DE69207028T2

DE69207028T2 - Berührungslos arbeitender Drehmomentmessfühler

Info

Publication number: DE69207028T2
Application number: DE69207028T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hase; Rihito Shoji; Masayuki Wakamiya
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: EP0502721A3; EP0502721A2; EP0502721B1; DE69207028D1; US5353649A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentsensor zur Erfassung eines Drehmomentes, welches auf eine Drehwelle übertragen wird, ohne direkten Kontakt mit der Drehwelle.
Es besteht eine verstärkte Nachfrage nach einer Drehmoment- Erfassung ohne direkten Kontakt, welches auf eine Drehwelle übertragen wird.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Drehmomentsensors vom Erfassungs-Typ ohne direkten Kontakt ist in der Japanischen Patent- Offenlegungsschrift Nr. 59-77326 offenbart. Der dort offenbarte Drehmomentsensor umfaßt einen magnetostriktiven amorphen magnetischen Legierungs-Film, der durch Bonden oder Plattieren auf einer Umfangsfläche einer Welle ausgebildet ist. Der amorphe magnetische Legierungs-Film weist zwei nebeneinanderliegende Abschnitte auf, die symmetrisch spiralförmig mit einer Neigung von jeweils +45º und -45º mit bezug zu einer Längsachse der Welle ausgebildet sind. Ein Paar von Spulen ist rund um die jeweiligen spiralförmigen Abschnitte des amorphen magnetischen Legierungs-Films gewickelt, mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen den Spulen und dem amorphen magnetischen Legierungsfilm. Durch die Spulen und den amorphen magnetischen Legierungsfilm wird somit ein magnetischer Kreis ausgebildet.
Bei dieser Anordnung wird die äußere Umfangsfläche der Welle gestreckt oder anders verformt, wenn ein Drehmoment auf die Welle aufgebracht wird. In diesem Fall, falls das auf die Welle wirkende Drehmoment im Uhrzeigersinn anliegt, erhöht ein spiralförmiger Abschnitt des amorphen magnetischen Legierungsfilms, der mit einem Winkel von +45º geneigt ist, seine magnetische Permiabilität, während die magnetische Permiabilität des anderen spiralförmigen Abschnittes sich verringert, der mit einem Winkel von -45º geneigt ist. Diese Beziehung in der magnetischen Permiabilität wird umgekehrt, wenn das Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn auf die Welle wirkt. Die Differenz in der Selbstinduktion zwischen den beiden Spulen wird durch einen Differential-Detektor gemessen, wodurch die Richtung und die Größe des Drehmomentes erfaßt werden können.
Ein anderer bekannter Drehmomentsensor vom Erfassungs-Typ ohne Kontakt ist in dem Japanischen Patent Nr. 169326 offenbart, wobei eine Welle eingesetzt ist, die magnetostriktive Eigenschaften aufweist. Die Welle hat zwei spiralförmige Nuten, die symmetrisch in ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildet sind. Eine der spiralförmigen Nuten weist eine positive Steigung auf, relativ zur Längsrichtung der Welle, während die andere spiralförmige Nut eine negative Steigung aufweist, relativ zu der Längsrichtung der Welle. Zwei Spulen sind rund um die jeweiligen Nut-Wellen-Oberflächen-Abschnitte konzentrisch um die Welle gewickelt. Wenn ein Drehmoment auf die Welle übertragen wird, erfährt die Welle Magnetostriction. Die magnetische Permiabilität der Nut-Wellen-Oberflächen-Abschnitte verändert sich in entgegengesetzter Richtung, wodurch sich die Selbstinduktions- Werte der jeweiligen Spulen verändern, die rund um die Nut- Wellen-Oberflächen-Abschnitte gewickelt sind. Die Differenz in der Selbstinduktion zwischen den beiden Spulen wird elektrisch erfaßt, um gleichzeitig die Richtung und die Größe des Drehmomentes ohne einen Kontakt zu bestimmen.
Beim zuerst erwähnten bekannten Drehmomentsensor ist der magnetostriktive amorphe magnetische Legierungsfilm direkt auf der äußeren Umfangsfläche der Welle ausgebildet. Bei diesem Aufbau werden die magnetischen Eigenschaften des Drehmomentsensors gesättigt und deshalb wird der Drehmomentsensor gegenüber dem Drehmoment unempfindlich, wenn die Welle durch ein Drehmoment stark unter Spannung gesetzt wird. Zusätzlich löst sich die amorphe magnetische Legierung gerne ab oder bricht, weshalb die Haltbarkeit des Drehmomentsensors relativ gering ist. Die zuvor erwähnten Nachteile können durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Welle beseitigt werden, wodurch das Ausmaß der Spannung auf der Oberfläche der Welle verringert wird, bei gleichem Drehmoment. Eine solche Lösung ist jedoch nicht praktisch, da die Welle übermäßig schwer wird. Eine magnetische Schicht kann auf der Oberfläche der Welle durch Bonden, Plattieren oder Sputtern ausgebildet werden. Diese Lösung ist jedoch nicht zufriedenstellend, wegen der Notwendigkeit einer Vorrichtung, die groß ist und die schwierig zu betreiben ist.
Der zuletzt erwähnte bekannte Drehmomentsensor ist von der Magnetostriction der Welle abhängig, und muß deshalb ein bestimmtes Ausmaß der Haltbarkeit der Welle sicherstellen, wenn er eingesetzt wird, um ein großes Drehmoment zu erfassen. Um diese notwendige Haltbarkeit zu schaffen, wird die magnetostriktive Welle verstärkt, entweder durch Härten oder durch Vergrößerung ihres Durchmessers, wodurch die Belastungen verringert werden, die auf der Oberfläche der Welle erzeugt werden. Das Härten ist wirkungsvoll, um die mechanische Stärke der Welle zu erhöhen, verursacht jedoch ein Problem, nämlich die Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften der Welle. Mit diesem Verfahren ist es deshalb nicht möglich, einen Drehmomentsensor mit hoher Präzision zu verwirklichen. Andererseits bewirkt die Vergrößerung des Durchmessers der Welle eine übermäßig schwere Welle, die für den praktischen Einsatz nicht geeignet ist und die schwierig zu handhaben ist, wenn die spiralförmigen Nuten in der Welle ausgebildet werden.
Zusätzlich weisen beide, die oben erwähnten bekannten Drehmomentsensoren ein Problem auf, daß ein Pseudo-Drehmoment auftritt, wenn die Welle steif mit einer Vorrichtung verbunden ist, bei der der Drehmomentsensor eingesetzt ist.
Angesichts der oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomentsensor vom Erfassungs-Typ ohne direkten Kontakt zu schaffen, der kompakt in der Größe ist und der im Aufbau eine hohe Zuverlässigkeit aufweist, der einen großen meßbaren Drehmoment-Bereich aufweist, der leicht zu montieren ist und der einfach in einer Vorrichtung eingebaut werden kann, bei der der Sensor eingesetzt wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmomentsensor vorgesehen, der umfaßt: eine Welle zur Übertragung eines Drehmomentes, welches darauf einwirkt; ein röhrenförmiges Drehmoment-Übertragungselement, welches an der Welle entlang zumindest eines Teils seiner gesamten Länge befestigt ist, um so einen inneren Verbindungsabschnitt zwischen der Welle und dem Drehmoment-Übertragungselement auszubilden, wobei sich der innere Verbindungsabschnitt in einer Längsrichtung der Welle erstreckt; ein röhrenförmiges Verbindungselement, welches über dem Drehmoment-Übertragungselement eingepaßt ist und welches zwei in Längsrichtung beabstandete Abschnitte aufweist, die fest mit dem Drehmoment-Übertragungselement verbunden sind, um zwei äußere Verbindungsabschnitte zwischen dem Drehmoment- Übertragungselement und dem Verbindungselement auszubilden; wobei das Drehmoment-Übertragungselement und das Verbindungselement zusammen ein Bereichsvergrößerungselement bilden, wobei der innere Verbindungsabschnitt entlang der Längsrichtung der Welle entgegengesetzte Enden aufweist, wobei zumindest eines dieser entgegengesetzten Enden des inneren Verbindungsabschnitts zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten in der Längsrichtung der Welle angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des röhrenförmigen Verbindungselement aus einer magnetischen Legierung besteht, die magnetostriktive Eigenschaften aufweist; und Mittel zur Erfassung einer Änderung der magnetischen Permiabilität der magnetostriktiven magnetischen Legierung, um das Drehmoment zu bestimmen.
Mit einem solchen Aufbau wird ein Drehmoment von der Welle zu dem Drehmoment-Übertragungselement über den inneren Verbindungsabschnitt übertragen und anschließend über den äußeren Verbindungsabschnitt zu dem Verbindungselement. Das so übertragene Drehmoment streckt die magnetostriktive magnetische Legierung, wodurch die magnetische Permiabilität der magnetostriktiven magnetischen Legierung verändert wird. Eine Änderung der magnetischen Permiabilität wird erfaßt, um die Richtung und um die Größe des Drehmomentes zu bestimmen. In der Längsrichtung der Welle gesehen, ist zumindest ein Ende des inneren Verbindungsabschnitts zwischen den äußeren Verbindungsabschnitten angeordnet. Diese Anordnung verschafft eine bemerkenswert stärkere Verringerung der Spannung, die in dem Verbindungselement unter einem Drehmoment erzeugt wird, verglichen mit der, die durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Welle erzielt wird. Mit dieser Verringerung der Spannung wird die Haltbarkeit des Drehmomentsensors verbessert. Zusätzlich ist der Drehmomentsensor in der Größe kompakt, da die Vergrößerung des Durchmessers der Welle nicht erforderlich ist. Weiterhin kann die magnetische magnetostriktive Legierung in der Form eines Films ausgebildet sein, der an einer äußeren Umfangsfläche des Verbindungselementes angebracht ist. Das Verbindungselement wird dann fest über das Drehmoment-Übertragungselement eingepaßt. Dieses Verfahren zur Herstellung beseitigt die Notwendigkeit für eine große Herstellungs-Einrichtung für den magnetostriktiven magnetischen Legierungs-Film und ist in der Lage, die Entwicklung eines Schein- bzw. Pseudo-Drehmomentes zu verhindern, wenn der Drehmomentsensor an einem Gerät angebracht ist.
Die oben erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung besser verständlich, mit Bezug zu der detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft gezeigt sind, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung beinhalten.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, wobei Teile aus Gründen einer besseren Verständlichkeit aufgeschnitten sind, eines Drehmomentsensors nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht einer Welle des Drehmomentsensors;
Fig. 3A zeigt eine Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, eines Drehmoment-Übertragungselements des Drehmomentsensors;
Fig. 3B zeigt eine Ansicht vom Ende der Figur 3A her;
Fig. 4A zeigt eine schematische Vorderansicht, in der der allgemeine Aufbau eines Verbindungselementes des Drehmomentsensors dargestellt ist;
Fig. 4B zeigt eine Ansicht vom Ende der Figur 4A her;
Fig. 5 zeigt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht, in der dargestellt ist, wie ein Bereichsvergrößerungselement des Drehmomentsensors befestigt ist;
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen amorphen magnetischen Legierungsfilm-Streifen, der durch Ätzen ausgebildet ist;
Fig. 7 zeigt einen Schaltkreis, der einen Erfassungs-Kreis darstellt;
Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht, teilweise Querschnittsansicht, in der die Abmessungen des Drehmoment-Übertragungselements erklärt sind;
Fig. 9 zeigt eine Vorderansicht, die die Abmessungen des Verbindungselementes erklärt;
Fig. 10 zeigt ein Diagramm, in dem die Ausgangs- Charakteristika des Drehmomentsensors und zweier herkömmlicher Drehmomentsensoren dargestellt sind;
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der Teile aus Gründen einer besseren Übersicht aufgeschnitten sind, eines Drehmomentsensors nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt, einer Welle des Drehmomentsensors, der in der Figur 11 gezeigt ist;
Fig. 13A zeigt eine Vorderansicht, in der ein Drehmoment- Übertragungselement des Drehmomentsensors dargestellt ist, der in der Figur 11 gezeigt ist;
Fig. 13B zeigt eine Ansicht vom Ende her, nach der Figur 13A;
Fig. 14A zeigt eine Vorderansicht, in der ein Verbindungselement des Drehmomentsensors dargestellt ist, der in der Figur 11 dargestellt ist;
Fig. 14B zeigt eine Ansicht vom Ende der Figur 14A her;
Fig. 15 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Bereichsvergrößerungselements eines Drehmomentsensors gemäß einer dritte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 16 zeigt eine Ansicht, die der Ansicht nach der Figur ähnlich ist, zeigt jedoch den Aufbau eines Bereichsvergrößerungselements eines Drehmomentsensors gemäß einer vierten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden detailliert mit Bezug zu bestimmten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden, die in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind.
Die Figur 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Drehmomentsensors nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentsensor umfaßt eine Welle 1 mit 30 mm Durchmesser, ein röhrenförmiges Drehmoment-Übertragungselement 2, und ein röhrenförmiges Verbindungselement 3, wobei alle Bauteile 1, 2 und 3 aus Kohlenstoffstahl S45C hergestellt sind. Die Welle 1 und das Drehmoment-Übertragungselement 2 sind gehärtet, um ihre mechanische Festigkeit zu erhöhen. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen röhrenförmigen amorphen magnetischen Legierungsfilm, der auf einer äußeren Umfangsfläche des Verbindungselementes 3 ausgebildet ist. Der amorphe magnetische Legierungsfilm 4 ist aus einem magnetostriktiven Material wie etwa einer Fe-Cr-Ni-Si-B-Legierung hergestellt und hat eine Sättigungs-Magnetostrictions-Konstante von 12 x 10&supmin;&sup6; und eine Dicke von 25 um. Der Drehmomentsensor umfaßt ebenso zwei Spulen 5, die Ende zu Ende angeordnet sind und die rund um den amorphen magnetischen Legierungsfilm 4 mit einem Zwischenraum dazwischen gewickelt sind, um eine Änderung der magnetischen Eigenschaften des amorphen magnetischen Legierungsfilms 4 zu erfassen. Jede der Spulen 5 hat zwei Spulen-Enden 6.
Wie es in der Figur 2 gezeigt ist, ist die Welle 1 eine Keilwelle, die eine Anzahl von zahnradähnlichen Furchen oder Keilen 1a in Längsrichtung entlang der Umfangsfläche aufweist. Ähnlich weist ein zentraler Abschnitt des Drehmoment-Übertragungselements 2 eine Anzahl von Keilen 2a entlang seiner inneren Umfangsfläche auf, wie es in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist. Der mittige Keilwellen-Abschnitt 2a der inneren Umfangsfläche bildet einen Befestigungsabschnitt. Das Drehmoment-Übertragungselement 2 weist auf seiner äußeren Umfangsfläche ein Paar von nach außen vorstehenden ringförmigen Schweißabschnitten 2b auf, die jeweils an gegenüberliegenden Enden angeordnet sind. Wie es in der Figur 4A gezeigt ist, weist das Verbindungselement 3 einen zurückgezogenen ringförmigen Befestigungsabschnitt 3a auf, der in seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist, um dort den amorphen magnetischen Legierungsfilm 4 aufzunehmen. Das Verbindungselement 3 umfaßt ebenfalls ein Paar von ringförmigen Schweißabschnitten 3b, die sich entlang der inneren Umfangsfläche davon erstrecken und die jeweils in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des Verbindungselementes 3 angeordnet sind. Die Schweißabschnitte 3b des Verbindungselementes 3 und die Schweißabschnitte 2b des Drehmoment-Übertragungselements 2 sind miteinander durch Schweißen verbunden, wodurch zwei äußere Verbindungsabschnitte ausgebildet sind, die in der Längsrichtung der Welle 1 voneinander beabstandet sind. Als ein Ergebnis der Ausbildung des zurückgezogenen ringförmigen Befestigungsabschnittes 3a weist das Verbindungselement 3 ein Paar von sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Rippen 3c jeweils an gegenüberliegenden Enden auf. Die ringförmigen Rippen 3c werden als Positionier-Stufen eingesetzt, um den amorphen magnetischen Legierungsfilm 4 relativ zu dem Verbindungselement 3 zu positionieren, wenn der amorphe magnetische Legierungsfilm 4 an das Verbindungselement 3 gebondet wird.
Das Drehmoment-Übertragungselement 2 und das Verbindungselement 3, wenn sie so zusammen gebaut werden, wie es in der Figur 5 gezeigt ist, bilden gemeinsam ein Bereichsvergrößerungselement. In der Figur 5 ist aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit der amorphe magnetische Legierungsfilm 4 weggelassen.
Der Drehmomentsensor mit dem oben erwähnten Aufbau wird wie folgt montiert.
Die Welle 1 und das Drehmoment-Übertragungselement 2 werden mittels einer Keil-Kupplung fest miteinander verbunden, die zwischen den Keilen 1a der Welle 1 und den Keilen 2a des Drehmoment-Übertragungselements 2 angeordnet ist. Die so gekoppelten Keile 1a und 2a bilden gemeinsam einen inneren Verbindungsabschnitt des Drehmomentsensors.
Somit wird ein amorpher magnetischer Legierungsfilm 4, der eine positive magnetostriktive Eigenschaft aufweist und der durch Ätzen in Form eines Film-Streifens ausgebildet ist, wie es in der Figur 6 gezeigt ist, fest mittels Bonden an dem Befestigungsabschnitt 3a des Verbindungselementes 3 befestigt. Der amorphe magnetische Legierungsfilm 4, der so befestigt ist, bildet eine Oberflächen-Magnet-Schicht. Das Bonden wird bei 200ºC durchgeführt, indem ein "bismaleimidetrizine"- Kunststoff eingesetzt wird, der unter dem Handelsnamen BT2164 verkauft wird und der von der Mitsubishi Gas Chemical Company hergestellt wird. Das Verbindungselement 3 mit dem amorphen magnetischen Legierungsfilm 4, der daran befestigt ist, wird dann über das Drehmoment-Übertragungselement 2 geschoben, welches fest an der Welle 1 befestigt ist, und danach werden die Schweißabschnitte 3b des Verbindungselementes 3 und die Schweißabschnitte 2b des Drehmoment-Übertragungselements 2 mittels einer Punktverschweißung verbunden. Die Schweißabschnitte 3a und 3a, die so punktverschweißt sind, bilden gemeinsam zwei in Längsrichtung beabstandete äußere Verbindungsabschnitte.
Das oben erwähnte Herstellungs-Verfahren ist in der Lage, die Erzeugung eines Pseudo-Drehmomentes zu verhindern, welches ansonsten auftritt, wenn das Drehmoment-Übertragungselement 2 fest an der Welle 1 angebracht wird.
Danach werden zwei Spulen 5 rund um den magnetischen amorphen Legierungsfilm 4 angeordnet, und zwar konzentrisch zur Welle 1. Jede der Spulen 5 hat zwei Spulen-Enden 6 (Figur 1), die mit einem Erfassungskreis verbunden sind, der in der Figur 7 gezeigt ist. Der Erfassungskreis umfaßt einen Sinuswellen- Oszillator 7, der mit einer Frequenz von 16 kHz betrieben wird, zwei Widerstände 8 und 8, von denen jeder mit einer der Spulen in Reihe geschaltet ist, um einen Brücken-Schaltkreis zu bilden, zwei Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Konverter 9 und 9, die die Spitzen-Wechselstrom-Spannung halten, die über jede zugehörige Spule 5 auftritt, und konvertieren die Wechselstrom- Spannung in eine Gleichstrom-Spannung, sowie einen Differential-Verstärker 10, der mit den Wechselstrom-zu-Gleichstrom- Konvertern 9 und 9 verbunden ist, um einen Drehmomentsensor- Ausgang zu erzeugen, der proportional zu der Differenz zwischen den Spannungen ist, die an seine beiden Eingänge über die jeweiligen Konverter 9 und 9 angelegt sind. Der Erfassungskreis mit dem zuvor erwähnten Aufbau wird eingesetzt, um die Charakteristika des Drehmomentsensors zu ermitteln.
Der Drehmomentsensor nach der zuvor beschriebenen Ausführungsform, wie er in der Figur 1 gezeigt ist, ist so entworfen, daß er einen Ausgang erzeugt bzw. liefert, der linear proportional zu dem aufgebrachten Drehmoment bis zu 200 kgfm ist. Die Abmessungen des Drehmoment-Übertragungselements 2 und des Verbindungselementes 3 werden im folgenden detailliert angeführt.
Wie es in der Figur 8 gezeigt ist, haben die Keile 2a eine Länge 2c von 20 mm, die an der inneren Umfangsfläche des Drehmoment-Übertragungselements 2 ausgebildet sind. Die Länge 2d des Drehmoment-Übertragungselements 2 beträgt 40 mm. Der Durchmesser 2e beträgt 40 mm und ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Drehmoment-Übertragungselements 2.
Das Verbindungselement 3, wie es in der Figur 9 gezeigt ist, hat eine Länge 3d von 40 mm, was gleich der Länge 2d des Drehmoment-Übertragungselements 2 ist, einen Innendurchmesser 3e von 40 mm, sowie einen Außendurchmesser 3f von 41 mm. Der Befestigungsabschnitt 3a des Verbindungselementes 3 weist einen Außendurchmesser von 40.8 mm auf.
Die Figur 10 zeigt ein Diagramm, in dem der Ausgang des Drehmomentsensors nach der vorliegenden Erfindung relativ zu dem angelegten Drehmoment dargestellt ist, welches im Bereich von einschließlich -200 bis +200 kgfm liegt. Zu Zwecken eines Vergleichs sind die Ausgangs-angelegtes-Drehmoment-Charakteristik- Kurven von zwei herkömmlichen Drehmomentsensoren ebenfalls in der Figur 10 dargestellt. Die Abszisse des Diagramms stellen das angelegte Drehmoment (kgfm) dar, sowie die Ordinate den Ausgang jedes Drehmomentsensors darstellt, der durch den Erfassungskreis gemessen wird, der in der Figur 7 gezeigt ist. In der Figur 10 stellt die dicke durchgezogene Linie die Ausgang- angelegtes-Drehmoment-Charakteristik-Kurve des Drehmomentsensors nach der vorliegenden Erfindung dar, die dünne durchgezogene Linie stellt die Ausgang-angelegtes-Drehmoment-Charakteristik-Kurve des Drehmomentsensors nach einem herkömmlichen Drehmomentsensor dar, der einen Durchmesser der Welle von 60 mm aufweist, sowie die gestrichelte Linie die Ausgang-angelegtes- Drehmoment-Charakteristik-Kurve des Drehmomentsensors nach einem anderen herkömmlichen Drehmomentsensor darstellt, der einen Durchmesser der Welle von 30 mm aufweist. Es ist aus der Figur ersichtlich, daß der Drehmomentsensor nach der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Linearität über im wesentlichen den ganzen Bereich des angelegten Drehmomentes aufweist. Der herkömmliche Drehmomentsensor, der einen Durchmesser der Welle von 30 mm aufweist, erzeugt einen Ausgang mit einer Spitze, wenn das angelegte Drehmoment etwa +80 oder -80 kgfm beträgt. Innerhalb eines Drehmoment-Bereiches, der +80 oder -80 kgfm überschreitet, nimmt der Ausgang dieses herkömmlichen Drehmomentsensors ab, wenn das Drehmoment ansteigt. Betrachtet man den herkömmlichen Drehmomentsensor, der einen Durchmesser der Welle von 60 mm aufweist, so ist der Ausgang zu dem angelegten Drehmoment linear proportional, bis das angelegte Drehmoment nahezu gleich +200 oder -200 kgfm beträgt.
Nach einem Haltbarkeits-Test, der durch wiederholte Aufbringung von einem 200 kgfm starken Drehmoment auf den herkömmlichen Drehmomentsensor mit einer Welle mit 30 mm Durchmesser ausgeführt wurde, veränderte sich die Ausgangs-Charakteristik dieses Drehmomentsensors, und zwar nachweislich infolge der Verschlechterung der Haftschicht. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Drehmomentsensor, widerstand der Drehmomentsensor nach der vorliegenden Erfindung dem Haltbarkeits-Test, ohne daß sich irgendeine Änderung in der Ausgangs-Charakteristik ergibt, sogar nach 1.000.000 oder noch mehr Zyklen der Aufbringung des Drehmomentes von 200 kgfm. Der herkömmliche Drehmomentsensor mit einer Welle mit einem Durchmesser von 60 mm zeigte eine vergleichbare Haltbarkeit zur Haltbarkeit des Drehmomentsensors nach der vorliegenden Erfindung.
Wenn der Durchmesser der Welle auf ein Ausmaß von 60 mm vergrößert wird, ist eine Oberflächen-Belastung (Oberflächen- Spannung), die bei gleichem Drehmoment in dem Verbindungselement 3 erzeugt wird, kleiner als die in einer Welle mit kleinem Durchmesser. Folglich hat ein Drehmomentsensor, der eine Welle mit einem so großen Durchmesser aufweist, einen größeren Drehmoment-Meßbereich und ein höheres Ausmaß an Zuverlässigkeit als ein Drehmomentsensor, der eine Welle mit kleinem Durchmesser aufweist. Wenn jedoch der Drehmomentsensor mit einer Welle mit großem Durchmesser zum Beispiel bei einem Getriebe für ein Automobil eingesetzt wird, unterliegt er verschiedenen Beschränkungen hinsichtlich des Design und der Abmessungen. Entsprechend dem Drehmomentsensor nach der vorliegenden Erfindung kann die Oberflächen-Spannung, die im amorphen magnetischen Legierungsfilm 4 erzeugt wird, durch die Anordnung des Drehmoment-Übertragungselements und des Verbindungselementes an einem Abschnitt der Welle verringert werden, ohne auf die Vergrößerung des Durchmessers der Welle in der Form als Bereichsvergrößerungselement zu vertrauen. Mit dieser Verringerung der Oberflächen-Spannung wird der Drehmoment-Meßbereich und der Drehmomentsensor bemerkenswert vergrößert sowie gleichzeitig die Zuverlässigkeit des Drehmomentsensors verbessert wird. Im Gegensatz zur Vergrößerung des Durchmessers der Welle auf 60 mm ist es durch den Einsatz des Bereichsvergrößerungselements möglich, den maximalen Durchmesser der Welle auf 42 mm zu verringern.
Der oben beschriebene Drehmomentsensor hat einen Drehmoment- Meßbereich zwischen +200 und -200 kgfm. Wie es aus den Figuren 5 und 8 eindeutig zu ersehen ist, sind die äußeren Verbindungsabschnitt auf der Außenseite von gegenüberliegenden Enden des inneren Verbindungsabschnitts angeordnet, gesehen in der Längsrichtung der Welle 1. In diesem Fall kann eine Spannung, die in dem Verbindungselement 2 erzeugt wird, proportional zu dem Verhältnis der Breite 2d (Figur 8) der äußeren Verbindungsabschnitte zu der Breite 2c (Figur 8) des inneren Verbindungsabschnitts verringert werden, und ebenfalls proportional zu dem Durchmesser 2e des Drehmoment-Übertragungselements 2 verringert werden. Infolge der Kombinations-Wirkung des Verbindungs- Breiten-Verhältnisses 2d:2c und des Durchmessers 2e kann der meßbare Drehmoment-Bereich vergrößert werden. Da die Spannung, die in dem Verbindungselement 3 erzeugt wird, durch das Breiten-Verhältnis der äußeren Verbindungsabschnitte und des inneren Verbindungsabschnitts justiert werden kann, ist es möglich, daß Ausmaß der Design-Freiheit des Drehmomentsensors bemerkenswert zu vergrößern.
Wie es oben beschrieben ist, weist der Drehmomentsensor des vorstehenden Beispiels eine magnetische Oberflächen-Schicht auf, die aus dem amorphen magnetischen Legierungsfilm 4 besteht, der an dem Verbindungselement 3 befestigt ist. Während des Bondens wird nur das Verbindungselement 3 erhitzt. Dies ist gegenüber dem herkömmlichen Drehmomentsensor besonders vorteilhaft, bei dem der amorphe magnetische Legierungsfilm 4 direkt auf eine Oberfläche der Welle gebondet wird und deshalb die Welle erhitzt werden muß. Wenn die Welle des herkömmlichen Drehmomentsensors aus gehärtetem Stahl besteht, wie bei der vorliegenden Erfindung, so wird durch die Erwärmung der Welle während des Bondens die Welle geglüht, wodurch die mechanische Festigkeit der Welle verringert wird. Dieses Problem tritt bei einem Aufbau nach der vorliegenden Erfindung nicht auf, da der amorphe magnetische Legierungsfilm 4 direkt an dem Verbindungselement 3 befestigt wird und nicht an der Welle 1.
Entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der amorphe magnetische Legierungsfilm 4 an der äußeren Umfangsfläche des Verbindungselementes 3 so befestigt, daß jeweils zwei axial nebeneinander liegende Abschnitte des amorphen magnetischen Legierungsfilms 4 symmetrisch in einer Spiralform und mit einer Neigung von +45º und -45º ausbildet werden. Die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden und oben beschrieben befinden bewirken ebenso eine Vergrößerung des Drehmoment- Meßbereichs und verbessern die Haltbarkeit einer magnetischen Oberflächen-Schicht, gegenüber dem Drehmoment eines Drehmomentsensors vom Typ, bei dem ein Drehmoment über eine Änderung der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Oberflächen-Schicht erfaßt wird, die durch die Magnetostriction der magnetischen Oberflächen-Schicht erzeugt wird, wenn diese einem Drehmoment ausgesetzt ist. Der Aufbau, die Struktur und das Verfahren zur Herstellung (Plattieren, Spritzen oder Bedampfung) der magnetischen Oberflächenschicht, die Konstruktion eines Erfassungsmittels für die magnetische Eigenschaft, wie etwa ein Kopf oder Spulen, sowie der Typ einer magnetischen Legierung (eine kristalline magnetische Legierung oder eine amorphe magnetische Legierung), die zur Ausbildung der magnetischen Oberflächenschicht benutzt wird, haben nichts mit den vorteilhaften Wirkungen der Erfindung zu tun.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind das Drehmoment- Übertragungselement 2 sowie die Welle 1 mittels einer Keil- Kupplung fest verbunden. Die Welle 1 kann einstückig mit dem Drehmoment-Übertragungselement 2 ausgebildet sein. In diesem Fall können die gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielt werden, wie oben beschrieben. Die vorteilhaften Wirkungen können durch eine Erhöhung der Dicke des Verbindungselementes 3 verbessert werden.
Die Figur 11 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Drehmomentsensors nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Teile, die zu denen identisch sind oder denen entsprechen, die beim oben erwähnten ersten Beispiel beschrieben sind, sind durch identische oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet. Der Drehmomentsensor umfaßt eine Welle 1, die aus Titan besteht, ein Drehmoment-Übertragungselement 2f, und ein magnetostriktives Verbindungselement 3g, welches aus 48% Ni-Fe- Stahl besteht. Wie es in der Figur 12 gezeigt ist, umfaßt die Welle 1 einen Abschnitt 1b mit großem Durchmesser, der sich entlang einer Länge 1c der Welle 1 erstreckt. Das Drehmoment- Übertragungselement 2f ist ein hohler Zylinder oder eine Röhre, die eine Länge 2d hat (Figur 13). Der Innendurchmesser des röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselements 2f ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Abschnittes 1b mit großem Durchmesser der Welle 1. Das Verbindungselement 3g ist ein hohler Zylinder oder eine Röhre, die eine Länge aufweist, die gleich der Länge 2d des Drehmoment-Übertragungselements 2f ist. Das Verbindungselement 3g weist auf seiner äußeren Umfangsfläche zwei Reihen von Nuten 3h auf, die jeweils unter einem Winkel von +45º und -45º geneigt sind, bezogen auf eine Längsachse des Verbindungselementes 3g. Der Innendurchmesser des Verbindungselementes 3g ist größer als der Außendurchmesser des Drehmoment-Übertragungselements 2f, und zwar um etwa 0.1 mm, so daß das Verbindungselement 3g leicht über das Drehmoment- Übertragungselement 2f geschoben werden kann.
Ein Bereichsvergrößerungselement, welches sich aus dem Drehmoment-Übertragungselement 2f und dem Verbindungselement 3g zusammensetzt, wird wie folgt montiert. Zuerst wird das Drehmoment-Übertragungselement 2f fest mit dem Abschnitt 1b mit großem Durchmesser der Welle 1 durch einen Schrumpfsitz verbunden. Dann wird das Verbindungselement 3g über das Drehmoment- Übertragungselement 2f geschoben und danach werden die Schweißabschnitte 2g des Drehmoment-Übertragungselements 2f und die Schweißabschnitte 3i des Verbindungselementes 3g durch Schweißen miteinander verbunden, um ein Bereichsvergrößerungselement auszubilden. Das Bereichsvergrößerungselement weist zwei äußere Verbindungsabschnitte auf, an gegenüberliegenden Enden davon. Bei diesem Herstellungs-Verfahren wird das Verbindungselement 3g durch verschiedene Spannungen nicht beeinflußt, die erzeugt werden, wenn das Drehmoment-Übertragungselement 2f an der Welle 1 befestigt wird. Bei der beschriebenen Ausführungsform haben die äußeren Verbindungsabschnitte eine Breite (Abstand zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten), die gleich der Länge 2d (Figur 13) des Drehmoment-Übertragungselements 2f ist, während der innere Verbindungsabschnitt eine Breite aufweist, die gleich der Länge 1c (Figur 12) des Abschnittes 1b mit großem Durchmesser der Welle 1 ist. In einer Längsrichtung der Welle 1 betrachtet, sind die entgegengesetzten Enden des inneren Verbindungsabschnitts zwischen den äußeren Verbindungsabschnitten angeordnet. Mit dieser Anordnung vergrößert sich der meßbare Drehmoment-Bereich proportional zum Verhältnis der Breite der äußeren Verbindungsabschnitte zur Breite des inneren Verbindungsabschnitts, sowie zum Außendurchmesser des Drehmoment-Übertragungselements 2f.
Das Bereichsvergrößerungselement nach der vorstehenden Beschreibung ist so kompakt wie das Bereichsvergrößerungselement nach der ersten oben beschriebenen Ausführungsform, und kann den meßbaren Drehmomentbereich vergrößern und hat eine hervorragende Haltbarkeit. Zusätzlich verwendet der Drehmomentsensor gemäß der zweiten Ausführungsform keinen Kleber, weshalb er gegen Feuchtigkeit sehr widerstandsfähig ist. Weiterhin ist das Drehmoment-Übertragungselement 2f mittels eines Schrumpfsitzes an der Welle 1 befestigt, so daß die Welle 1 einfacher herzustellen ist als die Keilwelle, die bei der ersten Ausführungsform eingesetzt wird.
Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist das Bereichsvergrößerungselement aus 48% Ni-Fe-Stahl hergestellt, der die magnetostriktiven Eigenschaften aufweist. Dies ist jedoch nicht beschränkend sondern nur beschreibend. Mögliche Materialien für das Bereichsvergrößerungselement können eine magnetische Legierung umfassen, die magnetostriktive Eigenschaften aufweist, wie etwa Si-Fe-Stahl.
Die Figur 15 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Bereichsvergrößerungselements eines Drehmomentsensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bereichsvergrößerungselement umfaßt ein Drehmoment-Übertragungselement 2f und ein Verbindungselement 3g, die identisch zu den Teilen sind, die beim oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt sind. Eine Welle 1 umfaßt einen Abschnitt 1b mit großem Durchmesser, weiche mittels Spielsitz mit dem Drehmoment- Übertragungselement 2f verbunden ist. Das Drehmoment- Übertragungselement 2f ist durch Schweißen mit dem Abschnitt 1b mit großem Durchmesser der Welle 1 an zwei länglichen Abschnitten 2h verbunden, so daß durch und zwischen dem Drehmoment- Übertragungselement 2f und der Welle 1 ein innerer Verbindungsabschnitt ausgebildet ist, der eine Breite 2i aufweist. Vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit ist es vorzuziehen, daß das Schweißen über den gesamten Umfang des Drehmoment- Übertragungselements 2f kontinuierlich ausgeführt wird. Das Drehmoment-Übertragungselement 2f und der Abschnitt 1b mit großem Durchmesser der Welle 1 können auch an einer Mehrzahl von Abschnitten verschweißt sein, die am Umfang mit Abständen verteilt sind. Das Verbindungselement 3g ist aus einem magnetostriktiven Material hergestellt und hat auf dem Drehmoment- Übertragungselement 2f einen Spielsitz. Das Verbindungselement 3g weist an seinen gegenüberliegenden Enden zwei Schweißabschnitte 3j, 3j auf, die mittels einer Verschweißung mit dem Drehmoment-Übertragungselement 2f verbunden sind, um so zwei äußere Verbindungsabschnitte zu bilden, die in der Längsrichtung der Welle 1 durch einen Abstand 2j beabstandet sind.
Wie es in der Figur 15 gezeigt ist, sind die gegenüberliegenden Enden des inneren Verbindungsabschnitts 2h innerhalb der Breite 2j der äußeren Verbindungsabschnitte angeordnet. Da Spannungen, die im Verbindungselement 3g erzeugt werden, mit einem Anstieg im Verhältnis der Breite 2j des äußeren Verbindungsabschnitts zu der Breite 2i des inneren Verbindungsabschnitts, sich verringern, wird der meßbare Drehmomentbereich des Drehmomentsensors vergrößert. Das Ausmaß der Vergrößerung des meßbaren Drehmomentbereichs kann justiert werden, indem die Position der Schweißabschnitte 2h verändert wird.
Die Figur 16 zeigt ein Bereichsvergrößerungselement eines Drehmomentsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Figur 16 sind die Teile, die identisch zu den Teilen sind (oder ihnen entsprechen), die bei der dritten Ausführungsform nach der Figur 15 vorhanden sind, durch identische oder entsprechende Bezugszeichen bezeichnet und eine weitere Beschreibung dieser Teile kann daher weggelassen werden.
Das Bereichsvergrößerungselement umfaßt ein röhrenförmiges Drehmoment-Übertragungselement 2f, welches mittels Schrumpfsitz mit einem Abschnitt 1b mit großem Durchmesser der Welle 1 verbunden ist, um einen inneren Verbindungsabschnitt auszubilden, der eine Breite 2i aufweist. Das Drehmoment-Übertragungselement 2f steht über ein rechtes Ende des Abschnittes 1b mit großem Durchmesser über. Ein röhrenförmiges Verbindungselement 3g des Bereichsvergrößerungselements ist mittels Spielsitz über das Drehmoment-Übertragungselement 2f geschoben und an seinen entgegengesetzten Enden 3j und 3j mit dem Drehmoment- Übertragungselement 2f verschweißt, um zwei äußere Verbindungsabschnitte auszubilden. Die äußeren Verbindungsabschnitte weisen eine Breite von 2j auf. In der Längsrichtung der Welle 1 betrachtet, ist nur eines der entgegengesetzten Enden des inneren Verbindungsabschnitts innerhalb der Breite 2j der äußeren Verbindungsabschnitte angeordnet. Mit dieser Konstruktion verringern sich Spannungen, die in dem Verbindungselement 3g durch ein Drehmoment erzeugt werden, mit einem Anstieg im Verhältnis der Breite des äußeren Verbindungsabschnitts 2j zu der Breite 2k eines Teils des inneren Verbindungsabschnitts. Da 2j sehr viel größer ist als 2k, weist der Drehmomentsensor einen vergrößerten meßbaren Drehmomentbereich auf.
Im Lichte der oben erwähnten Lehre sind offensichtlich verschiedene kleinere Änderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist deshalb so zu verstehen, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der zugehörigen Ansprüche anders ausgeführt werden kann als spezifisch beschrieben.

Claims

1. Drehmomentsensor mit:

einer Welle (1) zur Übertragung eines Drehmomentes, welches darauf einwirkt;

einem röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselement (2; 2f), welches an der Welle (1) entlang zumindest eines Teils seiner gesamten Länge befestigt ist, um so einen inneren Verbindungsabschnitt (1a, 2a; 1b; 1b, 2h) zwischen der Welle (1) und dem Drehmoment-Übertragungselement (2; 2f) auszubilden, wobei sich der innere Verbindungsabschnitt (1a, 2a; 1b) in einer Längsrichtung der Welle (1) erstreckt;

einem röhrenförmigen Verbindungselement (3; 3g), welches über dem Drehmoment-Übertragungselement (2; 2f) eingepaßt ist und welches zwei in Längsrichtung beabstandete Abschnitte (3b; 3i; 3j) aufweist, die fest mit dem Drehmoment-Übertragungselement verbunden sind, um zwei äußere Verbindungsabschnitte (2b, 3b; 2g, 3i; 3j) zwischen dem Drehmoment-Übertragungselement (2; 2f) und dem Verbindungselement (3; 3g) auszubilden;

wobei das Drehmoment-Übertragungselement (2; 2f) und das Verbindungselement (3; 3g) zusammen ein Bereichsvergrößerungselement bilden, wobei der innere Verbindungsabschnitt (1a, 2a; 1b; 1b, 2h) entlang der Längsrichtung der Welle (1) entgegengesetzte Enden aufweist, wobei zumindest eines dieser entgegengesetzten Enden des inneren Verbindungsabschnitts (1a, 2a; 1b; 1b, 2h) zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten (2b, 3b; 2g, 3i; 3j) in der Längsrichtung der Welle (1) angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des röhrenförmigen Verbindungselement (3; 3g) aus einer magnetischen Legierung besteht, die magnetostriktive Eigenschaften aufweist; und mit

Mitteln (5) zur Erfassung einer Änderung der magnetischen Permiabilität der magnetostriktiven magnetischen Legierung, um das Drehmoment zu bestimmen.

2. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei das Drehmoment- Übertragungselement (2; 2f) einstückig mit der Welle (1) ausgebildet ist.

3. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei die Welle (1) eine Keilwelle ist, die auf ihrer äußeren Umfangsfläche eine Mehrzahl von Keilen (1a) aufweist, wobei das Drehmoment- Übertragungselement (2) eine Vielzahl von Keilen (2a) aufweist, die an der inneren Umfangsfläche entlang dem Teil der gesamten Länge des Drehmoment-Übertragungselements (2) ausgebildet sind, wobei die Keile (1a) der Welle (1) und die Keile (2a) des Drehmoment-Übertragungselements (2) fest ineinander eingreifen, um den inneren Verbindungsabschnitt auszubilden, wobei das röhrenförmige Verbindungselement (3) eine Länge (3d) aufweist, die gleich der Länge (2d) des röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselements (2) ist sowie es an seinen entgegengesetzten Enden (3b) an dem röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselement (2) angeschweißt ist, um die zwei äußeren Verbindungsabschnitte (2b, 3b) auszubilden.

4. Drehmomentsensor nach Anspruch 3, wobei die entgegengesetzten Enden des inneren Verbindungsabschnitts (1a, 2a) zwischen den äußeren Verbindungsabschnitten (2b, 3b) in der Längsrichtung der Welle (1) angeordnet sind.

5. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei die Welle (1) einen Abschnitt (1b) mit großem Durchmesser aufweist, der eine Länge (1c) aufweist, die kürzer ist als die Länge (2d) des Drehmoment-Übertragungselements (2f), wobei das Drehmoment- Übertragungselement (2f) durch einen Schrumpfsitz an dem Abschnitt (1b) mit großem Durchmesser der Welle (1) befestigt ist, wobei das röhrenförmige Verbindungselement (3g) eine Länge aufweist, die gleich der Länge (2d) des röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselements (2f) ist sowie es an seinen entgegengesetzten Enden (3i) an dem röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselement (2f) angeschweißt ist, um die beiden äußeren Verbindungsabschnitte (2g, 3i) auszubilden.

6. Drehmomentsensor nach Anspruch 5, wobei die entgegengesetzten Enden des inneren Verbindungsabschnitts (1b) zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten (2g, 3i) in der Längsrichtung der Welle (1) angeordnet sind.

7. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei die Welle (1) einen Abschnitt (1b) mit großem Durchmesser aufweist, der eine Länge hat, die gleich der Länge (2j) des röhrenförmigen Drehmoment- Übertragungselements (2f) ist, wobei das Drehmoment- Übertragungselement (2f) einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als der Durchmesser des Abschnittes (1b) mit großem Durchmesser der Welle (1) sowie durch Schweißen mit dem Abschnitt (1b) mit großem Durchmesser verbunden ist, und zwar an zwei Abschnitten (2h), die in Längsrichtung mit einem Abstand (2i) beabstandet sind, der kleiner ist als die Länge (2j) des Abschnittes (1b) mit großem Durchmesser, wobei das röhrenförmige Verbindungselement (3g) eine Länge aufweist, die gleich der Länge (2d) des röhrenförmigen Drehmoment- Übertragungselements (2f) ist sowie es an seinen entgegengesetzten Enden mit dem röhrenförmigen Drehmoment- Übertragungselement (2f) verschweißt ist, um die beiden äußeren Verbindungsabschnitte (3j) auszubilden.

8. Drehmomentsensor nach Anspruch 5, wobei die zwei in Längsrichtung beabstandeten Abschnitte (2h) des Drehmoment- Übertragungselements (2f) zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten (3j) in der Längsrichtung der Welle (1) angeordnet sind.

9. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, wobei die Welle (1) einen Abschnitt (1b) mit großem Durchmesser aufweist, der eine Länge hat, die kleiner ist als die Länge des röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselements (2f), wobei das Drehmoment-Übertragungselement (2f) mit einem Schrumpfsitz an dem Abschnitt (1b) mit großem Durchmesser der Welle (1) befestigt ist, wobei das röhrenförmige Verbindungselement (3g) eine Länge (2j) aufweist, die kleiner ist als die Länge des röhrenförmigen Drehmoment- Übertragungselements (2f) sowie es an seinen entgegengesetzten Enden (3j) mit dem röhrenförmigen Drehmoment-Übertragungselement (2f) verschweißt ist, um die beiden äußeren Verbindungsabschnitte (3j) auszubilden, sowie ein Ende des Abschnittes (1b) mit großem Durchmesser der Welle (1) zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten (3j) in der Längsrichtung der Welle (1) angeordnet ist.

10. Drehmomentsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (3, 3g) einen röhrenförmigen magnetostriktiven magnetischen Legierungs-Film (4) umfaßt, der an einer äußeren Umfangsfläche des Verbindungselement (3) bondiert ist und der zwischen den beiden äußeren Verbindungsabschnitten (2b, 3b) angeordnet ist.

11. Drehmomentsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (3g) aus einer magnetostriktiven magnetischen Legierung besteht.