DE20220383U1 - Device for measurement of the torque applied to a shaft, e.g. for determining the torque applied to a motor vehicle steering wheel shaft, has a stator arrangement with inner and outer fingers for increasing measurement sensitivity - Google Patents

Device for measurement of the torque applied to a shaft, e.g. for determining the torque applied to a motor vehicle steering wheel shaft, has a stator arrangement with inner and outer fingers for increasing measurement sensitivity

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Abstract

Device for determining the torque between two shaft sections, which move relative to each other, comprises a multipolar magnetic ring (24) arranged around the first shaft section (14) and a stator support (30) with two stator elements (26, 32) fixed to the second shaft section (12). Each stator has axially extending fingers equally distributed around its circumference. The fingers (36) of a first stator element are arranged radially further out than those (34) of the second stator element.

Description

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Claims (25)

1. Vorrichtung zum Bestimmen eines auf eine Welle (10) ausgeübten Drehmoments, wobei die Welle (10) einen ersten Wellenabschnitt (14) und einen zweiten Wellenabschnitt (12) aufweist und die beiden Wellenabschnitte (12 und 14) gegeneinander verdrehbar sind, mit einem den ersten Wellenabschnitt (14) umgebenden und mit diesem verbundenen Multipol-Magnetring (24) und einem am zweiten Wellenabschnitt (12) befestigten Statorhalter (30), wobei am Statorhalter (30) zwei Statorelemente (26, 32) befestigt sind und jedes Statorelement (26, 32) in axialer Richtung abragende Finger (34, 36) aufweist, die gleichmäßig zumindest über einen Teil des Umfangs verteilt angeordnet sind und zwischen sich Lücken aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (36) des einen Statorelements (32) radial weiter außen angeordnet sind als die Finger (34) des zweiten Statorelements (26).An apparatus for determining a torque applied to a shaft ( 10 ), said shaft ( 10 ) having a first shaft portion ( 14 ) and a second shaft portion ( 12 ) and said two shaft portions ( 12 and 14 ) being rotatable with respect to each other the first shaft portion (14) surrounding and connected to this multi-pole magnetic ring and a fixed to the second shaft portion (12) stator (24) (30), wherein the stator (30) comprises two stator members (26, 32) are fixed and each stator ( 26 , 32 ) in the axial direction protruding fingers ( 34 , 36 ) which are arranged distributed uniformly over at least part of the circumference and between them have gaps, characterized in that the fingers ( 36 ) of the one stator ( 32 ) radially further are arranged outside as the fingers ( 34 ) of the second stator element ( 26 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, die Finger (34, 36) den zwischen den Polen (50, 52) des Magnetringes (24) vorhandenen Lücken (54) zugeordnet sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the fingers ( 34 , 36 ) between the poles ( 50 , 52 ) of the magnetic ring ( 24 ) existing gaps ( 54 ) are assigned. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fingern (34) des einen Statorelements (26) und den Fingern (36) des anderen Statorelements (32) der Magnetring (24) angeordnet ist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the fingers ( 34 ) of the one stator element ( 26 ) and the fingers ( 36 ) of the other stator element ( 32 ) of the magnetic ring ( 24 ) is arranged. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (34, 36) der beiden Statorelemente (26, 32) einander radial gegenüberliegen.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fingers ( 34 , 36 ) of the two stator elements ( 26 , 32 ) radially opposite each other. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetpole (50, 52) des Magnetringes (24) radial polarisiert sind.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic poles ( 50 , 52 ) of the magnetic ring ( 24 ) are radially polarized. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (34, 36) der Statorelemente (26, 32) jedem zweiten Magnetpol (50 bzw. 52) zugeordnet sind.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fingers ( 34 , 36 ) of the stator elements ( 26 , 32 ) are associated with each second magnetic pole ( 50 or 52 ). 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Statorelement (26, 32) einen Magnetflussring (46, 48) aufweist, von welchem die Finger (34, 36) abragen und die Magnetflussringe (46, 48) der beiden Statorelemente (26, 32) einen Magnetfeldsensor (44) zwischen sich aufnehmen.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each stator element ( 26 , 32 ) has a magnetic flux ring ( 46 , 48 ) from which protrude the fingers ( 34 , 36 ) and the magnetic flux rings ( 46 , 48 ) of the two stator elements ( 26 , 32 ) receive a magnetic field sensor ( 44 ) between them. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Außenkante (38, 40) wenigstens eines der beiden Magnetflussringe (46, 48) in Richtung zueinander abgebogen oder abgewinkelt ist beziehungsweise sind. 8. The device according to claim 7, characterized in that the free outer edge ( 38 , 40 ) at least one of the two magnetic flux rings ( 46 , 48 ) is bent or angled in the direction of each other or are. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusssensor (44) zwischen den beiden Außenkanten (38, 40) angeordnet ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the magnetic flux sensor ( 44 ) between the two outer edges ( 38 , 40 ) is arranged. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Finger (34 oder 36) eines Statorelements (26 oder 32) der Anzahl der Polpaare des Magnetringes (24) entsprechen.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the number of fingers ( 34 or 36 ) of a stator ( 26 or 32 ) correspond to the number of pole pairs of the magnetic ring ( 24 ). 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Statorelement (26 oder 32) 36 Finger (34 oder 36) aufweist.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each stator element ( 26 or 32 ) has 36 fingers ( 34 or 36 ). 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetring (24) aus einem kunststoffgebundenen Magnetmaterial besteht.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic ring ( 24 ) consists of a plastic-bonded magnetic material. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (34, 36) eines jeden Statorelements (26, 32) über einen Magnetflussring (46, 48) miteinander verbunden sind, die Magnetflussringe (46, 48) einen Abstand zueinander aufweisen und zwischen den Magnetflussringen (46, 48) ein Magnetfeldsensor (44) angeordnet ist, wobei dem Magnetfeldsensor (44) wenigstens ein Magnetflusskonzentrator (56, 58) zugeordnet ist.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fingers ( 34 , 36 ) of each stator element ( 26 , 32 ) via a magnetic flux ring ( 46 , 48 ) are interconnected, the magnetic flux rings ( 46 , 48 ) at a distance from each other and between the magnetic flux rings ( 46 , 48 ) a magnetic field sensor ( 44 ) is arranged, wherein the magnetic field sensor ( 44 ) at least one magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) is associated. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Magentflusskonzentrator (56, 58) zwischen den Magnetflussringen (46, 48) vorgesehen ist. 14. The device according to claim 13, characterized in that the Magentflusskonzentrator ( 56 , 58 ) between the magnetic flux rings ( 46 , 48 ) is provided. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetfeldsensor (44) und jedem Magnetflussring (46, 48) ein Magnetflusskonzentrator (56, 58) angeordnet ist.15. The apparatus of claim 13 or 14, characterized in that between the magnetic field sensor ( 44 ) and each magnetic flux ring ( 46 , 48 ), a magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) is arranged. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusskonzentrator (56, 58) sich benachbart zum Magnetflussring (46, 48) über einen Teil dessen Umfangs erstreckt.16. Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) adjacent to the magnetic flux ring ( 46 , 48 ) extends over part of its circumference. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusskonzentrator (56, 58) der Krümmung des Magnetflussringes (46, 48) angepasst ist.17. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) of the curvature of the magnetic flux ring ( 46 , 48 ) is adjusted. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetflusskonzentrator (56, 58) und dem Magnetflussring (46, 48) ein enger Luftspalt (42) vorhanden ist.18. Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that between the magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) and the magnetic flux ring ( 46 , 48 ), a narrow air gap ( 42 ) is present. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (42) in einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden Fläche verläuft.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the air gap ( 42 ) extends in a circumferentially extending surface. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusskonzentrator (56, 58) einen dem Magnetflussring (46, 48) benachbarten Absachnitt (60, 62) und einen dem Magnetfeldsensor (44) benachbarten Abschnitt (64) aufweist. 20. Device according to one of claims 13 to 19, characterized in that the magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) has a magnetic flux ring ( 46 , 48 ) adjacent Absachnitt ( 60 , 62 ) and a magnetic field sensor ( 44 ) adjacent portion ( 64 ) , 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (60, 62, 64) in zueinander versetzten oder winklig zueinander stehenden Ebenen oder Flächen angeordnet sind.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the sections ( 60 , 62 , 64 ) are arranged in staggered or angularly mutually facing planes or surfaces. 22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (60, 62, 64) über eine Abkröpfung ineinander übergehen.22. Device according to claim 20 or 21, characterized in that the sections ( 60 , 62 , 64 ) merge into one another via an offset. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Magnetflussring (46, 48) benachbarte Abschnitt (60, 62) breiter ist als die Breite eines Fingers (34, 36), insbesondere doppelt so breit ist.23. Device according to one of claims 20 to 22, characterized in that the magnetic flux ring ( 46 , 48 ) adjacent portion ( 60 , 62 ) is wider than the width of a finger ( 34 , 36 ), in particular twice as wide. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der beziehungsweise die Magnetflusskonzentrator(en) (56, 58) und der Magnetfeldsensor (44) in einem gemeinsamen Halter (68) und/oder Gehäuse (66) angeordnet sind.24. Device according to one of claims 20 to 23, characterized in that the or the magnetic flux concentrator (s) ( 56 , 58 ) and the magnetic field sensor ( 44 ) in a common holder ( 68 ) and / or housing ( 66 ) are arranged. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetflusskonzentrator (56, 58) sich über wenigstens eine Fläche erstreckt, die der Breite von zwei einander benachbarten Fingern (34 oder 36) eines Statorelements (26 oder 32) entspricht.25. Device according to one of claims 13 to 24, characterized in that the magnetic flux concentrator ( 56 , 58 ) extends over at least one surface corresponding to the width of two adjacent fingers ( 34 or 36 ) of a stator ( 26 or 32 ) ,
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