DE10346000B4

DE10346000B4 - Drehmomentsensor

Info

Publication number: DE10346000B4
Application number: DE10346000A
Authority: DE
Inventors: Naoki Kariya Nakane; Shigetoshi Nishio Fukaya
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: US20050247138A1; FR2845472B1; FR2875905A1; JP3913657B2; JP2004125627A; US7246531B2; DE10362125B8; US20040074314A1; DE10346000A1; US6928888B2; FR2875905B1; FR2845472A1; DE10362125B4

Abstract

Drehmomentsensor mit:
– einer ersten Welle (5) und einer zweiten Welle (6), die koaxial verbunden sind;
– einem Torsionsstab (7), der ein zwischen der ersten Welle (5) und der zweiten Welle (6) übertragenes Drehmoment in eine Verdrehungsverlagerung umwandelt;
– einem Vielpolmagnet (8), der an der ersten Welle oder einem Ende des Torsionsstabes (7) befestigt ist;
– einem Satz von Magnetjochen (9), der an der zweiten Welle oder dem anderen Ende des Torsionsstabes (7) befestigt und in einem von dem Vielpolmagnet (9) erzeugten Magnetfeld angeordnet ist, wobei die Magnetjoche (9) in axialer Richtung einander gegenüberliegend, durch einen Luftspalt getrennt angeordnet sind;
– einem Magnetfeldsensor (11) zum Erfassen der in dem Luftspalt erzeugten magnetischen Flussdichte; und
– einem unmagnetischen Distanzelement (14), welches zwischen den Magnetjochen als ein Mittel zur Positionierung des einen Satzes von Magnetjochen angeordnet ist;
– wobei das Distanzelement einen ringförmigen Körper umfasst;...

Description

Diese Erfindung betrifft einen Drehmomentsensor, der ein auf eine Drehwelle wirkendes Drehmoment als eine Änderung der magnetischen Flussdichte (d.h. der Stärke des Magnetfeldes) erfasst.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-149062 (13) offenbart einen Drehmomentsensor herkömmlicher Technik.

Gemäß diesem Drehmomentsensor sind, wie er in 13 gezeigt ist, eine erste Welle 100 und eine zweite Welle 110 mittels eines Torsionsstabes 120 koaxial verbunden. Ein Vielpolmagnet 130 ist an der ersten Welle 100 (oder einem Ende des Torsionsstabes 120) befestigt. Ein Satz von Magnetjochen 140, der an der zweiten Welle 110 (oder dem anderen Ende des Torsionsstabes 120) befestigt ist, ist in einem von dem Vielpolmagnet 130 erzeugten Magnetfeld angeordnet. Die Magnetjoche 140 liegen in axialer Richtung, durch einen Luftspalt getrennt einander gegenüber. Ein Magnetfeldsensor 150 erfasst die in dem Luftspalt erzeugte magnetische Flussdichte.

Jedes der Magnetjoche 140 weist eine Mehrzahl von Klauenpolen auf, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind. Die Klauenpole der jeweiligen Magnetjoche 140 sind in axialer Richtung durch einen vorbestimmten Luftspalt voneinander beabstandet und in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung versetzt.

Die Magnetjoche 140 und der Vielpolmagnet 130 sind derart angeordnet, dass die Mitte jedes Klauenpols der Magnetjoche 140 mit einer Magnetgrenze (d.h. einer Grenze zwischen einem N-Pol und einem S-Pol) übereinstimmt, um einen neutralen Punkt zu erhalten, bei dem die Ausgangsspannung des Magnetfeldsensors 150 Null wird, wenn der Torsionsstab 120 keine Verdrehung hervorruft (d.h. wenn kein Drehmoment auf den Torsionsstab 120 wirkt).

Die oben beschriebene Druckschrift des Standes der Technik offenbart einen Fixierungssabschnitt 160, der zur Positionierung des Satzes von Magnetjochen 140 verwendet wird. Die genaue Anordnung des Fixierungsabschnitts 160 ist jedoch nicht offenbart, so dass es nicht ersichtlich ist, wie die Magnetjoche 140 positioniert sind (insbesondere in Umfangsrichtung). Darüber hinaus ist nicht klar, wie der Zustand der Magnetjoche 140, die durch den Fixierungsabschnitt 160 positioniert sind, aufrecht erhalten wird.

Die DE 102 22 118 A1 , eine nachveröffentlichte Anmeldung gem. § 3 Abs. 2 Zif. 1 PatG zeigt einen Drehmomentensensor mit einer ersten und zweiten koaxialen Welle, einem Torsionsstab zwischen beiden Wellen, einem an der ersten Welle befestigten Vielpolmagneten, einem an der zweiten Welle angeordneten Satz von Magnetjochen und einem Magnetfeldsensor zur Erfassung eines zwischen erster und zweiter Welle wirkenden Drehmoments. Der Satz von Magnetjochen ist durch ein Distanzelement getrennt und auf diesem in Umfangsrichtung frei verdrehbar.

Die US 4,724,710 offenbart einen Drehmomentensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Satz von durch ein Distanzelement getrennten Magnetjochen. Diese sind auf dem ringförmigen Distanzelement in Umfangsrichtung frei verdrehbar.

Angesichts der oben beschriebenen Probleme hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Drehmomentsensor bereitzustellen, durch den ein Satz von Magnetjochen si cher und leicht positioniert und der Positionierungszustand sicher aufrecht erhalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Drehmomentensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale weitergebildet.

Ein Drehmomentensensor nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Welle und eine zweite Welle, die koaxial miteinander verbunden sind, einen Torsionsstab, der ein zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragenes Drehmoment in eine Verdrehungsverlagerung umwandelt, und einen Vielpolmagnet umfasst, der an der ersten Welle oder einem Ende des Torsionsstabes befestigt ist. Ein Satz von Magnetjochen ist an der zweiten Welle oder dem anderen Ende des Torsionsstabes befestigt und in einem von dem Vielpolmagnet erzeugten Magnetfeld angeordnet. Die Magnetjoche liegen einander in axialer Richtung, durch einen Luftspalt getrennt gegenüber. Ein Magnetfeldsensor ist vorgesehen, um die in dem Luftspalt erzeugte magnetische Flussdichte zu erfassen. Darüber hinaus ist ein unmagnetisches Distanzelement zwischen den Magnetjochen als Mittel zur Positionierung der gekoppelten Magnetjoche angeordnet. Das Distanzelement und die gekoppelten Magnetjoche sind durch Harzguss bzw. durch ein Harzformteil zusammengefügt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Distanzelement zur Positionierung eines Satzes von Magnetjochen verwendet. Das Distanzelement und die Magnetjoche sind durch Harzguss bzw. durch ein Harzfomteil zusammengefügt. Somit ist es möglich, den gekoppelten Zustand der so positionierten Magnetjoche zu bewahren bzw. aufrecht zu erhalten.

Die Magnetjoche weisen vorzugsweise eine Mehrzahl von Klauenpolen auf, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind. Das Distanzelement hält die Magnetjoche mit einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung.

Erfindungsgemäß weist ein Drehmomentensensor an jedem seiner axialen Endflächen wenigstens einen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist zwischen den einander in Umfangsrichtung des Magnetjochs benachbarten Klauenpolen angeordnet, so dass die gekoppelten Magnetjoche in der Umfangsrichtung positioniert sind.

Gemäß dieser Anordnung reguliert die Höhe (d.h. die Länge in axialer Richtung) des Distanzelements genau den Abstand in axialer Richtung zwischen den zwei Magnetjochen, um einen Luftspalt vorbestimmter Breite zu erzeugen.

Darüber hinaus ist der an dem Distanzelement angeordnete Vorsprung in Eingriff mit den Klauenpolen des Magnetjochs. Der Vorsprung verhindert, dass sich die jeweiligen Magnetjoche in Umfangsrichtung bezüglich des Distanzelements verschieben. Demzufolge ist es möglich, einen Satz von Magnetjochen in Umfangsrichtung exakt zu positionieren, indem auf jeder Endfläche des Distanzelements wenigstens ein Vorsprung vorgesehen ist und dieser Vorsprung zwischen den in Umfangsrichtung einander benachbarten Klauenpolen des Magnetjochs angeordnet sind.

Der Magnetfeldsensor besteht vorzugsweise aus zwei getrennten Sensoren, die bezüglich der Richtung des magnetischen Flusses parallel zueinander angeordnet sind und Magnetfeldfassungsrichtungen aufweisen, die einander um eine Winkeldifferenz von 180° entgegengesetzt sind.

Gemäß dieser Anordnung können zwei Magnetfeldsensoren symmetrische Ausgangssignale erzeugen, so dass man sich kreuzende Kennlinien erhält. Somit ist es möglich, eine Temperaturverschiebung dadurch auszugleichen, dass eine Differenz zwischen den Ausgangssignalen zweier Magnetfeldsensoren ausgenutzt wird. Darüber hinaus wird der erfassbare physikalische Betrag verdoppelt. Die Erfassungsempfindlichkeit kann verbessert werden. Die Leistung des Drehmomentsensors kann verbessert werden.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Drehmomentsensor bereit, der eine erste Welle und eine zweite Welle, die koaxial mittels eines Torsionsstabes verbunden sind, der ein zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle übertragenes Drehmoment in eine Verdrehungsverlagerung umwandelt, und einen Vielpolmagnet umfasst, der an der ersten Welle oder einem Ende des Torsionsstabes befestigt ist. Ein Satz von Magnetjochen ist an der zweiten Welle oder dem anderen Ende des Torsionsstabes befestigt und in einem von dem Vielpolmagnet erzeugten Magnetfeld angeordnet. Die Magnetjoche sind in axialer Richtung einander gegenüberliegend, durch einen Luftspalt getrennt angeordnet. Ein Magnetfeldsensor ist vorgesehen, um die in dem Luftspalt erzeugte magnetische Flussdichte zu erfassen. Gemäß dem zweiten Drehmomentsensor ist ein unmagnetisches Distanzstück bereitgestellt, um die gekoppelten Joche in einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung zu halten bzw. festzulegen. Das Distanzelement weist wenigstens einen Vorsprung auf, der an jedem seiner axialen Endflächen angeordnet ist. Der Vorsprung ist zwischen einander in Umfangsrichtung des Magnetjochs benachbarten Klauenpolen angeordnet. Das Abstandselement und die gekoppelten Joche sind durch Harzguss bzw. ein Harzformteil zusammengefügt.

Gemäß dieser Anordnung sind die Klauenpole der Magnetjoche sicher mit den an dem Abstandselement angeordneten Vorsprüngen in Eingriff. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Magnetjoche in Umfangsrichtung relativ zu dem Distanzelement verschieben bzw. zu verdrehen. Demzufolge ist es möglich, einen Satz von Magnetjochen in Umfangsrichtung exakt zu positionieren, indem wenigstens ein Vorsprung auf jeder Endfläche des Distanzelements vorgesehen ist und dieser Vorsprung zwischen den in Umfangsrichtung des Magnetjochs einander benachbarten Klauenpolen angeordnet ist. Darüber hinaus sind die gekoppelten Magnetjoche und das Distanzelement durch Harzguss bzw. ein Harzformteil zusammengefügt. Somit ist es möglich, den gekoppelten Zustand der so positionierten Magnetjoche sicher festzulegen.

Das oben genannte Ziel sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist. In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Drehmomentsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht, die eine Gesamtanordnung des Drehmomentsensors gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3A eine Draufsicht, die ein Magnetjoch gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3B eine Seitenansicht, die das Magnetjoch gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine Querschnittsansicht, die einen Satz von Magnetjochen zeigt, die gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch ein Distanzelement positioniert und durch Harzguss zusammengefügt sind;
5 eine perspektivische Ansicht, die die Magnetjoche und das Distanzelement gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6A eine Draufsicht, die eine Oberfläche des Distanzelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6B eine Querschnittsansicht, die das Distanzelement gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6C eine Draufsicht, die die andere Oberfläche des Distanzelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7A eine Draufsicht, die die mit dem Distanzelement zusammengebauten Magnetjoche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7B eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A von 7A;
8A bis 8C Ansichten, die die Funktionsweise des Drehmomentsensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine schematische Ansicht, die Gesamtanordnung einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung zeigt;
10 eine perspektivische Ansicht, die einen Flussführungsring und einen Magnetfeldsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 eine Kennlinie, die eine Ausgangscharakteristik des Magnetfeldsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine Draufsicht, die ein Beispiel von Anschlussverbindungen für den Magnetfeldsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
13 eine Querschnittsansicht, die eine Gesamtanordnung eines herkömmlichen Drehmomentsensors zeigt.
Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichungen erläutert.
1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Drehmomentsensor 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Drehmomentsensor 1 dieser Ausführungsform wird zum Beispiel für eine in 9 gezeigte motorbetriebene Servolenkvorrichtung verwendet. Der Drehmomentsensor 1 erfasst eine Lenkkraft eines Lenkrades 2 (d.h. ein auf eine Lenkspindel übertragenes Drehmoment), und sendet die erfasste Lenkkraft an eine elektronische Steuereinheit (ECU = electronic control unit) 3. Die ECU 3 steuert den Ausgang eines motorbetriebenen Motors 4 entsprechend der von dem Drehmomentsensor 1 erfassten Lenkkraft.
Der Drehmomentsensor 1 ist zwischen einer Eingangswelle 5 und einer Ausgangswelle 6 angeordnet, die zusammenwirkend die Lenkspindel bilden. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Drehmomentsensor 1 einen Torsionsstab 7, einen Vielpolmagnet 8, einen Satz von Magnetjochen 9, einen Satz von Flussführungsringen 10 und einen Magnetfeldsensor 11.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der Torsionsstab 7 eine elastische Stange, deren eines Ende mittels eines Stifts 12 mit der Eingangswelle 5 verbunden ist, und deren anderes Ende mittels eines Stifts 12 mit der Ausgangswelle 6 verbunden ist. Wenn ein Lenkmoment auf die Lenkspindel ausgeübt wird, erzeugt der Torsionsstab 7 eine Torsions- oder Verdrehungsverlagerung entsprechend der Höhe des übertragenen Lenkmomentes.
Der Vielpolmagnet 8 weist die Form eines Ringes auf, der abwechselnd in N-Pole und S-Pole magnetisiert ist, die entlang des Umfangs angeordnet sind. Der Vielpolmagnet 8 weist einen Kragen 13 auf (siehe 1). Der Vielpolmagnet 8 ist über den Kragen 13 mit einer Presspassung an der Eingangswelle 5 (oder der Ausgangswelle 6) befestigt.
Jedes der Magnetjoche 9 ist aus einem weichmagnetischen Material hergestellt und weist, wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, eine Mehrzahl von Klauenpolen 9a auf, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind.
Wie es in 4 gezeigt ist, sind zwei Magnetjoche 9 zu einem Satz von Magnetjochen gekoppelt. Ein Distanzelement 14, das zwischen den gekoppelten Magnetjochen 9 angeordnet ist, dient der Positionierung der magnetischen Joche 9 im zusammengebauten Zustand. Die magnetischen Joche 9 und das Distanzelement 14 sind durch ein Harzformteil 15 verbunden. Ein Satz von so zusammengebauten Magnetjochen 9 ist über einen Kragen 16, der an dem Harzformteil 15 befestigt ist, mit einer Presspassung an der Ausgangswelle 6 (oder der Eingangswelle 5) befestigt.
Das Distanzelement 14 besteht aus einem unmagnetischen Material gebildet und weist, wie es in 5 gezeigt ist, die Form eines Ringes mit einer vorbestimmen Höhe in axialer Richtung auf. Das Distanzelement 14 weist an jeder seiner axialen Endflächen jeweils zwei Vorsprünge 14a auf. Zwei Vorsprünge 14a sind an einem inneren Umfangsende des Distanzelements 14 so angeordnet, dass sie sich, wie es in den 6A bis 6C gezeigt ist, gegenüberliegen. Der Vorsprung 14a, der an einer Endfläche angeordnet ist (siehe 6A), ist gegenüber dem Vorsprung 14a, der an der anderen Endfläche angeordnet ist (siehe 6C) in Umfangsrichtung um einen Winkel versetzt, der der halben Teilung der Klauenpole 9a entspricht. Die halbe Teilung der Klauenpole 9a ist gleich die Hälfte der Distanz (eine Teilung) zwischen den Mitten der Klauenpole 9a, die in Umfangsrichtung einander benachbart sind.
Wie in 5 gezeigt ist, sind zwei Magnetjoche 9 beidseits des Distanzelements 14 mit diesem verbunden. Die Vorsprünge 14a des Distanzelements 14 sind in Eingriff mit den Aussparungen zwischen Klauenpolen 9a, die einander in Umfangsrichtung benachbart sind. Bei dieser Anordnung ist eine Winkelversetzung, die einer 1/2-Teilung in Umfangsrichtung entspricht, zwischen den gekoppelten Magnetjochen 9 festgelegt, so dass ihre Klauenpole 9a abwechselnd ineinandergreifen.
Der Vielpolmagnet 8 und die zusammengefügten Joche 9 sind so angeordnet, dass die Mitte jedes Klauenpols 9a der Magnetjoche 9 mit einer Magnetgrenzlinie (d.h. einer Grenze zwischen einem N-Pol und einem S-Pol) übereinstimmt, um einen neutralen Punkt zu erhalten, bei dem das Ausgangssignal (die Ausgangsspannung) des Magnetfeldsensors 11 Null wird, wenn der Torsionsstab 7 nicht tordiert wird (d.h. wenn keine Lenkkraft zwischen der Eingangswelle 5 und der Ausgangswelle 6 übertragen wird), wie es in 8B gezeigt ist.
Die Flussführungsringe 10 dienen dazu, den von den Magnetjochen 9 erzeugten magnetischen Fluss zu führen bzw. zu leiten bzw. zu "sammeln". Die Flussführungsringe 10 sind aus dem weichmagnetischen Material hergestellt, das zur Bildung der Magnetjoche 9 verwendet wird. Die Flussführungsringe 10 sind in der Umgebung des äußeren Umfangs der jeweiligen Magnetjoche 9 angeordnet. Jeder der Flussführungsringe 10 ist mit einem Flussführungsabschnitt 10a versehen, der plattenförmig ausgebildet ist und lokal an einem Abschnitt in Umfangsrichtung angeordnet ist. Zwei Flussführungsabschnitte 10a des Flussführungsrings 10 sind einander gegenüberliegend angeordnet.
Der Magnetfeldsensor 11 ist zum Beispiel ein bekannter Hall-IC und ist zwischen den gegenüberliegenden Flussführungsabschnitten 10a des Flussführungsrings 10 angeordnet. Der Hall-IC ist ein integrierter Schaltkreis (IC), der ein Hall-Element (d.h. ein Magnetfelderfassungselement) und eine Verstärkerschaltung enthält. Der Ma gnetfeldsensor 11 liefert ein Signal, das der magnetischen Flussdichte entspricht, die zwischen den gegenüberliegenden Flussführungsabschnitten 10a erzeugt wird.
Der Drehmomentsensor der oben beschriebenen Ausführungsform funktioniert folgendermaßen.
Wenn kein Lenkmoment auf den Torsionsstab 7 ausgeübt wird, d.h. wenn der Torsionsstab 7 keine Verdrehungsverlagerung zwischen dem Vielpolmagnet 8 und den gekoppelten Magnetjochen 9 hervorruft, stimmt die Mitte jedes Klauenpols 9a des Magnetjochs 9 mit der Magnetgrenzlinie des Vielpolmagneten 8 überein, wie es in 8B gezeigt ist. In diesem Fall entspricht der Betrag der von den N-Polen des Vielpolmagneten 8 in die Klauenpole 9a des Magnetjochs 9 eintretenden magnetischen Flüsse dem Betrag der von den S-Polen des Vielpolmagneten 8 in die Klauenpole 9a des Magnetjochs 9 eintretenden magnetischen Flüsse. Somit bildet der magnetische Fluss in jedem der Magnetjoche 9A und 9B eine geschlossene Schleife. Kein magnetischer Fluss tritt in den Luftspalt zwischen den Magnetjochen 9 aus. Das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 11 ist Null.
Wenn ein Lenkmoment auf den Torsionsstab 7 übertragen wird, so dass eine Verdrehung bewirkt wird, wird die gegenseitige Position zwischen dem Vielpolmagnet 8 und den gekoppelten Magnetjochen 9 in Umfangsrichtung verändert. Demzufolge weicht die Mitte jedes Klauenpols 9a der Magnetjoche 9 von der Magnetgrenzlinie des Vielpolmagneten 8 in Umfangsrichtung ab, wie es in 8A oder 8C gezeigt ist. Die magnetischen Flüsse mit einer bestimmten Polarität erhöhen sich entweder in dem Magnetjoch 9A oder in dem Magnetjoch 9B, während sich die magnetischen Flüsse, die die entgegengesetzte Polarität aufweisen, in dem jeweils anderen der Magnetjoche 9A und 9B erhöhen. Daraus folgt, dass positive und negative magnetische Flüsse zwischen den Magnetjochen 9 erzeugt werden. Die Flussführungsringe 10 ziehen diese positiven und negativen magnetischen Flüsse an und leiten sie bei ihren Flussführungsabschnitten 10a zusammen. Der Magnetfeldsensor 11 erfasst die zwischen den gegenüberliegenden Sammelabschnitten 10a erzeugte magnetische Flussdichte.
Gemäß dem Drehmomentsensor 1 der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Satz von Magnetjochen 9 durch das Distanzelement 14 positioniert und zusammen mit dem Distanzelement 14 durch Harzguss verbunden. Somit ist es möglich, den gekoppelten bzw. verbundenen Zustand der so positionierten Magnetjoche 9 aufrecht zu erhalten.
Darüber hinaus gibt es keine Notwendigkeit, das Distanzelement 14 zu entfernen, wenn die gekoppelten Magnetjoche 9 durch das Harzformteil verbunden sind. Somit ist es möglich, die für das Harzformteil verwendeten Formen zu vereinfachen. Die für die Formen erforderlichen Kosten können reduziert werden.
Die Anzahl der Vorsprünge 14a, die an jeder Endoberfläche des Distanzelements 14 angeordnet sind, kann auf lediglich eines verringert werden, so lange jeder Vorsprung die oben beschriebene Positionierungsfunktion ausüben kann.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die Flussführungsringe 10 und zwei Magnetfeldsensoren 11 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zwei Magnetfeldsensoren 11 sind parallel zueinander bezüglich der Richtung des magnetischen Flusses angeordnet, und weisen um eine Winkeldifferenz von 180° zueinan der entgegengesetzt gerichtete Magnetfelderfassungsrichtungen auf.
In diesem Fall erzeugen zwei Magnetfeldsensoren 11 symmetrische Ausgangssignale, so dass man die in 11 gezeigten sich kreuzenden Kennlinien erhält.
Es ist somit möglich, die Temperaturverschiebung dadurch zu kompensieren, dass die Differenz zwischen den Ausgangssignalen zweier Magnetfeldsensoren 11 ausgenutzt wird. Darüber hinaus ist gemäß dieser Ausführungsform der erfassbare physikalische Betrag verdoppelt. Dadurch kann die Erfassugsempfindlichkeit verbessert werden. Die Leistung des Drehmomentsensors 1 kann verbessert werden.
Darüber hinaus können zwei Magnetfeldsensoren 11, wie es in 12 gezeigt ist, gemeinsam einen Stromquellenanschluss 17 und einen Erdungsanschluss 18 verwenden. Daher können die Kosten im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Verdrahtung für die jeweiligen Magnetfeldsensoren 11 getrennt vorgesehen ist, reduziert werden.

Claims

Drehmomentsensor mit: – einer ersten Welle (5) und einer zweiten Welle (6), die koaxial verbunden sind; – einem Torsionsstab (7), der ein zwischen der ersten Welle (5) und der zweiten Welle (6) übertragenes Drehmoment in eine Verdrehungsverlagerung umwandelt; – einem Vielpolmagnet (8), der an der ersten Welle oder einem Ende des Torsionsstabes (7) befestigt ist; – einem Satz von Magnetjochen (9), der an der zweiten Welle oder dem anderen Ende des Torsionsstabes (7) befestigt und in einem von dem Vielpolmagnet (9) erzeugten Magnetfeld angeordnet ist, wobei die Magnetjoche (9) in axialer Richtung einander gegenüberliegend, durch einen Luftspalt getrennt angeordnet sind; – einem Magnetfeldsensor (11) zum Erfassen der in dem Luftspalt erzeugten magnetischen Flussdichte; und – einem unmagnetischen Distanzelement (14), welches zwischen den Magnetjochen als ein Mittel zur Positionierung des einen Satzes von Magnetjochen angeordnet ist; – wobei das Distanzelement einen ringförmigen Körper umfasst; und – der eine Satz von Magnetjochen auf beiden Stirnflächen des ringförmigen Körpers des Distanzelements angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass: – das Distanzelement (14) und der eine Satz von Magnetjochen durch Harzguss zusammengefügt sind; – das Distanzelement wenigstens einen Vorsprung zur Positionierung des einen Satzes von Magnetjochen in Umfangsrichtung aufweist.
Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei: – die Magnetjoche (9) eine Mehrzahl von Klauenpolen (9a) aufweisen, die in Umfangsrichtung äquidistant angeordnet sind.
Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei: – das Distanzelement (14) den einen Satz von Magnetjochen mit einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung hält und wenigstens einen Vorsprung (14a) aufweist, der auf jeder seiner axialen Endflächen angeordnet ist, und der Vorsprung zwischen den in Umfangsrichtung des Magnetjochs einander benachbarter Klauenpole angeordnet ist, wodurch sie den einen Satz von Magnetjochen in Umfangsrichtung positionieren.
Drehmomentsensor nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der Magnetfeldsensor (11) aus zwei getrennten Sensoren besteht, die bezüglich einer Richtung des magnetischen Flusses zueinander parallel angeordnet sind und um eine Winkeldifferenz von 180° zueinander entgegengesetzte Magnetfelderfassungsrichtungen aufweisen.
Drehmomentsensor nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Distanzelement zwei Vorsprung (14a) aufweist, die auf jeder seiner axialen Endflächen angeordnet sind.
Drehmomentsensor nach einem der Ansprüche 1-5, der weiter einen Kragen (16) umfasst, der an dem Harzformteil befestigt ist, in welchem das Distanzelement und den einen Satz von Magnetjochen zusammenfügt sind, wobei der eine Satz an der zweiten Welle oder dem anderen Ende des Torsionsstabes (7) mittels des Kragesn befestigt ist.
Drehmomentsensor nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Magnetsensor durch zwei getrennte Sensoren gebildet ist, die eine gemeinsame Stromquelle und eine gemeinsame Erdung nutzen.