KR20130011920A - 회전각 및 토크 센서 - Google Patents

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KR20130011920A
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발레리 크리멘코
요한 야르스토페르
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보우린스, 인크.
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Abstract

회전각 및 토크 센서는 기어(6, 7)와 맞물리는 샤프트 부분(1, 2)과 회전하지 않도록 연결된 2개의 기어(4, 5)를 구비한다. 상기 기어들 중 하나(7)에는 단극 또는 다극 자석(12, 13)이 부착된다. 다른 기어(6)에는 자극의 수와 일치하는 자기 플럭스 가이드(17, 18)들이 부착되며 L 형상으로 구성된다. 플럭스 트랜스듀서(17, 18)들 중 하나의 레그는 다극 자석(12, 13) 방향으로 향하는 반면, 다른 레그들은 상기 기어(6)와 평행하게 연장하며, 실제 기어(6)의 일측에 하나 그리고 타측에 다른 하나가 있고 이들 레그는 상기 기어(6)에 위치된 제 2 센서(16)를 둘러싼다.

Description

회전각 및 토크 센서{ROTATION-ANGLE AND TORQUE SENSOR}
본 발명은 특허 청구범위 제1항의 전제부에 따른 회전각 및 토크 센서에 관한 것이다. 이러한 센서는 DE 198 34 322 A1에 알려져 있다.
본 발명의 바람직한 응용 분야는 조향 기어 샤프트의 회전각을 측정하는 것 뿐만 아니라 조향 기어 샤프트에 토크로 작용하는 힘이 가해지는 것인 모터 차량을 조향하는 분야이다. 이 토크는 조향 기어 샤프트의 2개의 부분 사이에 놓여있는 토션 바의 토크 각도로 측정될 수 있다. 토션 바의 다른 파라미터들이 이것과 함께 알려져 있다.
전술된 DE 198 34 322 A1은 회전가능한 샤프트의 토크 및 회전각을 동시에 측정하는 회전각 및 토크 센서를 개시한다. 2개의 샤프트 부분에는 제 1 및 제 2 기어가 배치되며, 이들은 할당된 샤프트 부분과 함께 회전한다. 제 1 기어는 자석을 가지는 제 3 기어와 맞물린다. 제 1 자기 센서가 이 자석에 할당된다. 다른 샤프트 부분의 제 2 기어가 제 4 및 제 5 기어와 맞물리며, 이들 기어에도 또한 자석과 자기 센서가 할당된다. 제 4 기어와 제 5 기어의 이(teeth)의 수는 적어도 1만큼 다르며, 이에 따라 알려진 방식으로 샤프트 부분의 절대값 회전 각도는 360°를 초과하는 회전 각도에 대해서도 결정될 수 있다. 제 3 기어와 제 4 기어의 이의 수는 서로 동일하며, 마찬가지로 제 1 기어와 제 2 기어의 이의 수도 그러하며, 이에 따라 토션 없이 회전하여 제 3 기어와 제 4 기어는 동기적으로 회전한다. 그러나, 토션이 발생하면, 제 1 및 제 2 샤프트 부분 사이에 트위스트 또는 토크 각도가 나타나고, 이에 따라 제 3 및 제 4 기어는 상이한 회전 설정값을 가지게 되고, 이는 제 3 기어와 제 4 기어에 할당된 자기 센서를 평가하는 것에 의해 결정될 수 있으며, 이때 차이 신호는 이들 2개의 센서의 출력 신호로부터 형성된다. 요약하면, 알려진 회전각 및 토션 센서는 5개의 기어, 3개의 자석 및 3개의 자기 센서를 구비한다.
회전각 및/또는 토크를 측정하는 이와 유사한 센서들이 또한 EP 1 426 750 A1 및 US 7,258,027 B2에 알려져 있으며, 여기서 기어, 자석 및 자기 센서들이 또한 사용된다.
전술된 센서에서, 문제가 되는 것은 자석의 역 스크리닝(reciprocal screening)이며 그 자기장은 할당된 자기 센서에만 영향을 미치고 자기 센서에 인접한 자석에는 영향을 미치지 않도록 허용된다. 이러한 센서는 소형화하는 경우, 문제가 발생할 수 있다. 또한, 자석의 물질 비용이 중요한 역할을 한다.
그러므로, 본 발명의 작업은 보다 비용 효율적으로 제조될 수 있는 보다 간섭이 없고 더 간단한 회전각 및 토크 각도를 생성하는 것이다.
본 문제는 특허 청구범위 제 1항에 언급된 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 실시예와 추가적인 형태는 종속항에 언급될 수 있다.
종래 기술에서와 같이 본 발명의 회전각 및 토크 센서는 5개의 기어와 3개의 센서를 사용하지만 자석은 2개만 사용한다. 이 2개의 자석 센서는 자석들 하나씩에 할당된다. 제 1 자기 센서는 대응하는 자석에 직접 할당되고 그 각도 설정을 검출한다. 본 발명은 서로 소정 간격으로 배열된 세그먼트를 가지는 적어도 2개의 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드들이 제 1 자석에 할당되게 준비한다. 이들 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드들의 자기장은, 자기장의 강도를 측정하며 바람직하게는 홀 센서인 제 2 자기 센서에 대응하는 수의 자기 플럭스 가이드에 의해 가이드된다.
이하에서, 본 발명은 첨부 도면과 연계하여 예시적인 실시예를 사용하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 위로부터 비스듬히 바라본, 본 발명에 따른 회전각 및 토크 센서의 개략 사시도.
도 2는 아래로부터 비슷듬히 바라본, 본 도 1의 회전각 및 토크 센서의 개략 사시도.
도 3은 도 1 및 도 2의 회전각 및 토크 센서의 단면도.
도 4는 도 3의 라인 A-A를 따른 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 대한 도 4와 유사한 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 대한 도 1과 유사한 도면.
도 7은 자기 플럭스 가이드의 배열을 명확히 하기 위해 기어를 제거한 도 6과 유사한 도면.
도 1 내지 도 3의 센서는, 예를 들어 모터 차량 조향 메커니즘의 조향 기어 샤프트인 제 1 샤프트 부분(1)과, 예를 들어 모터 차량 조향의 소위 피니언 샤프트인 제 2 샤프트 부분(2)을 구비하는 샤프트에 부착된다. 2개의 샤프트 부분(1, 2)은 토션 로드(torsion rod)(3)에 의해 서로 연결된다.
소정의 수(N1)의 이(teeth)를 가지는 제 1 기어(4)가 제 1 샤프트 부분(1)에 회전하지 않게 부착된다. 동일한 수(N1)의 이를 가지는 제 2 기어(5)는 제 2 샤프트 부분(2)에 연결된다. 제 1 기어(4)는 제 3 기어(6)에 맞물리고, 이 제 3 기어(6)는 기어 비(ratio)를 위하여 일반적으로 상기 이의 수(N1)보다 현저히 작은 제 2 수(N2)의 이를 구비한다. 제 2 기어(5)는 제 4 기어(7)와 맞물리며, 이 제 4 기어(7)는 제 3 기어(6)와 동일한 기어 모듈을 구비한다. 추가적으로, 제 2 기어(5)는 제 5 기어(8)와 맞물리며, 이 제 5 기어(8)의 이의 수(N3)는 상기 제 2 기어(5)의 이의 수(N1)보다 마찬가지로 상당히 더 작으나, 이 수(N3)는 상기 이의 수(N2)와 다르고 바람직하게는 실제 적어도 하나(1)의 이만큼 다르다.
제 4 기어(7)에는 제 1 자석(9)이 할당되며 이는 기어(7)와 함께 회전하며 대각선으로 자화된다.
제 5 기어(8)에는 제 2 자석(10)이 할당되며 이는 제 5 기어(8)와 회전하며 마찬가지로 대각선으로 자화된다.
제 1 자석(9)에는 제 1 센서(11)가 할당되며 이는 스트립 전도체 판(24)에 고정 배치되고 제 1 자석(9)의 회전 설정을 검출한다. 이것은 예를 들어 AMR 센서일 수 있다.
제 1 센서(11)는 제 2 샤프트 부분(2) 쪽을 향하는 제 4 기어(7)의 측에 배치된다. 제 1 샤프트 부분(1)을 향하는 제 4 기어(7)의 측에는, 적어도 2개의 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)들이 배치되고, 이는 제 1 자석(9)과 자기적으로 연결된다. 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드들 사이에는 간격(14)이 존재하고 이는 에러 갭을 형성한다. 강자성 물질로 만들어진 2개의 자기 가이드(12, 13)들이 제 4 기어(7)에 회전하지 않게 연결되며 평판 디스크로 구성된다. 자기 가이드(12)는 제 1 자성 방향(예를 들어, 남극)으로 제 1 자석(9)에 의해 자화되는 반면, 다른 자기 가이드(13)는 반대 방향으로 자화된다(예를 들어, 북극). 따라서, 2개의 자기 가이드(12, 13)들 사이의 간격(14)은 에어 갭을 형성한다.
제 4 기어(7)는 물론 비자성 물질로 만들어진다.
제 3 기어(6)와 제 4 기어(7)는 샤프트의 회전축에 평행하게 놓여있는 공통 회전 축(15)에 대해 회전할 수 있다.
제 2 자기 센서(16)는 제 3 기어(6)의 중심 개구(20)에 놓인다. 추가적으로, 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)들의 수와 일치하는 복수의 자기 플럭스 가이드(17, 18)들이 제 3 기어(6)에 부착된다. 도 3의 단면도에서, 자기 플럭스 가이드(17, 18)들은 본질적으로 L 형상이며, 각 경우에 하나의 레그(leg)는 원형 세그먼트 형상의 자기 플럭스 가이드(12, 13)들 방향으로 돌출하되, 약간의 간격(19)을 두고 종료하며, 이 간격(19)은 에어 갭을 형성한다. 자기 플럭스 가이드(17, 18)들의 다른 레그는 제 3 기어(6)의 평면에 평행하게 연장하며, 이들 수평 레그들 중 하나는 제 3 기어(6)의 하나의 측에서 연장하며, 이들 평행한 레그들 중 다른 것은 제 3 기어(6)의 다른 측에서 연장한다. 따라서, 제 2 센서(16)는 자기 플럭스 가이드(17, 18)들의 2개의 수평 레그들 사이에 놓이고, 이를 위해 제 3 기어(6)는 리세스(20)를 구비한다. 제 2 자기 센서(16)는 고정 스트립 전도체 판(22)에 부착된 핀(21)에 의해 유지된다. 핀(21)은 자기 플럭스 가이드(17)의 수평 레그에 있는 개구(23)를 통해 돌출하며, 전기 전도체들이 또한 이 핀을 통해 제 2 자기 센서(16)로 가이드된다.
핀(21) 대신에 또한 단지 전기 전도체들이 충분한 기계적 강도를 가지고 있다면 이들 전기 전도체들이 제 2 자기 센서(16)를 지지하기 위해 사용될 수 있다.
한편으로는 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)와 다른 한편으로 자기 플럭스 가이드(17, 18)들은, 자기 가이드(12, 13)로 향하는 플럭스 가이드(17, 18)들의 레그들이 2개의 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)들 사이의 간격(14) 바로 위에서 0의 토션 각도를 한정하는 중립 설정에 있도록 배치된다. 따라서, 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)들의 자극들 사이의 자기 회로가 플럭스 가이드(17, 18)의 전술된 레그들과, 제 2 센서(16)가 배치되는 갭을 통해 연장하여, 플럭스 가이드(17, 18)들의 수평 레그들 사이에 자기장이 나타나지 않고, 제 2 센서(16)가 여전히 출력 신호를 생성하지 않게 된다. 토션 각도가 2개의 샤프트 세그먼트(1, 2)들 사이에 나타난다면, 제 3 및 제 4 기어(6, 7)들이 서로 다르게 트위스트되며, 이에 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)에서 돌출하는 플럭스 가이드(17, 18)의 레그들이 간격(14)으로 형성된 에어 갭을 통해 그리고 플럭스 가이드(17, 18)를 통해 트위스트되어, 자기장이 제 2 센서(16)로 향하게 되며, 이에 토션 각도를 측정하는 척도를 나타내는 자기장의 강도에 비례하는 출력 신호를 전달한다.
제 2 자석(10)에 할당된 제 3 센서(25)는 제 1 센서(11)와 유사하게 설계되고 고정 스트립 전도체 판(24) 상에 부착되며, 제 1 센서(11)와 제 3 센서(25)는 공통 스트립 전도체 판(24)에 부착될 수 있다. 제 4 및 제 5 기어(7, 8)는 바람직하게는 적어도 1만큼 다른 수(N2, N3)의 이를 구비하므로, 알려진 방식으로 360°를 초과하는 각도 범위도 제 2 샤프트 부분(2)의 회전각에 대해 검출될 수 있다.
토션 각도를 측정하는 제 2 센서(16)의 감도는 실질적으로 N1:N2의 기어 비에 좌우된다. 기어 비가 크면 클수록, 토션 각도가 존재하는 경우 서로에 대해 2개의 기어(6, 7)의 상대적인 트위스트가 더 커진다.
그러나, 높은 기어 비는 매우 작은 직경을 수반하고 이에 제 3 및 제 4 기어(6, 7)의 작은 개수의 이를 수반한다. 이들 기어(6, 7)들이 실제 플라스틱으로 만들어지기 때문에, 이(teeth)의 수는 샤프트 부분(1, 2)이 빠르게 회전하는 경우 마찰에 의해 고열이 발생하여 기어에 마모가 더 커지는 것으로 인해 원하는 것만큼 작게 만들어질 수 없다.
그럼에도 불구하고, 토션 각도에 대해 더 높은 측정 감도와 더 높은 분해능(resolving power)을 얻기 위해, 도 5 내지 도 7에 따른 본 발명의 다른 실시예는 축방향으로 자화된 다극 자석과 더 많은 수의 자기 플럭스 가이드를 사용하도록 준비한다.
도 6의 예시적인 실시예에서, 제 4 기어(7)에는 6개의 원형 세그먼트 형상의 자기 세그먼트(26, 27, 28, 29, 30, 31)를 구비하는 다극 자석이 배치되며, 이는 북극과 남극 방향으로 교대로 자화된다. 원형 세그먼트 형상의 자기 세그먼트의 수에 대응하여, 대응하는 많은 자기 플럭스 가이드(32, 33, 34, 35, 36, 37)들이 제공되며, 플럭스 가이드(32, 34, 36)들이 서로 연결되고, 수평 레그들이 제 3 기어(6)의 일측에서 연장하며, 다른 플럭스 가이드(33, 35, 37)들이 서로 연결되며 제 3 기어(6)의 다른 측에 있는 수평 레그들과 연장한다. 이 배열에 따라, 제 3 및 제 4 기어(6, 7)들 사이의 상대적인 회전 각도가 작으면 작을수록 제 2 센서(16)에서의 자기장이 더 크게 변하여 토션 각도를 측정하는 분해능이 더 개선된다.
이 예시적인 실시예에서, 일 변형에 따라, 제 1 자석(9)은 도 1 및 도 3의 예시적인 실시예에서와 같이 대각선으로 자화된 2극 자석으로 제공될 수 있는데, 여기서 제 4 기어(7)의 일측에 있는 제 1 자석(9)과 제 4 기어(7)의 타측에 있는 다극 자석은 제 1 자석(9)이 제 1 예시적인 실시예와 동일한 기능을 가지도록 자기 스크린 판(39)에 의해 서로 분리되어 있다. 하나의 대안에 따라, 제 1 자석(9)은 또한 2극 자석의 대응하는 자기장 효과를 제 1 자기 센서(11)로 전달하기 위해 제 4 기어(7)를 통해 그리고 자기 스크린 판(39)에 있는 개구를 통해 다극 자석의 북극과 남극을 통해 연장하는 자기 케이블로 교체될 수 있다.
또한, 다극 자석을 사용하는 것은, 토크가 나타날 때 제 2 센서(16)에 작용하는 결과적인 자기장 강도가 도 1 내지 도 3의 예시적인 실시예의 2극 자석(9)이 사용되는 경우보다 더 강하다는 점에서 잇점을 가지고 있다.
완전함을 위하여, 모든 기어(4 내지 8)들은 플라스틱과 같은 비자성 물질로 만들어진다는 것을 다시 언급한다. 기어(6, 7, 8)는 DE 199 62 241 A1에서 기술된 바와 같이 알려진 설계의 장력 프레임에 유지된다.

Claims (9)

  1. 회전각 및 토크 센서로서,
    토션 로드(3)가 그 사이에 배치된 2개의 샤프트 부분과,
    제 1 샤프트 부분(1)과 토크 없이 연결된 제 1 기어(4)와,
    제 2 샤프트 부분(2)과 토크 없이 연결된 제 2 기어(5)와,
    상기 제 1 기어(4)와 맞물리는 제 3 기어(6)와,
    상기 제 2 기어(5)와 맞물리는 제 4 기어(7)와 제 5 기어(8)와,
    상기 제 4 기어(7)와 제 5 기어(8)에 할당된 2개의 자석(9, 10)과,
    상기 제 3, 제 4 및 제 5 기어(6, 7, 8)에 할당된 자기 센서(11, 16, 25)
    를 구비하며,
    상기 제 1 기어(4)와 제 2 기어(5)는 동일한 수(N1)의 이(teeth)를 구비하며, 상기 제 3 기어(6)와 제 4 기어(7)는 동일한 수(N2)의 이를 구비하며, 상기 수(N2)는 상기 제 1 기어(4)와 제 2 기어(4, 5)의 이의 수(N1)보다 더 작으며,
    상기 제 5 기어(8)는 상기 제 4 기어(7)의 수(N2)보다 적어도 1만큼 다른 수(N3)의 이를 구비하는, 회전각 및 토션 센서에 있어서,
    상기 제 4 기어(7)에는 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)들이 부착되고, 상기 제 3 기어(6)에는 자기 플럭스 가이드(17, 18)들이 부착되며, 그 단부는 상기 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)들에 간격(19)을 배치되고, 상기 자기 가이드(17, 18)의 레그들은 상기 제 3 기어(6)에 할당된 자기 센서(16)의 양측에 위치되는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 원형 세그먼트 형상의 자기 가이드(12, 13)는 이들 사이에 에어 갭을 형성하는 간격(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기 플럭스 가이드(17, 18)는 상기 제 3 기어(6)를 향하는 상기 제 4 기어(7)의 측에 위치하며, 상기 제 1 센서(11)는 이들과 대향하는 상기 제 4 기어(7)의 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 플럭스 가이드(17, 18)는 상기 제 3 기어(6)와 평행하게 연장하며 레그와 상기 제 3 기어(6)와 수직한 레그를 구비하는 L 형상의 단면을 구비하고, 상기 평행하게 연장하는 레그들 중 하나는 상기 제 3 기어(6)의 일 측에서 연장하며, 다른 플럭스 가이드의 하나의 평행하게 연장하는 레그는 상기 제 3 기어(6)의 타측에서 연장하며, 상기 제 2 센서(16)는 이들 평행한 레그들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 센서(16)는 상기 제 3 기어(6)의 개구(20)에 배치되며, 상기 제 3 기어(6)와 평행하게 연장하는 레그들 중 하나에 있는 개구(23)를 통해 돌출하는 핀(23) 및/또는 전기 전도체를 통해 고정 스트립 전도체 판(22)에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 센서(11)는 AMR 센서이고, 상기 제 2 센서(16)는 홀 센서인 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 원형의 세그먼트 형상의 자기 가이드는 북극과 남극 방향으로 교대로 자화된 다수의 자기 세그먼트(26, 27, 28, 29, 30, 31)를 구비하는 다극 자석으로 형성되고,, 2개의 그룹의 자기 플럭스 가이드(32, 33, 34, 35, 36, 37)들이 제공되며, 제 1 그룹(32, 34, 36)은 상기 제 3 기어(6)의 일측에 수평 레그를 구비하며, 다른 그룹(33, 35, 37)은 상기 제 3 기어(6)의 타측에 놓인 수평 레그를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 다극 자석은 상기 제 1 센서(11)와 대향하는 자기 스크린 판(39)에 의해 자기적으로 스크리닝되는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 다극 자석의 북극(27)과 남극(30)은 상기 제 1 센서(11)의 방향으로 상기 제 4 기어(7)와 상기 자기 스크린 판(39)을 통해 연장하는 자기 전도체(40)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 회전각 및 토크 센서.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6373962B2 (ja) 2013-03-13 2018-08-15 ティアックス エルエルシーＴｉａｘ Ｌｌｃ トルクセンサ
CN103528601A (zh) * 2013-09-30 2014-01-22 华东师范大学 一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器
US10800452B2 (en) 2016-03-04 2020-10-13 Thyssenkrupp Ag Ripple minimization by proper AS/TS magnet arrangement in electric power assisted steering apparatus
CN105823412B (zh) * 2016-03-10 2018-10-26 青岛三祥高科汽车电子有限公司 非接触式转角传感器
EP3449218B8 (en) * 2016-04-29 2020-10-28 thyssenkrupp AG Optical rotary angle sensor for an electric power assisted steering system of a motor vehicle
EP3354860B1 (en) 2017-01-30 2020-05-06 Ge Avio S.r.l. Magnetic torque metering system
JP7005341B2 (ja) 2017-12-27 2022-01-21 株式会社Soken トルク検出装置
DE102018132097B4 (de) * 2018-12-13 2020-11-26 Thyssenkrupp Ag Sensoreinheit mit wenigstens einem aus einer Leiterplatte gebildeten Zahnrad
JP7287375B2 (ja) * 2020-10-23 2023-06-06 Tdk株式会社 磁気センサアセンブリとこれを備えたカメラモジュール

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126663A (en) * 1990-03-01 1992-06-30 Mitsubishi Denki K.K. Hall effect sensor with a protective support device
JP2002522760A (ja) * 1998-08-07 2002-07-23 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 回転角及び／又はトルクの検出のためのセンサ装置
JP2003030187A (ja) * 2001-07-18 2003-01-31 Nec Corp 自動通訳システム、会話学習装置、自動通訳装置及びその方法並びにそのプログラム
JP2003149062A (ja) * 2001-05-18 2003-05-21 Denso Corp トルクセンサ及びこのトルクセンサを具備する電動パワーステアリング装置
DE19834322B4 (de) * 1998-07-30 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des auf eine Welle wirkenden Drehmoments

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3587674B2 (ja) * 1998-01-07 2004-11-10 アルプス電気株式会社 回転角度センサ、この回転角度センサを用いたトルクセンサ、このトルクセンサを用いた電動パワーステアリング装置
JPH11318054A (ja) * 1998-05-06 1999-11-16 Saiekkusu Kk 手動蓄電機
DE19962241A1 (de) 1999-12-22 2001-07-12 Ruf Electronics Gmbh Positionssensor
ITPD20010066U1 (it) * 2001-08-01 2003-02-01 Finvetro Spa Gruppo di azionamento per tende a veneziana o simili all'interno di vetrocamere
JP2004020370A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd トルク検出装置
JP4474872B2 (ja) * 2003-09-02 2010-06-09 パナソニック株式会社 絶対回転角およびトルク検出装置
JP4224382B2 (ja) * 2003-11-18 2009-02-12 株式会社日立製作所 回転位置センサ及び内燃機関の電子制御式スロットル装置
DE102006018627A1 (de) * 2006-04-21 2007-10-25 Siemens Ag Magnetischer Drehwinkelgeber
JP2010002297A (ja) * 2008-06-20 2010-01-07 Nippon Soken Inc 車両用操舵角検出装置
KR101205685B1 (ko) * 2008-07-23 2012-11-27 주식회사 만도 조향각 센서 및 이를 구비한 차량 시스템
EP2180296A1 (de) * 2008-10-21 2010-04-28 Hella KG Hueck & Co. Drehwinkelbestimmungsvorrichtung, insbesondere für die Lenkungswelle eines Kraftfahrzeugs
JP2011099727A (ja) * 2009-11-05 2011-05-19 Panasonic Corp 回転角度検出装置及びこれを用いた回転角度・トルク検出装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126663A (en) * 1990-03-01 1992-06-30 Mitsubishi Denki K.K. Hall effect sensor with a protective support device
DE19834322B4 (de) * 1998-07-30 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des auf eine Welle wirkenden Drehmoments
JP2002522760A (ja) * 1998-08-07 2002-07-23 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 回転角及び／又はトルクの検出のためのセンサ装置
JP2003149062A (ja) * 2001-05-18 2003-05-21 Denso Corp トルクセンサ及びこのトルクセンサを具備する電動パワーステアリング装置
JP2003030187A (ja) * 2001-07-18 2003-01-31 Nec Corp 自動通訳システム、会話学習装置、自動通訳装置及びその方法並びにそのプログラム

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Publication number Publication date
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