DE19858108C2 - Drehmomentdetektor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentdetektor zur berührungslosen Feststellung des Drehmoments, wenn eine äußere Kraft auf die Drehwelle eines Kraftfahrzeug- Lenkservomechanismus und dergleichen einwirkt.

Drehmomentsensoren, bei denen ein Drehmoment eine radiale Bewegung eines Bauteils hervoruft, sind an sich aus der US 5 046 371, DE-PS 851 261, JP 09-072795 A oder der DE 196 21 185 A1 bekannt.

Bei einem Kraftfahrzeug-Lenkservomechanismus ist es erforderlich, den Wert des Drehmoments festzustellen, welches auf das Lenkrad einwirkt, um das Ausmaß der Servounterstützung festzulegen, die erforderlich ist. Der Drehmomentdetektor, der in dem offengelegten Gebrauchsmuster Nr. 3-285130 beschrieben ist, stellt ein bekanntes Beispiel für einen herkömmlichen Drehmomentdetektor zu diesem Zweck dar. Der Aufbau eines derartigen Gerätes wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. In dieser Figur sind eine obere Welle 2, die an einem (nicht dargestellten) Lenkrad angebracht ist, und die so durch ein Lager 5a gehaltert wird, daß sie sich frei drehen kann, und eine untere Welle 3, die an dem Ritzel eines (nicht dargestellten) Lenkmechanismus angebracht ist, und durch Lager 5b, 5c so gehaltert wird, daß sie sich frei drehen kann, innerhalb eines Gehäuse angeordnet. Eine Torsionsstange 4, die an ihrem oberen Ende an der oberen Welle 2 durch einen Stift 6 befestigt ist, und an ihrem unteren Ende durch eine Buchse 7 in dem unteren Ende der oberen Welle 2 so gehaltert wird, daß sie sich frei drehen kann, und gleichzeitig an der unteren Welle 3 befestigt ist, ist so innerhalb der oberen Welle 2 und der unteren Welle 3 angeordnet, daß sie auf der Zentrumsachse dieser Welle liegt, und ist so, daß sie in Richtung der Verdrillung der Welle elastisch ist, zwischen der oberen Welle 2 und der unteren Wellen 3 angeschlossen.

Ein erster Zylinder 10, der aus weichmagnetischem Material besteht, und an der oberen Welle 2 angebracht ist, weist Zahnabschnitte 12 auf, die mehrere Vorsprünge umfassen, die in gleichen Abständen am Umfang vorgesehen sind. Ein zweiter Zylinder 11, der aus weichmagnetischem Material besteht, und an der unteren Welle 3 befestigt ist, weist Zahnabschnitte 13 auf, die mehrere Vorsprünge umfassen, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine Spule 15, die Änderungen des magnetischen Widerstands zwischen dem ersten Zylinder 10 und dem zweiten Zylinder 11 erfaßt, ist radial auswärts des ersten Zylinders 10 und des zweiten Zylinders 11 angeordnet.

Nunmehr wird der Betriebsablauf erläutert. Wenn ein Drehmoment an die obere Welle durch das Lenkrad angelegt wird, tritt in der Torsionsstange 4 eine Torsionsverformung auf, und tritt eine Winkelscherung infolge der Relativdrehung zwischen dem ersten Zylinder 10 und dem zweiten Zylinder 11 auf, die an der oberen Welle 2 bzw. der unteren Welle 3 angebracht sind, so daß eine relative Winkelverschiebung zwischen der oberen Welle 2 und der unteren Welle 3 auftritt. Wenn dies geschieht, ändert sich die Überlappungsfläche, die eine magnetische Schaltung zwischen den Zahnabschnitten 12 und 13 bildet, die auf den Zylindern vorgesehen sind, und daher ändert sich der magnetische Widerstand zwischen dem ersten Zylinder 10 und dem zweiten Zylinder 11.

Das Drehmoment kann durch Feststellung dieser Änderung des magnetischen Widerstands mit Hilfe der Spule 15 bestimmt werden. In der Praxis wirkt jedoch nicht nur ein Drehmoment zwischen der oberen Welle und der unteren Welle 3 ein, sondern auch Biegekräfte. Die Torsionsstange 4, welche die obere Welle 2 mit der unteren Welle 3 verbindet, weist eine geringe Biegesteifigkeit auf, und kann von selbst nicht den Biegekräften standhalten. Aus diesem Grund wird verhindert, daß Biegekräfte auf die Torsionsstange einwirken, nämlich dadurch, daß sie an ihren beiden Enden mit Hilfe des Stiftes 6 und der Buchse 7 gehaltert wird.

Da der herkömmliche Drehmoment auf die voranstehend geschilderte Weise aufgebaut ist, muß die Torsionsstange 4 eine bestimmte Länge und Torsionssteifigkeit aufweisen, entsprechend der relativen Winkelverschiebung, die zwischen der oberen Welle 2 und der unteren Welle 3 auftritt, jedoch wird mit wachsender Länge der Torsionsstange deren Biegesteifigkeit entsprechend geringer. Um daher zu verhindern, daß sich der magnetische Widerstand zwischen dem ersten Zylinder 10 und dem zweiten Zylinder 11 infolge von Biegekräften ändert, ist es erforderlich, die Steifigkeit der oberen Welle 2, der unteren Welle 3, usw. zu erhöhen, und gleichzeitig zahlreiche Halterungen zu verwenden, beispielsweise Buchsen und Lager. Die Schwierigkeit besteht darin, daß eine Erhöhung der Anzahl an Halterungen zu einem Drehmomentverlust infolge von Reibung in den Halterungen führt, und eine kompliziertere Konstruktion entsprechend die Herstellungskosten erhöht.

Die vorliegende Erfindung soll derartige Schwierigkeiten überwinden, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Drehmomentdetektors mit einfachem Aufbau, bei welchem ein geringer Drehmomentverlust auftritt.

Der Drehmomentdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmomentdetektor zur Feststellung des Drehmoments, welches gegenseitig zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle wirkt, die Ende an Ende auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, und weist auf: mehrere elastische Stäbe, die an jedem Ende an dem gegenüberliegenden Ende der ersten Welle und der zweiten Welle befestigt sind, und sich jeweils in Reaktion auf das Drehmoment verwinden können; zumindest ein bewegliches Element mit Flügeln, das jeweils an zwei der elastischen Stäbe befestigt ist und diese überbrückt, wobei die Flügel jeweils in Radialrichtung in Bezug auf die gemeinsame Achse in Reaktion auf die Verdrillung der elastischen Stäbe verschoben werden; und eine Detektorvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie den Flügeln radial zur Achse gegenüberliegt, und die einen Magnetfluß in einer magnetischen Schaltung erzeugt, welche die Flügel enthält, und eine Radialverschiebung der Flügel als elektromagnetische Änderung detektiert.

Bei dem Drehmomentdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung können die elastischen Stäbe an der ersten Welle und der zweiten Welle mit Hilfe eines Paars kreisringförmiger Teile befestigt sein.

Der Drehmomentdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß jedes der beweglichen Elemente aufweisen kann: ein Paar von Schenkeln, die aus elastischen Körpern bestehen, deren einer Rumpf radial außerhalb des Rumpfes des anderen Körpers angeordnet ist, und deren Enden in den Befestigungspositionen befestigt sind, die voneinander in Axialrichtung entlang den unterschiedlichen elastischen Stäben beabstandet sind; und einen Körperabschnitt, der mit der Wurzel jedes dieser beiden Schenkel verbunden ist wobei die Wurzeln der Flügel mit dem Körperabschnitt verbunden sind, und die Spitzen der Flügel in Axialrichtung entlang den elastischen Stäben verlaufen, und die Flügel in Radialrichtung entsprechend Änderungen der Ausrichtung des Körperabschnitts in Reaktion auf Änderungen des Drehmoments verschoben werden.

Bei dem Drehmomentdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder der Körperabschnitte eine ebene Oberfläche aufweisen, die in einem Winkel zu einer gedachten geraden Linie angeordnet ist, die zwischen den Befestigungspositionen verläuft.

Bei dem Drehmomentdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung können zwei Flügel und zwei Detektorvorrichtungen so angeordnet sein, daß sie einander gegenüberliegen, für jeden Körperabschnitt.

Bei dem Drehmomentdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Körper jedes beweglichen Elements aus einer einzelnen Platte aus einem weichmagnetischen Material bestehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilquerschnittsansicht, von vorn, eines Drehmomentdetektor gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht, von hinten, des Drehmomentdetektors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Verbindungsabschnitts der oberen Welle und der unteren Welle des Drehmomentdetektors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 1; und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, von vorn, eines herkömmlichen Drehmomentdetektors.

AUSFÜHRUNGSFORM 1

Fig. 1 ist eine Teilquerschnittsansicht von vorn eines Drehmomentdetektors 300, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur sind derartige Teile und Abschnitte gleich oder entsprechend jenen bei dem Beispiel in Fig. 5 nach dem Stand der Technik mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet, und insoweit erfolgt nachstehend nicht notwendigerweise eine erneute Erläuterung.

In der Figur sind eine obere Welle 20, die eine erste Welle darstellt, die an einem (nicht dargestellten) Lenkrad angebracht ist, und eine untere Welle 30, die eine zweite Welle darstellt, die an dem Ritzel eines Lenkmechanismus (nicht dargestellt) angebracht ist, hintereinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Die obere Welle 20 und die untere Welle 30 werden durch ein Lager 5a bzw. 5b gehaltert, so daß sie sich frei drehen können. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, die eine Vorderansicht des Verbindungsabschnitts der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 darstellt, sind ein vorspringender Abschnitt 20a, der als rechteckiger Vorsprung ausgebildet ist, und ein ausgenommener Abschnitt 30a, der als rechteckige Nut ausgebildet ist, in den gegenüberliegenden Enden 20c, 30c der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 vorgesehen, die einander gegenüberliegen, und sind so ausgebildet, daß sie mit geringem Spiel miteinander im Eingriff stehen, so daß eine Relativdrehung um mehr als einen bestimmten Winkel unmöglich ist. Abschnitte 20b, 30b mit großem Durchmesser sind ebenfalls im Ende 20c bzw. 30c vorgesehen.

In Fig. 1 weist ein Käfig 100, der durch Preßformen eines dickwandigen, hohlen, zylindrischen Stahlrohrs hergestellt wird, acht elastische Stäbe 102 auf, die in einem Kreis angeordnet sind und lange, dünne Stäbe darstellen, die elastisch sind und im wesentlichen rechteckige Querschnitte aufweisen, die aus konzentrischen Bögen und zwei parallelen Linien bestehen, sowie hohlzylindrische Ringe 101a, 101b, die ein Paar kreisringförmiger Teile bilden, die mit den beiden Enden dieser elastischen Stäbe 102 verbunden sind. Dieser Käfig 100 ist an der oberen Welle 20 und der unteren Wellen 30 dadurch befestigt, daß die Ringe 101a, 101b mit den Abschnitten 20b, 30b mit großem Durchmesser durch Schrumpfsitz oder Schweißen verbunden sind.

Bewegliche Elemente 200, bei denen jeweils der gesamte Körper aus einer einzelnen Platte hergestellt ist, und durch Preßformen einer dünnen Platte aus weichmagnetischem Material hergestellt wird, sind jeweils versehen mit: einem im wesentlichen quadratischen Körperabschnitt 201; einem ersten Schenkel 202 und einem zweiten Schenkel 212, die ein Paar von Schenkeln bilden, die an ihren Wurzeln oder Fußpunkten mit dem Körperabschnitt 201 verbunden sind; und einem ersten Flügel 203 und einem zweiten Flügel 213, die ein Paar von Flügeln bilden, die mit dem Körperabschnitt 201 verbunden sind, dessen Spitzen 203b, 213b entlang der Achse verlaufen. Die Spitzen 202b, 212b der beiden Schenkel 202, 212 sind durch Punktschweißen mit Befestigungsorten 102a, 102b verbunden, die voneinander in Axialrichtung entlang benachbarter elastischer Stäbe 102 getrennt sind, so daß sie annähernd in einem Winkel von 45° zur Achse liegen.

Fig. 4 ist eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie IV-IV und zeigt den Abschnitt zwischen den Befestigungsorten 102a, 102b. In dieser Figur ist der Rumpf 212a des zweiten Schenkels 212, der den Körperabschnitt 201 mit der Spitze 212b verbindet, die durch Punktschweißen befestigt ist, so ausgebildet, daß er radial weiter außen liegt als der Rumpf 202a des ersten Schenkels 202. Weiterhin weist der Körperabschnitt 201 eine ebene Oberfläche auf, die in einem Winkel in Bezug auf eine gedachte Linie angeordnet ist, die zwischen den Befestigungsorten 102a, 102b verläuft.

Wiederum in Fig. 1 sind die Buchsen oder Fußpunkte jedes ersten Flügels 203 und jedes zweiten Flügels 213 mit dem Körperabschnitt 201 verbunden, und verlaufen ihre Spitzen 203b, 213b in Axialrichtung entlang den elastischen Stäben 102. Wenn kein Drehmoment zwischen der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 einwirkt, liegen die Rümpfe 203a, 213a jedes ersten Flügels 203 und jedes zweiten Flügels 213 auf der Oberfläche eines gedachten Zylinders, der die Achse gemeinsam mit der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 hat.

Weiterhin sind in Fig. 1 zur Erleichterung der Darstellung nur drei bewegliche Elemente 200 auf dem Käfig 100 dargestellt, jedoch sind tatsächlich acht bewegliche Elemente vorgesehen, die in Abständen von 45° um den Käfig 100 herum vorgesehen sind.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, von hinten, des Drehmomentdetektors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur der Körperabschnitt 201 und das Paar der Schenkel 202, 212 eines beweglichen Elements 200 gezeigt, und wurden der erste Flügel 203 und der zweite Flügel 213 weggelassen. In der Figur ist der Rumpf 212a des zweiten Schenkels 212 so ausgebildet, daß er radial weiter außen liegt als der Rumpf 202a des ersten Schenkels 202.

Zwei Spulen 41a, 41b, ebene ring-förmige Joche 42a, 42b, 42c, 42d sowie ein hohlzylindriches Joch 43 sind außerhalb des ersten Flügels 203 und des zweiten Flügels 213 angeordnet, also radial weiter außen gegenüber der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30, und liegen sowohl dem ersten Flügel 203 und dem zweiten Flügel 213 gegenüber, erzeugen einen Magnetfluß einer magnetischen Schaltung, welche jeden der ersten Flügel 203 und der zweiten Flügel 213 enthält, und bilden eine Detektorvorrichtung, welche eine Radialverschiebung der ersten Flügel 203 und der zweiten Flügel 213 als elektromagnetische Änderung detektiert.

Als nächstes wird der Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Eine Lenkkraft, die von einem Fahrer erzeugt wird, der ein Lenkrad dreht, wird über die obere Welle 20, den Käfig 100, die untere Welle 30 und den Lenkmechanismus an (nicht dargestellte) Reifen übertragen, und es tritt ein Drehmoment zwischen der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 proportional zur Lenkkraft und der Belastung der Reifen auf.

Wenn ein Drehmoment auf die obere Welle 20 in der Richtung des Pfeils A in der Figur einwirkt, verwindet sich der Käfig 100, und verbiegen sich die elastischen Stäbe 102, so daß die Entfernung zwischen den Befestigungsorten 102a, 102b an den elastischen Stäben 102, an welchen die beweglichen Elemente befestigt sind, geringfügig zunimmt.

Da der Rumpf 212a jedes der zweiten Schenkel 212 so ausgebildet ist, daß er radial weiter nach außen liegt als der Rumpf 202a jedes der ersten Schenkel 202, wird jeder der Körperabschnitte 201 durch die Schenkel auf beiden Seiten gezogen, und ändert sich die Ausrichtung jedes der Körperabschnitte 201 so, daß der Winkel der ebenen Oberfläche jedes Körperabschnitts, die einem Winkel in Bezug auf eine gedachte gerade Linie verläuft, die zwischen den jeweiligen Befestigungsorten 102a, 102b verläuft, abnimmt. Dies führt dazu, daß jeder der ersten Flügel 203 radial nach außen verschoben wird, und jeder der zweiten Flügel 213 radial nach innen verschoben wird.

Jedes bewegliche Element 200 ist daher an zwei elastischen Stäben 102 befestigt und überbrückt diese, und der erste Flügel 203 und der zweite Flügel 213 werden in Radialrichtung in Bezug auf die obere Welle 20 und die untere Welle 30 verschoben, in Reaktion auf die Verwindung der elastischen Stäbe 102.

Wenn jeder der ersten Flügel 203 radial nach außen verschoben wird, nimmt der Spalt in den magnetischen Schaltungen ab, die durch jeden der ersten Flügel 103 und die Joche 42c, 43, 42d gebildet werden, und steigt die Induktivität in der Spule 41b an. Andererseits, wenn jeder zweiten Flügel 213 radial nach innen verschoben wird, nimmt der Spalt in den magnetischen Schaltungen zu, die durch jeden der zweiten Flügel 213 und die Joche 42a, 43, 42b gebildet werden, und nimmt die Induktivität in der Spule 41a ab. Die Größe des Drehmoments, welches zwischen der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 einwirkt, kann dadurch festgestellt werden, daß elektromagnetisch diese Änderungen der Induktivität detektiert werden.

Der vorspringende Abschnitt 20a auf der oberen Welle 20 und der ausgenommene Abschnitt 30a auf der unteren Welle 30 sind mit geringem Spiel gegeneinander verriegelt, so daß eine Relativdrehung um mehr als einen bestimmten Winkel nicht möglich ist, so daß die beweglichen Elemente 200 nicht übermäßig verformt oder sogar zerstört werden.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wurde der Käfig 100 an den gekrümmten Außenoberflächen sowohl der oberen Welle 20 als auch der unteren Welle 30 befestigt, so daß die elastischen Stäbe 102 durch einen einfachen Vorgang mit der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 verbunden werden können.

Darüber hinaus wird der Käfig 100 durch Preßformen hergestellt, was zu Kosteinsparungen führt.

Darüber hinaus mußte beim Stand der Technik die Torsionsstange 4 innen an der oberen Welle 2 und der unteren Welle 3 befestigt werden, wie in Fig. 5 gezeigt, und daher war Schweißen nicht möglich, und da der Radius der Berührungsoberfläche zwischen der Torsionsstange 4 und der oberen Welle 3 und der unteren Welle 3 klein war, war es nicht möglich, eine ausreichende Festigkeit zu erzielen, um mit dem Drehmoment fertig zu werden, welches zwischen der oberen Welle 2 und der unteren Welle 3 einwirkte, durch Preßsitz oder Schrumpfsitz, wogegen bei der vorliegenden Erfindung die Ringe 101a, 101b des Käfigs 100 an der gekrümmten Außenoberfläche der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 befestigt werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so daß eine Befestigung durch Schweißen ermöglicht wird, was wiederum die Herstellung durch einen einfachen Vorgang ermöglicht. Da der Radius der Berührungsoberfläche groß ist, kann nur durch Schrumpfsitz eine ausreichende Festigkeit erzielt werden, um mit dem Drehmoment fertig zu werden, welches zwischen der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 einwirkt.

Als Beispiele für Abänderungen der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung können die elastischen Stäbe 102 direkt an den gegenüberliegenden Enden 20c, 30c der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 befestigt werden, ohne die dazwischen angeordneten hohlzylindrischen Ringe 101a, 101b oder ein Paar kreisringförmiger Teile. Verfahren zur Befestigung der elastischen Stäbe 102 umfassen: Schweißen; Preßsitz von vorspringenden Abschnitten, die auf den elastischen Stäben 102 angeordnet sind, in Nuten oder Löcher, die in den gegenüberliegenden Enden 20c, 30c der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 vorgesehen sind; oder Anordnung der elastischen Stäbe um die Außenseite der gegenüberliegenden Enden 20c, 30c der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 herum, und deren Befestigung mit Hilfe torusförmiger Ringe, die radial von außen aufgebracht werden.

Die Befestigungsposition für die Ringe 101a, 101b oder für die elastischen Stäbe 102 muß nicht auf der gekrümmten Außenoberfläche der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 liegen, sondern kann sich auch auf den Endoberflächen befinden, vorausgesetzt, daß sie an den gegenüberliegenden Enden 20c, 30c der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 liegt.

Eine Induktivitäts-Vergleichsschaltung wurde dazu verwendet, die Radialverschiebung der ersten Flügel 203 und der zweiten Flügel 213 in Bezug auf die obere Welle 20 und die untere Welle 30 festzustellen, jedoch kann jedes elektromagnetische Verfahren unter Einsatz von Spulen verwendet werden, einschließlich derartiger Verfahren, welche einen Differenztransformator einsetzen, die Reaktanz infolge von Wirbelströmen feststellen, usw.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist jedes der beweglichen Elemente 200 an zwei elastischen Stäben 102 befestigt und überbrückt diese, und dient dazu, die geringfügige Verschiebung der elastischen Stäbe 102 mit Hilfe eines Körperabschnitts 201 und von Flügeln 203, 213 zu vergrößern, aber wenn die Verwindung der elastischen Stäbe 102 ausreichend groß ist, können bewegliche Elemente, die nur Flügel oder aber einen Körperabschnitt oder Flügel enthalten, direkt mit dem Zentrumsabschnitt einzelner elastischer Stäbe 102 verbunden werden. Wenn ein Drehmoment zwischen der oberen Welle 20 und der unteren Welle 30 einwirkt, verbiegen sich die elastischen Stäbe 102, und ändert sich der Winkel im Zentrum der elastischen Stäbe 102, so daß dann, wenn die beweglichen Elemente 200 an diesem Ort befestigt sind, eine Radialverschiebung in Bezug auf die obere Welle 20 und die untere Welle 30 in den Flügeln der beweglichen Elemente 200 in Reaktion auf das einwirkende Drehmoment hervorgerufen werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Drehmomentdetektor zur Feststellung des Drehmoments, welches zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle einwirkt, die hintereinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, auf: mehrere elastische Stäbe, die an jedem Ende an den gegenüberliegenden Enden der ersten Welle und der zweiten Welle befestigt sind, und sich jeweils in Reaktion auf dieses Drehmoment verwinden können; zumindest ein bewegliches Element mit Flügeln, die jeweils an zweien dieser elastischen Stäbe befestigt sind und diese überbrücken, und in Radialrichtung in Bezug auf die gemeinsame Achse verschoben werden, in Reaktion auf die Verwindung dieser elastischen Stäbe; und eine Detektorvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie diesen Flügeln radial zur Achse gegenüberliegt, und welche einen Magnetfluß in einer magnetischen Schaltung erzeugt, welche diese Flügel enthält, und eine Radialverschiebung dieser Flügel als elektromagnetische Änderung detektiert; so daß eine Torsionsstange nicht erforderlich ist, und infolge der Tatsache, daß die Biegesteifigkeit der elastischen Stäbe groß ist, die den Verbindungsabschnitt zwischen der oberen Welle und der unteren Welle darstellen, kann die Anzahl an Halterungen verringert werden, und kann ein Drehmomentverlust infolge derartiger Halterungen verringert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die elastischen Stäbe an der ersten Welle und an der zweiten Welle mit Hilfe eines Paars kreisringförmiger Teile befestigt werden, so daß man einen Drehmomentdetektor erhalten kann, bei welchem die Verbindung der elastischen Stäbe an der ersten Welle und an der zweiten Welle erleichtert ist, und die Herstellung durch einen einfachen Vorgang ermöglicht wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedes der beweglichen Elemente versehen sein: mit einem Paar von Schenkeln, die elastische Körper aufweisen, bei denen der Rumpf des einen radial außerhalb des Rumpfes des anderen angeordnet ist, und deren Enden an unterschiedlichen Befestigungsorten befestigt sind, die voneinander in Axialrichtung entlang den elastischen Stäben beabstandet angeordnet sind und einen Körperabschnitt, der mit dem Fußpunkt jedes dieser Paare von Schenkeln verbunden ist; wobei die Fußpunkte der Flügel mit dem Körperabschnitt verbunden sind, und die Spitzen der Flügel in Axialrichtung entlang den elastischen Stäben verlaufen, und die Flügel in Radialrichtung entsprechend Änderungen der Ausrichtung der Körperabschnitte in Reaktion auf Drehmomentänderungen verschoben werden, so daß die Flügel in Radialrichtung in großem Ausmaß bei einer geringfügigen Verbiegung der elastischen Stäbe verschoben werden, und so ein äußerst empfindlicher Drehmomentdetektor erhalten werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können zwei Flügel und zwei Detektorvorrichtungen so angeordnet sein, daß sie für jeden Körperabschnitt einander gegenüberliegen, so daß eine elektrische Differenzschaltung in der Detektorvorrichtung vorgesehen werden kann, und eine Temperaturkorrektur und dergleichen erleichtert werden. Weiterhin kann die Verschiebung der Flügel an zwei Positionen gemessen werden, und so ein äußerst empfindlicher Drehmomentdetektor erhalten werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Körper jedes beweglichen Elements aus einer einzigen Platte aus weichmagnetischem Material hergestellt werden, so daß ein kostengünstiger Drehmomentdetektor erhalten werden kann.

Claims (6)

1. Drehmomentdetektor zum Detektieren des Drehmoments, welches zwischen einer ersten Welle (20) und einer zweiten Welle (30) auftritt, die hintereinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei der Drehmomentdetektor aufweist:
mehrere elastische Stäbe (102), die an jedem Ende mit dem gegenüberliegenden Ende der ersten Welle (20) bzw. der zweiten Welle (30) verbunden sind, und sich in Reaktion auf das Drehmoment verwinden können;
zumindest ein bewegliches Element (200) mit Flügeln (203, 213), das jeweils an zwei der elastischen Stäbe (102) befestigt ist und diese überbrückt, wobei die Flügel (203, 213) jeweils in Radialrichtung in Bezug auf die gemeinsame Achse in Reaktion auf die Verwindung der elastischen Stäbe (102) verschoben werden;
und eine Detektorvorrichtung (41a, 41b, 42a-42d, 43), die so angeordnet ist, daß sie den Flügeln (203, 213) radial in Bezug auf die gemeinsame Achse gegenüberliegt, und einen magnetischen Fluß in einer magnetischen Schaltung erzeugt, welche die Flügel (203, 213) enthält, und die Radialverschiebung der Flügel (203, 213) als elektromagnetische Änderung detektiert.

2. Drehmomentdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Stäbe (102) an der ersten Welle (20) und an der zweiten Welle (30) durch ein Paar kreisringförmiger Teile (101a, 101b) befestigt sind.

3. Drehmomentdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beweglichen Elemente (200) aufweist:
ein Paar von Schenkeln (202, 212), die aus elastischen Körpern bestehen, deren einer Rumpf (202a) radial außerhalb des Rumpfes (212a) des anderen angeordnet ist, und deren Spitzen (202b, 212b) an Befestigungspositionen (102a, 102b) befestigt sind, die voneinander in Axialrichtung entlang den unterschiedlichen Stäben (102) beabstandet sind;
und einen Körperabschnitt (201), der mit dem Fußpunkt jedes der Schenkel (202, 212) des Schenkelpaars verbunden ist;
wobei die Fußpunkte der Flügel (203, 213) mit dem Körperabschnitt (201) verbunden sind, und die Spitzen (203b, 213b) der Flügel (203, 213) in Axialrichtung entlang den elastischen Stäben (102) verlaufen,
und die Flügel (201, 213) in Radialrichtung entsprechend Änderungen der Ausrichtung des Körperabschnitts (201) in Reaktion auf Änderungen des Drehmoments verschoben werden.

4. Drehmomentdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Körperabschnitte (201) eine ebene Oberfläche aufweist, die in einem Winkel zu einer gedachten geraden Linie angeordnet ist, die zwischen den Befestigungspositionen (102a, 102b) verläuft.

5. Drehmomentdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Flügel und zwei der Detektorvorrichtungen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen, für jeden der Körperabschnitte.

6. Drehmomentdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Körper jedes der beweglichen Elemente (200) aus einer einzigen Platte aus weichmagnetischem Material hergestellt ist.