DE19834322A1 - Method to determine torque acting on shaft; involves using rotation bodies, which are arranged around shaft sections to rotate with the shaft, where torque is determined based on detected rotary positions of bodies - Google Patents

Method to determine torque acting on shaft; involves using rotation bodies, which are arranged around shaft sections to rotate with the shaft, where torque is determined based on detected rotary positions of bodies

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Abstract

The method involves using rotation bodies (3,4), e.g. annular gear sections, which are spaced longitudinally along and arranged about sections of the shaft. The torque is determined from the detected positions or movements of the rotatable bodies, using rotatable second rotation bodies (5,6). An Independent claim is included for a device for implementing the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, d. h. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des auf eine Welle wirkenden Drehmoments unter Verwendung von Rotationskörpern, die um bezüglich der Längsrichtung der Welle versetzte Wellen- Abschnitte angeordnet sind und sich mit diesen drehen.The present invention relates to a method according to the Preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 2, d. H. a procedure and a device for determining the acting on a shaft Torque using rotating bodies around with respect to the longitudinal direction of the shaft Sections are arranged and rotate with them.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise, aber bei weitem nicht ausschließlich in Getriebesteuerungen, Elektromotorregelungen, Lenkhilfesystemen in Kraftfahrzeugen etc. erforderlich. Dabei kann es notwendig sein, die Dreh­ momenterfassung auch während des Drehens der Welle durch­ zuführen.Methods and devices of this type are, for example, but by no means exclusively in transmission controls, Electric motor controls, steering assistance systems in motor vehicles etc. required. It may be necessary to do the turning torque detection even while rotating the shaft respectively.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 196 33 380 A1 bekannt.Methods and devices of this type are, for example known from DE 196 33 380 A1.

Die in dieser Druckschrift beschriebenen Vorrichtungen zur Drehmomenterfassung umfassen als wesentliche Bestandteile zwei Rotationskörper, die um bezüglich der Längsrichtung der Welle versetzte Wellen-Abschnitte angeordnet sind und sich mit diesen drehen. Wenn und so lange auf die Welle ein Drehmoment wirkt, werden die Rotationselemente infolge der sich dann einstellenden Torsion der Welle entsprechend der Torsion gegeneinander verdreht, und diese Verdrehung der Rotationskörper kann durch einen oder mehrere Sensoren anhand der Relativlage von an den Rotationskörpern vorgesehenen Schlitzen, Zähnen oder dergleichen bestimmt werden.The devices described in this document for Torque detection include as essential components two rotating bodies that move around with respect to the longitudinal direction of the Shaft offset shaft sections are arranged and themselves  rotate with them. If and for so long on the wave Torque acts, the rotation elements as a result of then occurring torsion of the shaft according to the Twisted against each other, and this twisting of the Rotational body can be determined by one or more sensors the relative position of those provided on the rotating bodies Slits, teeth or the like can be determined.

Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind insofern nach­ teilig, als die damit erzielbare Meßgenauigkeit selbst bei exakter Einhaltung der Soll-Abmessungen der einzelnen Be­ standteile und optimaler Justierung derselben mitunter nicht den gestellten Anforderungen genügt.In this respect, methods and devices of this type are the following in part, than the measurement accuracy that can be achieved even with exact adherence to the target dimensions of the individual be components and optimal adjustment of the same sometimes not meets the requirements.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 derart weiterzubilden, daß sich mit einer einfach aufgebauten Drehmomenterfassungsvorrichtung eine hochgenaue Drehmoment­ erfassung durchführen läßt.The present invention is therefore based on the object the method according to the preamble of claim 1 and the device according to the preamble of claim 2 to develop in such a way that with a simply constructed Torque detection device a highly accurate torque can be carried out.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmale (Ver­ fahren) bzw. durch die im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 2 beanspruchten Merkmale (Vorrichtung) gelöst.According to the invention, this object is characterized by the features claimed in part of claim 1 (Ver drive) or by the in the characterizing part of the patent claim 2 claimed features (device) solved.

Demnach ist vorgesehen, daß das Drehmoment basierend auf den erfaßten Stellungen oder Bewegungen von durch die besagten Rotationskörper drehbaren zweiten Rotationskörpern ermittelt wird.Accordingly, it is provided that the torque based on the positions or movements detected by said Rotational body rotatable second rotating body determined becomes.

Durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen den ersten Rotationskörpern und den zweiten Rotationskörpern kann erreicht werden, daß der Umfang, in dem die zweiten Rotationskörper gedreht werden, erheblich größer ist als der Umfang der Drehung der die zweiten Rotationskörper drehenden ersten Rotationskörper. Dadurch können selbst geringfügige Torsionen oder Torsionsänderungen in dem sich zwischen den Rotationskörpern erstreckenden Wellen-Abschnitt (geringfügige Drehungen bzw. relativ zueinander erfolgende Verdrehungen der um die Welle angeordneten ersten Rotationskörper) umfang­ reiche Drehungen bzw. Verdrehungen der zweiten Rotations­ körper zur Folge haben. Dies wiederum eröffnet die Möglich­ keit, daß das auf die Welle wirkende Drehmoment selbst bei Verwendung von geringe Meßgenauigkeit aufweisenden Sensoren zur Ermittlung der Stellungen oder Bewegungen der zweiten Rotationskörper, also auf einfache Weise und mit minimalem Aufwand äußerst genau ermittelt werden kann.By choosing the appropriate gear ratio between the first rotating bodies and the second rotating bodies can be achieved that the extent to which the second Rotational body are rotated, is significantly larger than that  Extent of rotation of the rotating the second rotating body first rotating body. This allows even minor ones Torsions or changes in the torsion between the Rotational bodies extending shaft section (minor Rotations or rotations of relative to each other arranged around the shaft first rotating body) rich rotations or twists of the second rotation result in body. This in turn opens up the possibility speed that the torque acting on the shaft itself Use of sensors with low measuring accuracy to determine the positions or movements of the second Rotational body, so in a simple way and with minimal Effort can be determined extremely precisely.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren ent­ nehmbar.Advantageous developments of the invention are the sub claims, the following description and the figures ent acceptable.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to exemplary embodiments len explained with reference to the drawing. It demonstrate

Fig. 1 die nachfolgend näher beschriebene Anordnung zur Er­ fassung eines auf eine Welle wirkenden Drehmoments, und Fig. 1, the arrangement described in more detail below for the acquisition of a torque acting on a shaft, and

Fig. 2 eine Anordnung gemäß Fig. 1, mit welcher neben dem auf die Welle wirkenden Drehmoment auch der Dreh­ winkel der Welle ermittelt werden kann. Fig. 2 shows an arrangement according to FIG. 1, with which in addition to the torque acting on the shaft and the angle of rotation of the shaft can be determined.

Die Welle, von welcher das Drehmoment und gegebenenfalls zu­ sätzlich der Drehwinkel ermittelt werden sollen, ist in den Figuren mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Es handelt sich im betrachteten Beispiel um eine Lenksäule in einem Kraft­ fahrzeug. Allerdings besteht hierauf keine Einschränkung. Bei der Welle kann es sich grundsätzlich um eine beliebig ausge­ bildete und für beliebige Zwecke einsetzbare Welle handeln. Es besteht auch keine Einschränkung darauf, daß die Welle nur hin- und herbewegbar ist; das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung eignen sich auch für den Einsatz bei rotierenden Wellen.The shaft, from which the torque and possibly also the rotation angle are to be determined, is identified in the figures by the reference number 1 . In the example considered, it is a steering column in a motor vehicle. However, there is no restriction to this. The wave can basically be any type of wave that can be used for any purpose. There is also no restriction that the shaft can only be moved back and forth; the described method and the described device are also suitable for use with rotating shafts.

Die Welle 1 weist eine Verjüngung 2 auf, an welcher ihr Quer­ schnitt mehr oder weniger stark verringert ist. Die Verjün­ gung 2 wird vorgesehen, weil sich dort bei einem auf die Welle 1 wirkenden Drehmoment eine besonders ausgeprägte Tor­ sion einstellt, und weil die Größe des wirkenden Drehmoments letztlich basierend auf dem Umfang der Torsion der Welle er­ mittelt wird. Durch in den Figuren nicht gezeigte Mittel wird erreicht, daß die Torsion der Welle im Bereich der Verjüngung einen vorgegebenen Maximalwert (beispielsweise ± 3°) nicht übersteigen kann; damit wird verhindert, daß die Welle 1 im Bereich der Verjüngung dauerhaft beschädigt oder zerstört wird.The shaft 1 has a taper 2 , on which its cross section is more or less greatly reduced. The tapering 2 is provided because there is a particularly pronounced Tor sion at a torque acting on the shaft 1 , and because the size of the acting torque is ultimately averaged based on the amount of torsion of the shaft. By means not shown in the figures, it is achieved that the torsion of the shaft in the region of the taper cannot exceed a predetermined maximum value (for example ± 3 °); this prevents the shaft 1 from being permanently damaged or destroyed in the region of the taper.

Diesseits und jenseits (vor und hinter) der Verjüngung 2 sind um die Welle 1 erste Rotationskörper in Form von ersten Zahn­ rädern 3 bzw. 4 angeordnet. Diese Zahnräder sind vorzugsweise identisch ausgebildet und weisen eine große Anzahl von Zähnen auf.This side and beyond (in front of and behind) the taper 2 , first rotating bodies in the form of first toothed wheels 3 and 4 are arranged around the shaft 1 . These gears are preferably identical and have a large number of teeth.

In die ersten Zahnräder 3, 4 greift jeweils ein zweiter Rota­ tionskörper in Form eines zweiten Zahnrades 5 bzw. 6 ein. Die zweiten Zahnräder 5, 6 sind ebenfalls identisch ausgebildet; sie sind aber erheblich kleiner und weisen eine erheblich ge­ ringere Anzahl von Zähnen auf als die ersten Zahnräder 3, 4.In the first gears 3 , 4 engages a second Rota tion body in the form of a second gear 5 and 6 respectively. The second gears 5 , 6 are also identical; but they are considerably smaller and have a considerably smaller number of teeth than the first gears 3 , 4 .

Benachbart zu den zweiten Zahnrädern 5 und 6 sind Winkel­ sensoren 7, 8 angeordnet, durch welche die jeweiligen Stel­ lungen und Bewegungen der zweiten Zahnräder 5 und 6 erfaßbar sind.Adjacent to the second gears 5 and 6 , angle sensors 7 , 8 are arranged, through which the respective positions and movements of the second gears 5 and 6 can be detected.

Die Winkelsensoren sind im betrachteten Beispiel sogenannte AMR-Sensoren (Anisotrop-Magneto-Resistive Sensoren). AMR-Sen­ soren weisen die besondere Eigenschaft auf, daß deren ohm­ scher Widerstand von der Richtung des in ihrer Umgebung herr­ schenden Magnetfeldes abhängt. Im Fall der Verwendung von AMR-Sensoren als Winkelsensoren sind in oder auf den zweiten Zahnrädern 5, 6 diametral magnetisierte Magnete 9, 10 vor­ gesehen. Dann hängen die ohmschen Widerstände der AMR-Senso­ ren von den Stellungen und Bewegungen der zweiten Zahnräder 5 und 6 ab.In the example under consideration, the angle sensors are so-called AMR sensors (anisotrop-magneto-resistive sensors). AMR sensors have the special property that their ohmic resistance depends on the direction of the magnetic field prevailing in their environment. If AMR sensors are used as angle sensors, diametrically magnetized magnets 9 , 10 are seen in or on the second gear wheels 5 , 6 . Then the ohmic resistances of the AMR sensors depend on the positions and movements of the second gears 5 and 6 .

Obgleich die Drehwinkelerfassung unter Verwendung von AMR- Winkelsensoren besonders einfach und kostengünstig ist, be­ steht hierauf keine Einschränkung. Grundsätzlich kann die Drehwinkelerfassung auch auf beliebige andere Art und Weise erfolgen.Although the rotation angle detection using AMR Angle sensors are particularly simple and inexpensive, be there is no restriction. Basically, the Angle of rotation detection in any other way respectively.

Die zweiten Zahnräder 5, 6 und die AMR-Sensoren 7, 8 sind ortsfest neben der Welle 1 angeordnet. D.h., sie drehen sich nicht um die Achse der Welle 1.The second gear wheels 5 , 6 and the AMR sensors 7 , 8 are arranged in a stationary manner next to the shaft 1 . That is, they do not rotate around the axis of shaft 1 .

Wenn auf die Welle 1 ein Drehmoment wirkt, bewirkt dies eine Torsion der Welle 1, welche im Bereich der Verjüngung 2 be­ sonders ausgeprägt ist. Dies hat zur Folge, daß sich die diesseits und jenseits der Verjüngung 2 gelegenen Wellen­ abschnitte und mit diesen die um diese angeordneten ersten Zahnräder 3, 4 gegeneinander verdrehen, wobei der Umfang der Verdrehung in vorbestimmter Weise vom Umfang der Torsion im Bereich der Verjüngung 2 abhängt, welche ihrerseits wiederum in vorbestimmter Weise von der Größe des auf die Welle 1 wir­ kenden Drehmoments abhängt. Der Umfang der relativ zueinander erfolgenden Verdrehung der ersten Zahnräder 3, 4 ist mithin ein Maß für das auf die Welle 1 wirkende Drehmoment.If a torque acts on the shaft 1 , this causes a torsion of the shaft 1 , which is particularly pronounced in the region of the taper 2 . The result of this is that the shafts located on either side of and beyond the taper 2 section and with them rotate the first gears 3 , 4 arranged around them, the extent of the rotation depending in a predetermined manner on the extent of the torsion in the region of the taper 2 , which in turn depends in a predetermined manner on the size of the torque on the shaft 1 . The extent of the relative rotation of the first gear wheels 3 , 4 is therefore a measure of the torque acting on the shaft 1 .

Mit dem Drehen (Verdrehen) der ersten Zahnräder 3, 4 drehen (verdrehen) sich auch die in diese eingreifenden zweiten Zahnräder 5, 6, und die jeweilige Drehung (Verdrehung) dieser zweiten Zahnräder wird durch die AMR-Sensoren 7, 8 erfaßt. Die relativ zueinander erfolgende Verdrehung (die Differenz der Drehwinkel) der zweiten Zahnräder 5, 6 ist proportional zum Torsionswinkel des sich zwischen den ersten Zahnrädern 3, 4 erstreckenden Abschnittes der Welle 1 und zum Übersetzungs­ verhältnis zwischen den ersten Zahnrädern 3, 4 und den zwei­ ten Zahnrädern 5, 6. Durch die Erfassung und Auswertung der Differenz der Drehwinkel der zweiten Zahnräder 5, 6 kann mit­ hin das auf die Welle 1 wirkende Drehmoment ermittelt werden.As the first gears 3 , 4 rotate (twist), the second gears 5 , 6 engaging in them also rotate (twist) and the respective rotation (twist) of these second gears is detected by the AMR sensors 7 , 8 . The relative rotation (the difference in the angle of rotation) of the second gears 5 , 6 is proportional to the torsion angle of the extending between the first gears 3 , 4 section of the shaft 1 and the transmission ratio between the first gears 3 , 4 and the two th Gears 5 , 6 . By detecting and evaluating the difference in the angle of rotation of the second gear wheels 5 , 6 , the torque acting on the shaft 1 can also be determined.

Daß nicht die Drehung (Verdrehung) der ersten Zahnräder 3, 4, sondern die Drehung (Verdrehung) der zweiten Zahnräder 5, 6 gemessen wird, ist von großem Vorteil, weil sich diese auf­ grund des gewählten Übersetzungsverhältnisses zwischen den ersten Zahnrädern 3, 4 und den zweiten Zahnrädern 5, 6 mehr (um einen größeren Differenzwinkel) verdrehen als es bei den ersten Zahnrädern 3, 4 der Fall ist; geringe Drehungen (Ver­ drehungen) der ersten Zahnräder 3, 4 bewirken große (um ein Vielfaches größere) Drehungen (Verdrehungen) der zweiten Zahnräder 5, 6.It is of great advantage that it is not the rotation (rotation) of the first gears 3 , 4 , but the rotation (rotation) of the second gears 5 , 6 that is measured, because these differ due to the selected transmission ratio between the first gears 3 , 4 and turn the second gears 5 , 6 more (by a larger difference angle) than is the case with the first gears 3 , 4 ; Small rotations (rotations) of the first gears 3 , 4 cause large (many times larger) rotations (rotations) of the second gears 5 , 6 .

Der sich zwischen den ersten Zahnrädern 3, 4 erstreckende Abschnitt der Welle ist so ausgelegt, daß der sich dort ein­ stellende Torsionswinkel selbst dann, wenn relativ große Drehmomente wirken, relativ klein ist (beispielsweise ±3°). Würde man die Drehung (Verdrehung) der ersten Zahnräder 3, 4 unter Verwendung von Sensoren mit geringer oder normaler Meß­ genauigkeit messen und aus den Meßergebnissen das wirkende Drehmoment ermitteln wollen, so wäre das Ergebnis relativ un­ genau; indem vorliegend die vergleichsweise sehr große Dre­ hung (Verdrehung) der zweiten Zahnräder 5, 6 gemessen und basierend hierauf das wirkende Drehmoment ermittelt wird, kann selbst bei Verwendung von Sensoren mit geringer Meß­ genauigkeit (die vorliegend verwendeten AMR-Sensoren 7, 8, weisen eine Meßgenauigkeit von nur ca. 0,5° auf) eine äußerst genaue Ermittlung des wirkenden Drehmoments durchgeführt wer­ den.The section of the shaft which extends between the first gear wheels 3 , 4 is designed such that the torsional angle which is established there is relatively small (for example ± 3 °) even when relatively large torques act. Would you measure the rotation (twist) of the first gears 3 , 4 using sensors with low or normal measuring accuracy and want to determine the effective torque from the measurement results, the result would be relatively inaccurate; by measuring the comparatively very large rotation (rotation) of the second gear wheels 5 , 6 and determining the acting torque based thereon, even with the use of sensors with low measuring accuracy (the AMR sensors 7 , 8 used here have a Measuring accuracy of only approx. 0.5 ° to) an extremely precise determination of the effective torque is carried out.

Auf die beschriebene Art und Weise kann also mit minimalem Aufwand, d. h. einfach und billig eine äußerst genaue Ermitt­ lung des auf eine Welle wirkenden Drehmoments durchgeführt werden.In the way described, it can be done with minimal Effort, d. H. simple and cheap an extremely accurate investigation development of the torque acting on a shaft become.

Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung können zusätzlich zur Ermittlung der Stellung der Welle 1 verwendet werden, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt ist, zu­ sätzlich ein dritter Rotationskörper in Form eines dritten Zahnrades 11 mit einem diametral magnetisierten Magneten 12 und einem Winkelsensor in Form eines weiteren AMR-Sensors 13 vorgesehen werden.The described method and the described device can additionally be used to determine the position of the shaft 1 if, as shown in FIG. 2, a third rotating body in the form of a third gearwheel 11 with a diametrically magnetized magnet 12 and an angle sensor in addition Form of another AMR sensor 13 may be provided.

Die in der Fig. 2 gezeigte Anordnung entspricht weitest­ gehend der Anordnung gemäß Fig. 1; einander entsprechende Bestandteile sind mit den selben Bezugszeichen gekennzeich­ net.The arrangement shown in FIG. 2 largely corresponds to the arrangement according to FIG. 1; Corresponding components are identified by the same reference numerals.

Das dritte Zahnrad 11 greift wie das zweite Zahnrad 5 in das erste Zahnrad 3 ein; es ist wie das zweite Zahnrad 5 erheb­ lich kleiner als das erste Zahnrad 3 und weist auch erheblich weniger Zähne auf als das erste Zahnrad 3. Allerdings sind das dritte Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 5 nicht iden­ tisch; das dritte Zahnrad 11 weist mehr oder weniger Zähne (im betrachteten Beispiel einen Zahn mehr oder weniger) als das zweite Zahnrad 5 auf. The third gear 11 , like the second gear 5 , engages in the first gear 3 ; like the second gear 5, it is considerably smaller than the first gear 3 and also has significantly fewer teeth than the first gear 3 . However, the third gear 11 and the second gear 5 are not identical; the third gear 11 has more or fewer teeth (in the example considered one tooth more or less) than the second gear 5 .

Der Magnet 12 und der AMR-Sensor 13 entsprechen den Magneten 9, 10 und den AMR-Sensoren 7, 8 der zweiten Zahnräder 5, 6.The magnet 12 and the AMR sensor 13 correspond to the magnets 9 , 10 and the AMR sensors 7 , 8 of the second gear wheels 5 , 6 .

Das dritte Zahnrad 11 und der AMR-Sensor sind wiederum orts­ fest neben der Welle 1 angeordnet. D.h., sie drehen sich nicht um die Achse der Welle 1.The third gear 11 and the AMR sensor are in turn fixedly arranged next to the shaft 1 . That is, they do not rotate around the axis of shaft 1 .

Ein Drehung der Welle 1, genauer gesagt eine Drehung des sich mit der Welle 1 drehenden ersten Zahnrades 3 bewirkt, daß die in dieses eingreifenden Zahnräder, d. h. das zweite Zahnrad 5 und das dritte Zahnrad 11 mitgedreht werden. Wegen der unter­ schiedlichen Anzahl der Zähne des zweiten Zahnrades 5 und des dritten Zahnrades 11 werden diese jedoch in unterschiedlichem Umfang mitgedreht. Aus den verschiedenen Umfängen, in denen das zweite Zahnrad 5 und das dritte Zahnrad 11 durch eine Drehung des ersten Zahnrades 3 gedreht werden (aus der Diffe­ renz der Drehwinkel) kann ermittelt werden, in welchem Umfang das erste Zahnrad 3 bzw. die Welle 1 gedreht wurde.A rotation of the shaft 1 , more precisely a rotation of the first gear 3 rotating with the shaft 1, has the effect that the gears engaging in it, ie the second gear 5 and the third gear 11, are also rotated. Because of the different number of teeth of the second gear 5 and the third gear 11 , however, these are rotated to different extents. From the various sizes in which the second gear 5 and the third gear 11 are rotated by rotating the first gear 3 (from the difference of the angle of rotation), it can be determined to what extent the first gear 3 or the shaft 1 is rotated has been.

Für den Fall, daß das dritte Zahnrad 11 einen Zahn mehr auf­ weist als das zweite Zahnrad 5, kann die Berechnung des Um­ fanges der Drehung der Welle 1 nach der Gleichung
In the event that the third gear 11 has one tooth more than the second gear 5 , the calculation of the order of the rotation of the shaft 1 according to the equation

erfolgen, wobei
be done with

gilt, und
ϕ den Drehwinkel der Welle 1,
Ψ den Drehwinkel des zweiten Zahnrades 5,
θ den Drehwinkel des dritten Zahnrades 11,
n die Anzahl der Zähne des ersten Zahnrades 3,
m die Anzahl der Zähne des zweiten Zahnrades 5, und
Ω die Periodizität der AMR-Sensoren 7 und 13 (üblicherweise 180° oder 360°)
bezeichnen.applies, and
ϕ the angle of rotation of shaft 1 ,
Ψ the angle of rotation of the second gear 5 ,
θ the angle of rotation of the third gear 11 ,
n the number of teeth of the first gear 3 ,
m the number of teeth of the second gear 5 , and
Ω the periodicity of AMR sensors 7 and 13 (usually 180 ° or 360 °)
describe.

Damit ist es mit minimalem Aufwand möglich, das auf die Welle 1 wirkende Drehmoment und zugleich die Stellung der Welle 1 zu ermitteln. Die Kenntnis dieser beiden Größen ist bei­ spielsweise erforderlich, wenn es sich bei der Welle 1 um eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges handelt; moderne Lenk­ hilfesysteme müssen sowohl den Lenkradwinkel als auch das auf die Lenksäule wirkende Drehmoment kennen.This makes it possible with minimal effort to determine the torque acting on shaft 1 and at the same time the position of shaft 1 . The knowledge of these two variables is necessary for example if the shaft 1 is a steering column of a motor vehicle; Modern steering assistance systems must know both the steering wheel angle and the torque acting on the steering column.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die beschriebenen Anordnungen bei im wesentlichen gleichbleiben­ der Funktion und Wirkungsweise in vielfacher Hinsicht modifi­ zierbar sind.For the sake of completeness, it should be pointed out that the arrangements described remain essentially the same the function and mode of operation in many ways modifi are decoratable.

So besteht beispielsweise keine Einschränkung darauf, daß die ersten, zweiten und dritten Rotationskörper durch Zahnräder gebildet werden. Es wäre beispielsweise auch denkbar, an­ stelle der Zahnräder Gummiwalzen oder sonstige Rotations­ körper zu verwenden.For example, there is no restriction that the first, second and third rotating bodies by gears be formed. It would also be conceivable, for example place the gears rubber rollers or other rotation body to use.

Es ist ferner nicht erforderlich, daß die zweiten und dritten Rotationskörper unmittelbar durch die ersten Rotationskörper angetrieben werden. Der Antrieb könnte beispielsweise auch über Riemen (Zahnriemen, Keilriemen), Ketten oder dergleichen erfolgen.It is also not necessary that the second and third Rotation body directly through the first rotation body are driven. The drive could also, for example  via belts (toothed belts, V-belts), chains or the like respectively.

Darüber hinaus müssen die Welle und die ersten Rotations­ körper keine separaten Einzelteile sein; die Welle und die ersten Rotationskörper können auch eine einstückig ausgebil­ dete Einheit sein.In addition, the shaft and the first rotation body are not separate parts; the wave and the The first rotary body can also be formed in one piece be unity.

Unabhängig von den Einzelheiten der praktischen Realisierung wird es durch das vorstehend beschriebene Verfahren und die vorstehend beschriebene Vorrichtung ermöglicht, auf denkbar einfache Weise und mit minimalem Aufwand die Stellung einer Welle und/oder das auf die Welle wirkende Drehmoment äußerst genau zu ermitteln.Regardless of the details of the practical implementation it is by the method described above and the Device described above enables, on conceivable the position of a simple and with minimal effort Extreme shaft and / or the torque acting on the shaft to determine exactly.

Claims (14)

1. Verfahren zur Ermittlung des auf eine Welle (1) wirken­ den Drehmoments unter Verwendung von Rotationskörpern (3, 4), die um bezüglich der Längsrichtung der Welle versetzte Wellen-Abschnitte angeordnet sind und sich mit diesen drehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment basierend auf den erfaßten Stellungen oder Bewegungen von durch die besagten Rotationskörper (3, 4) drehbaren zweiten Rotationskörpern (5, 6) ermittelt wird.1. A method for determining the on a shaft ( 1 ) act on the torque using rotating bodies ( 3 , 4 ) which are arranged around shaft sections offset with respect to the longitudinal direction of the shaft and rotate with them, characterized in that the torque based on the detected positions or movements of second rotary bodies ( 5 , 6 ) rotatable by said rotary bodies ( 3 , 4 ). 2. Vorrichtung zur Ermittlung des auf eine Welle (1) wir­ kenden Drehmoments unter Verwendung von Rotationskörpern (3, 4), die um bezüglich der Längsrichtung der Welle versetzte Wellen-Abschnitte angeordnet sind und sich mit diesen drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, das Drehmoment basierend auf den erfaßten Stellungen oder Bewegungen von durch die besagten Rotationskörper (3, 4) drehbaren zweiten Rotationskörpern (5, 6) zu ermitteln.2. Device for determining the torque on a shaft ( 1 ), using rotating bodies ( 3 , 4 ) which are arranged around shaft sections offset with respect to the longitudinal direction of the shaft and rotate with them, characterized in that the device is designed to determine the torque based on the detected positions or movements of second rotating bodies ( 5 , 6 ) rotatable by said rotating bodies ( 3 , 4 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die um die Welle (1) angeordneten ersten Rotationskörper (3, 4) und die zweiten Rotationskörper (5, 6) derart ausgebildet sind, daß eine Drehung der ersten Rotationskörper eine dem­ gegenüber um ein Vielfaches umfangreichere Drehung der zwei­ ten Rotationskörper bewirkt.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the arranged around the shaft ( 1 ) first rotary body ( 3 , 4 ) and the second rotary body ( 5 , 6 ) are designed such that a rotation of the first rotary body one against the one Much more extensive rotation of the two rotating bodies causes. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Erfassung der Stellung oder Bewegung der zweiten Rotationskörper (5, 6) AMR-Sensoren (7, 8) verwendet werden.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that AMR sensors ( 7 , 8 ) are used to detect the position or movement of the second rotating body ( 5 , 6 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Rotationskörper (5, 6) dia­ metral magnetisierte Magnete (9, 10) enthalten.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the second rotary body ( 5 , 6 ) contain diametrically magnetized magnets ( 9 , 10 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die um die Welle (1) angeordneten ersten Rotationskörper (3, 4) erste Zahnräder sind, und daß die zweiten Rotationskörper (5, 6) in die ersten Zahnräder ein­ greifende zweite Zahnräder sind.6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the arranged around the shaft ( 1 ) first rotating body ( 3 , 4 ) are first gears, and that the second rotating body ( 5 , 6 ) in the first gears a gripping second gears are. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Zahnräder (5, 6) kleiner als die ersten Zahnräder (3, 4) sind und weniger Zähne als diese aufweisen.7. The device according to claim 6, characterized in that the second gears ( 5 , 6 ) are smaller than the first gears ( 3 , 4 ) and have fewer teeth than these. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem der ersten Rotationskörper (3, 4) drehbarer dritter Rotationskörper (11) vorgesehen ist.8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that one of one of the first rotating bodies ( 3 , 4 ) rotatable third rotating body ( 11 ) is provided. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Rotationskörper (11) und der diesen drehende erste Rotationskörper (3) derart ausgebildet sind, daß eine Drehung des ersten Rotationskörpers eine demgegenüber um ein Viel­ faches umfangreichere Drehung des dritten Rotationskörpers bewirkt.9. The device according to claim 8, characterized in that the third rotating body ( 11 ) and the rotating first rotating body ( 3 ) are designed such that rotation of the first rotating body causes a much more extensive rotation of the third rotating body. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der dritte Rotationskörper (11), der den dritten Rotationskörper (11) drehende erste Rotationskörper (3), und der von diesem ersten Rotationskörper gedrehte zweite Rota­ tionskörper (5) derart ausgebildet sind, daß der zweite Rota­ tionskörper (5) und der dritte Rotationskörper (11) durch Drehungen des ersten Rotationskörpers (3) unterschiedlich stark gedreht werden.10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the third rotary body ( 11 ), the third rotary body ( 11 ) rotating first rotary body ( 3 ), and the second rotary body rotated by this first rotary body ( 5 ) formed in such a way are that the second Rota tion body ( 5 ) and the third rotation body ( 11 ) are rotated to different degrees by rotations of the first rotation body ( 3 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, basierend auf unter­ schiedlich weiten Drehungen des zweiten Rotationskörpers (5) und des dritten Rotationskörpers (11) die Stellung der Welle (1) zu ermitteln.11. The device according to claim 10, characterized in that the device is designed to determine the position of the shaft ( 1 ) based on different rotations of the second rotating body ( 5 ) and the third rotating body ( 11 ). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Rotationskörper (11) ein in eines der ersten Zahnräder (3, 4) eingreifendes drittes Zahn­ rad ist.12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the third rotary body ( 11 ) in one of the first gears ( 3 , 4 ) engaging third gear wheel. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad (11) kleiner als das zugeordnete erste Zahnrad (3) ist und weniger Zähne als dieses aufweist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the third gear ( 11 ) is smaller than the associated first gear ( 3 ) and has fewer teeth than this. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dritte Zahnrad (11) mehr oder weniger Zähne aufweist als das zweite Zahnrad (5), das durch das das dritte Zahnrad (11) drehende erste Zahnrad (3) gedreht wird.14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that the third gear ( 11 ) has more or fewer teeth than the second gear ( 5 ) which is rotated by the third gear ( 11 ) rotating first gear ( 3 ) .
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