftedreieck bei einer höheren Gewindesteigung. Man erkennt, dass sich ein niedrigerer axialer Kraftanteil FA einstellt und ebenso die Belastung auf die Gewinde 16-1, 22-1 sinkt. 9 shows the triangle of forces at a higher thread pitch. It can be seen that the axial force component FA is lower, as is the load on the thread 16-1 , 22-1 sinks.

Aus diesen Zusammenhängen ist ersichtlich, dass über die Gewindesteigung die Umsetzung von Momentenkraft zu axialer Kraft eingestellt werden kann. Die axiale Kraft ergibt sich zu FA = FM / tan(α).From these relationships it can be seen that the conversion of moment force to axial force can be adjusted via the thread pitch. The axial force results from FA = FM / tan (α).

Je niedriger die Gewindesteigung α ist, desto höher wird die axiale Kraft FA. Für eine möglichst symmetrische Auslegung von vortreibender Kraft und Rückstellkraft ist eine Gewindesteigung von α = 45° besonders vorteilhaft.The lower the thread pitch α, the higher the axial force FA. A thread pitch of α = 45 ° is particularly advantageous for the most symmetrical possible design of the driving force and restoring force.

Von Bedeutung ist ebenfalls der Durchmesser des Gewindes. Da das Drehmoment ist definiert als Produkt aus (a) Hebelkraft, die senkrecht zu einem Hebelarm wirkt, und (b) der Länge des Hebelarms, stellt sich abhängig vom Durchmesser des jeweiligen Gewindes 16-1, 16-2, 22-1, 22-2 bei fest vorgegebenem Drehmoment 15-4 eine Hebelkraft FM ein die mit steigendem Durchmesser sinkt. Damit ist auch über den Durchmesser des Gewindes 16-1, 16-2, 22-1, 22-2 der Drehmomentsensor 100 skalierbar.The diameter of the thread is also important. Since the torque is defined as the product of (a) leverage, which acts perpendicular to a lever arm, and (b) the length of the lever arm, it depends on the diameter of the respective thread 16-1 , 16-2 , 22-1 , 22-2 with a fixed torque 15-4 a leverage FM a which decreases with increasing diameter. So that is also about the diameter of the thread 16-1 , 16-2 , 22-1 , 22-2 the torque sensor 100 scalable.

Die senkrecht auf das Gewinde 16-1, 16-2, 22-1, 22-2 wirkende Kraft FG bestimmt sich zu FG = FM / sin(a), wobei α wieder die Gewindesteigung bezeichnet.The perpendicular to the thread 16-1 , 16-2 , 22-1 , 22-2 acting force FG is determined by FG = FM / sin (a), where α again denotes the thread pitch.

Claims

Arrangement (100) for detecting a on a shaft (15) of a drive (80) and in particular on a crankshaft (15) of a working device, a steering system or a vehicle (1) that can be driven with muscle power and / or with engine power along an axis of rotation (Y ) effective torque (M) at which - The shaft (15) has a first shaft section (17) and a second shaft section (18) which are materially and spatially separated from one another and are formed coaxially to one another, - for the mechanical coupling of the shaft sections (17, 18) with one another and for the transmission of torque and axial force between and coaxially to the shaft sections (17, 18) a coupling shaft (20) with a first end (20-1) and a second end ( 20-2) is trained, - On the one hand the first shaft section (17) of the shaft (15) and the first end (20-1) of the coupling shaft (20) and on the other hand the second shaft section (18) of the shaft (15) and the second end (20-2) of the Coupling shaft (20) for the transmission of torque and axial force are mechanically coupled or can be coupled to one another, - A sensor unit (30) is designed which is set up to measure an axial force acting on the coupling shaft (20) and / or between the shaft sections (17, 18) or a quantity representative thereof as a measure of the force acting on the shaft (15) to detect the acting torque, - On the one hand, the first shaft section (17) of the shaft (15) and the first end (20-1) of the coupling shaft (20) directly and / or via first cooperating helical teeth (16-1; 22-1) or first cooperating threads (16 -1, 22-1) are mechanically coupled or can be coupled to one another and - On the other hand, the second shaft section (18) of the shaft (15) and the second end (20-2) of the coupling shaft (20) directly and / or via second cooperating helical teeth (16-2; 22-2) or second cooperating thread (16 -2; 22-2) are mechanically coupled or can be coupled to one another.

Arrangement (100) according to Claim 1 , in which the first and second helical gears (16-2; 22-2) or cooperating threads (16-2; 22-2) have mutually opposite orientations and / or circumferential directions and in particular are otherwise constructed identically.

Arrangement (100) according to one of the preceding claims, in which - One of the shaft (15) with both shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20) as a hollow shaft, in particular with internal teeth (16-1, 16-2; 22-1, 22-2) or internal threads (16-1 , 16-2; 22-1, 22-2), and - the other of the shaft (15) with both shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20) as an inner shaft, in particular with external teeth (16-1, 16-2; 22-1, 22-2) or external thread (16- 1, 16-2; 22-1, 22-2), is at least partially enclosed by the respective hollow shaft.

Arrangement (100) according to one of the Claims 1 or 2 in which - one of the first and second shaft sections (17, 18) of the shaft (15) as a hollow shaft, in particular with internal toothing (16-1, 16-2) or internal thread (16-1, 16-2), and for at least partially enclosing and mechanically coupled or couplable receptacle of the first or second end (20-1, 20-2) of the coupling shaft (20) as an inner shaft, in particular with external teeth (22-1, 22-2) or external thread (22-1 , 22-2), and - the other of the first and second shaft sections (17, 18) of the shaft (15) as an internal shaft, in particular with external toothing (16-1, 16-2) or external thread (16-1, 16 -2), and for at least partially enclosing and mechanically coupled or couplable accommodation in the other of the first and second ends (20-1, 20-2) of the coupling shaft (20) as a hollow shaft, in particular with internal teeth (16-1, 16-2 ; 22-1, 22-2) or internal thread (16-1, 16-2; 22-1, 22-2).

Arrangement (100) according to one of the preceding claims, in which the shaft sections (17, 18) of the shaft (15) and the coupling shaft (20) are each designed to have axial play relative to one another, in particular when the shaft (15) is driven between a first stop (41) and a second stop (42) and / or against a spring preload by means of at least one first spring element (51, 52), the respective axial play between the first shaft section (17) and the coupling shaft (20) on the one hand and between the second shaft section (18) and the coupling shaft (20) on the other hand are identical with opposite direction and / or orientation.

Arrangement (100) according to Claim 5 , at which the amount of axial play between the shaft (15) and in particular between one of the first and second shaft sections of the (17, 18) and the coupling shaft (20) can be detected as a measure of the torque acting on the shaft (50), in particular with a scaling of the torque via the spring force of the spring element (51), via properties and in particular the angle of the Helical toothing, via the diameter of the thread (16-1, 16-2; 22-1, 22-2) and / or the helical toothing and / or via a position and / or distance sensor (31), preferably by means of a Hall sensor (32 ) and a magnetic element (33).

Arrangement (100) according to one of the Claims 1 to 4th , in which - the shaft (15) and in particular the first and second shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20) are supported against each other essentially free of axial play and are supported against each other via a pressure sensor (35) and - the pressure sensor ( 35) is set up, the axial force (15-5) of the shaft (15) and in particular at least one of the first and second shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20) as a measure of the torque acting on the shaft (15) (15-4) via the axial pressure acting between the shaft (15) and in particular between one of the shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20).

Arrangement (100) according to one of the Claims 1 to 4th in which - one or more pressure sensors (35) are integrated in a bearing of the shaft (15) and in particular of the first and second shaft sections (17, 18) and / or a bearing of the coupling shaft (20) and - a respective pressure sensor (35 ) is set up, the axial force (15-5) of the shaft (15) and in particular at least one of the first and second shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20) as a measure of the torque acting on the shaft (15) ( 15-4) via the axial pressure acting between the shaft (15) and in particular between one of the shaft sections (17, 18) and the coupling shaft (20).

Drive (80) for a working device and in particular for a steering or for a vehicle (1), bicycle, electric bicycle, eBike or pedelec that can be driven with muscle power and / or with motor power - with an arrangement (100) for torque detection according to one of the Claims 1 to 8th for detecting a torque acting on a shaft (15) of the drive (80), at which the drive (80) can be monitored and / or controlled in particular on the basis of the detected torque.

Drive (80) Claim 9 in which - one of the first and second shaft sections (17, 18) of the shaft (15) as the drive shaft and the other of the first and second shaft sections (18, 17) of the shaft (15) and / or the coupling shaft (20) as the output shaft functions or functions and - a respective output shaft has an output element (4) mechanically coupled or capable of being coupled, in particular a gearwheel or chainring.

Working device and in particular steering or vehicle (1), bicycle, electric bike, eBike or pedelec that can be driven with muscle power and / or with motor power - with a drive (80) Claim 9 or 10 for driving, in which the drive (80) can be monitored and / or controlled on the basis of the detected torque.