WO2017182178A1 - Verfahren zum vormontieren einer messanordnung, messanordnung, kurbeltrieb und fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum vormontieren einer messanordnung, messanordnung, kurbeltrieb und fahrzeug Download PDF

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WO2017182178A1
WO2017182178A1 PCT/EP2017/054273 EP2017054273W WO2017182178A1 WO 2017182178 A1 WO2017182178 A1 WO 2017182178A1 EP 2017054273 W EP2017054273 W EP 2017054273W WO 2017182178 A1 WO2017182178 A1 WO 2017182178A1
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shaft
sensor
sensor device
sensor holder
measuring
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PCT/EP2017/054273
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English (en)
French (fr)
Inventor
Egon Konnerth
Julian Binder
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means

Definitions

  • the present invention relates to a method for pre-assembling a
  • the present invention relates in particular to a method for preassembling a measuring arrangement for measuring the torque on a shaft and in particular of the torsional moment of the shaft, a measuring arrangement which is designed for such a measurement, a crank mechanism for a with
  • Muscle force and / or engine power operable vehicle in particular for an electric bicycle, pedelec, eBike or the like, as well as an operable with muscle power and / or engine power vehicle, in particular an electric bicycle, pedelec, eBike or the like.
  • measuring arrangements are used to control the drive, which allow the determination of a torque acting on a shaft.
  • the so-called magnetostrictive effect is utilized, which consists in that mechanical stresses lead to a change in the magnetic properties of a crankshaft or a shaft in general, and vice versa.
  • active magnetic fields can be applied to a shaft and the magnetic response of the shaft can be determined as a function of the torque load.
  • a measuring arrangement is formed from a sensor and a sensor holder. These components are firmly connected and in a specific position and orientation to each other and to a Crankshaft or to a related to the crankshaft
  • the geometry of the array of sensor, sensor holder and crankshaft or torsion sleeve to be measured is subjected to variations, in particular with regard to the gap or air gap between the sensor assembly and object to be measured, which lead to a reduction in the measurement quality of the measuring device can.
  • the inventive method for pre-assembly of a measuring arrangement with the features of independent claim 1 has the advantage that the geometry between the sensor, sensor holder and shaft to be measured and in particular the air gap or distance between bearings and a sensor head in a well-defined manner and with less Scattering during pre-assembly can be adjusted.
  • This is inventively achieved with the features of independent claim 1, characterized in that a method is provided for preassembling a
  • Measuring arrangement which is formed or is used to measure the
  • the measuring arrangement is or will be equipped with a sensor device for
  • the method comprises the steps: (A) attachment or introduction of the sensor device to or into the sensor holder, (B) attachment or introduction of a reference shaft to or in the sensor holder, (C) applying the arrangement with sensor holder, sensor device and Reference wave with a magnetic
  • Sensor device and by impressing a magnetic alignment field
  • all of the components may be positioned and oriented in their geometric relationship with each other to effect fixation of the sensor device and sensor holder with respect to each other and with respect to the reference shaft, after adopting the proper orientation and position. After removal of the reference shaft, if appropriate, the fixed arrangement of sensor device and sensor holder is available as precursor
  • the accuracy of the method for preassembling a measuring arrangement can be increased by using a reference wave which is similar or corresponds to a shaft associated with the measuring arrangement and to be measured in terms of shape, size, material, structure, surface condition and the like.
  • Reference wave may be omitted if necessary.
  • Positive locking element an adhesive or their combination is used.
  • a particularly high degree of protection for the sensor device to be fixed arises when, in connection with the step (D) of fixing the sensor device, it is cast on the sensor holder with a casting material as fixing agent and / or poured into the sensor holder.
  • the sensor device, before the step (D) of fixing the sensor device under the influence of the alignment field, the sensor holder and / or the reference shaft are aligned with respect to each other.
  • the reproducibility of the method according to the invention can be increased if, according to another preferred embodiment of the method - in particular for alignment - between the sensor device, the
  • Reference shaft and / or the sensor holder one or more spacer elements - at least temporarily - be conceited.
  • all spacer elements are suitable for setting up the geometry of sensor device and sensor holder with respect to each other and with respect to a shaft or reference shaft to be measured, which determines the reliability and the constancy of the geometric arrangement and
  • a film or a sleeve, in particular a flanged bush is used as a spacer element.
  • the reference shaft, the sensor holder and / or the sensor device are acted upon by coupling with the magnetic flux of a permanent magnet device and / or a solenoid device with the magnetic alignment field.
  • the present invention relates to a measuring arrangement which for measuring the torque on a shaft and in particular the
  • Torsionsmomentes the wave is formed according to the inventive method.
  • a crank mechanism for a vehicle operable with muscle power and / or engine power in particular for an electric bicycle, eBike, pedelec or the like, provided with a shaft which is adapted for receiving and rotationally fixed coupling with at least one crank for torque transmission, and with a
  • Measuring arrangement according to the invention for measuring the torque on the shaft and in particular of the torsional moment of the shaft.
  • the subject of the present invention is a vehicle operable with muscle power and / or engine power, in particular an electric bicycle, eBike, pedelec or the like.
  • the vehicle according to the invention comprises a crank mechanism according to the invention, an electric drive, which
  • control unit which is set up to control the electric drive.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an example of a vehicle in the manner of an electric bicycle, in which a first embodiment of the invention is realized.
  • FIGS. 2 and 3 show a longitudinal section and a perspective view, respectively
  • Cross-sectional view of details of a crankcase of a vehicle, in which a measuring arrangement mounted according to the invention can be provided. shows a partially sectioned and perspective view of a measuring arrangement aligned with respect to a reference wave or to
  • Figures 5 and 6 show two intermediate states when mounting a
  • Figures 7 to 10 show in perspective and partially sectioned view of various details of the orientation of a measuring arrangement according to the invention on a reference shaft or a crankshaft.
  • Figures 1 1 and 12 show a perspective view and a plan view, respectively
  • Embodiment of the measuring arrangement according to the invention and the method according to the invention for pre-assembly can be used.
  • the vehicle 1 includes, for example as a electric bicycle, a frame 12 on which a front wheel 9-1, a rear wheel 9-2 and a crank mechanism 2 with two cranks 7, 8 with pedals 7-1 and 8-1 are arranged.
  • An electric drive 3 is integrated in the crank mechanism 2.
  • a gear shift can be arranged.
  • a drive torque which is provided by the driver and / or by the electric drive 3, is transmitted from a chainring 4 on the crank drive 2 via a chain 5 to a pinion 6.
  • a control unit 10 is further arranged, which is connected to the electric drive 3.
  • battery 1 1 is also formed, which serves to power the electric drive 3.
  • crank bearing 15 Integrated in the frame 12 is also a crank bearing 15, which also as
  • Bottom bracket or bottom bracket is called and which has a crankcase 60, in the interior 60i of an embodiment of the inventively mounted measuring assembly 100 is formed.
  • the electric drive 3 and the crank drive 2 together form the drive 80 of the vehicle 1.
  • a measuring arrangement 100 is used, which is not shown in FIG. 1 and whose measured values are connected to the
  • Control unit 10 can be transmitted. On the basis of a
  • Evaluation of the measured values acquired by the measuring arrangement 100 can be a
  • Figures 2 and 3 show in the form of a sectional side view and a sectional perspective view with axial section details of a
  • the measuring arrangement 100 is disposed inside 60i of a crankcase 60, in which case, for example, a torsion element 18 is formed as a torsion sleeve and connected via first and second teeth 81 and 82 with the crankshaft 15 for torque introduction and with a transmission element for the torque output is. On the torsion element 18 can via the coupling The magnetic and mechanical properties measured values for torsional or Torsionsmomentbeées be tapped.
  • Such a transmission element may e.g. include a freewheel so that only torsional moments acting in one direction on the torsion shaft as a torsion 18.
  • a gear stage could be provided which the electric motor 3 of an electric bicycle as a vehicle 1 in power transmission, for. einbindet on a chainring as the output element 4.
  • a gap 50 of width d is provided which is constant in its width d temporally constant by the pre-assembly according to the invention and possibly by means of a spacer element 16 used during pre-assembly and / or - compared to a corresponding arrangement without Pre-assembly according to the invention - is designed or will be particularly low.
  • the torsion element 18 is on first and second teeth 81 and 82 with an output element on the one hand and the crankshaft 15 on the other
  • Torsion element 18 In the case illustrated in FIGS. 2 and 3, the torque-measuring or torsional moment acting on the torsion element 18 is determined by the inventively constructed and preassembled measuring arrangement 100
  • FIG. 4 shows a perspective and partially sectioned side view of a measuring arrangement 100 according to the invention in the process of the invention
  • the measuring arrangement 100 is in the illustration of FIG 4 at a
  • the measuring arrangement 100 consists of the
  • the Sensor device 30 is positioned.
  • the sensor device 30 is in the Embodiment according to Figure 4 from a pathogen 32, which also as
  • Exciter coil can be designated, and one or more sensors 31, which may also be referred to as sensor coils.
  • the exciter 32 and the sensors 31 are arranged on a carrier 35, for example in the form of a circuit board, which in turn rests in the region of the seat 21 in the interior 20i of the sensor holder 20.
  • a spacer 16 in the form of a spacer film 16-1 to the gap 50th between the ends of the exciter 32 and the sensors 31 on the one hand and the portion 17a of the outer peripheral surface 17 of the reference shaft 15 'on the other hand define and adjust when the arrangement of sensor holder 20,
  • Alignment field 85 is applied.
  • the sensor holder 20 is for mounting in the crankcase 60 with a
  • Anti-rotation 70 formed in the form of one or more mounting holes, in which fasteners can intervene.
  • Figures 5 and 6 show in perspective and partially sectional view intermediate states, which in one embodiment of the
  • inventive method for pre-assembly of a measuring arrangement 100 can be achieved.
  • the sensor device 30 with the exciter 32 and the sensors 31 is located on the carrier 35 on a side of the sensor holder 20 facing away from the seat 21 of the sensor holder 20.
  • the sensor device 30 Via a movement in the direction of the arrow 25, the sensor device 30 is moved toward the carrier 21 with the carrier 35 in the direction of the seat 21 of the sensor holder 20 and brought into abutment there, as shown in FIG.
  • the transition to the state shown in Figure 6 is still a
  • Distance element 16 here in the form of a film 16-1, in the area of the seat 21st and remote from the carrier 35 end faces of the exciter 32 and the sensors 31 brought to bear.
  • Bearing device 40 for storing and holding the sensor holder 20 in the region of a shaft 15 or reference shaft 15 'shown.
  • the bearing and holding device 40 comprises an elastic element 41 with first ends 41 a and second ends 41 b, which are suitable to surround a shaft 15 or a reference shaft 15 'outside during assembly or pre-assembly of the measuring arrangement 100 and in doing so in the interior 20i the sensor holder 20 formed bearing surfaces 42 to support.
  • Figure 7 shows a perspective side view of a non-cut
  • the moment M shown in FIG. 7 runs along the axis of rotation Y of the shaft 15 or reference shaft 15 '.
  • Figure 8 shows a perspective and partially sectioned view similar to that of Figure 4, in which case additionally the gap 50 with the distance d, which can also be referred to as gap width, between the measuring arrangement 100 and in particular the sensor holder 20 and the exciter 32 and Sensors 31 on the one hand and the portion 17a of the outer peripheral surface 17 of the shaft 15 or reference shaft 15 'on the other hand is characterized.
  • the distance d in the region of the gap 50 is inventively, for example, by the
  • Distance element 16 here in the form of a film 16-1, for setting the corresponding distance d in the sense of a gap 50 to be formed between the peripheral surface 17 of the shaft 15 or reference shaft 15 'and the
  • Measuring arrangement 100 is used.
  • the force 86 mediated by the alignment field 85 between individual components may also be referred to as an alignment force.
  • FIG. 10 shows, in a perspective and partially sectioned illustration, a measuring arrangement 100 together with a shaft 15 or reference shaft 15 'on its outer peripheral surface 17 in a region 17a, wherein a fixing means is produced under the action of the alignment field 85, as described in connection with FIG 19 was introduced here in the form of a casting material 29 in the interior 20i of the sensor holder 20 in order to align the sensor device 30 with respect to the sensor holder 20 and in the arrangement of sensor holder 20, sensor device 30 and shaft 15 or reference shaft 15 'aligned under the influence of the alignment field 85 so also in terms of the
  • the spacer 16 can be removed in the form of a spacer film 16-1.
  • Figures 1 1 and 12 show in perspective and partially sectioned view and in side view of a measuring assembly 100 using a sleeve 90, for example in the form of a collar bushing in the interior 20i of
  • the collar sleeve 90 can after the positioning and orientation of
  • sensor holder 20 and sensor device 30 also remain in the selected position and together with sensor holder 20 and sensor device 30 are fixed together and thereby forms corresponding bearing surfaces 42 between the shaft to be measured 15 and the measuring assembly 100th
  • the spacer element 16 in the form of the collar sleeve 90 with a hollow cylindrical jacket 94 a terminal flange 96, recesses 97 and a slot 92 is formed.
  • the inside of the jacket 94 forms the bearing surface 42 with respect to the shaft 15 or the reference shaft 15 'to be inserted there.
  • a twisting moment M acting on a shaft 15 can e.g. detected by the magnetostrictive effect.
  • a sensor holder 20 as can be seen in Figures 2 and 3, are bolted to the housing 60, so that there is a fixed position to the crankshaft 15 or the
  • the air gap 50 between the sensor head used for the measurements as a measuring device 100 and a flux-conducting core and the torsion shaft 18 constant over time and possibly to minimize.
  • the air gap distance between sensor device 30, which is also referred to as a sensor head, changes as part of a measuring arrangement 100 and
  • the sensor head as sensor device 30 with sensors 31 as part of the measuring arrangement 100 is placed on reference points in the sensor holder 20, the result is a variation of the air gap distance d due to manufacturing tolerances and assembly inaccuracies.
  • the core of the invention is to align the sensor head, namely the sensor device 30, as part of the measuring arrangement 100 eg according to FIGS. 4 and 5 or the flux-conducting core with an impressed magnetic field as alignment field 85 relative to the sensor holder 20 on a reference shaft 15 'and subsequently to fix.
  • the distance between the sensor head namely the sensor device 30, as part of the measuring arrangement 100 eg according to FIGS. 4 and 5 or the flux-conducting core with an impressed magnetic field as alignment field 85 relative to the sensor holder 20 on a reference shaft 15 'and subsequently to fix.
  • the sensor holder 20 shown in Figure 4 is provided in a first step with the sensor head 30 of sensors 31, exciter 32 and carrier 35.
  • a spacer film 16-1 is placed on the sensor head 30 or alternatively glued to the reference shaft 15 'or the flux-conducting material.
  • a resultant force 86 acts on the flux-conducting material and / or the sensor head or core 30 with the sensors 31 and the exciter 32. This force 86 directs the sensor head 30 by a force the film 16-1 defined distance d at the reference shaft 15 'from.
  • the magnetic field 85 can be generated by permanent magnets or by electrical flux and be induced either in the sensor head as a sensor device 30 or in the reference shaft 15 '.
  • the potting of the sensor holder 20 takes place through a lateral opening. After the curing process of the molding material 29 as the fixing means 19, the magnetic field 85 and the reference shaft 15 'can be removed.
  • the sensor head 30 remains in position in the sensor holder 20 due to the positive connection caused by the casting and is aligned relative to the bearings 42 of the sensor holder 20 via the reference shaft 15 '.
  • spacer film 16-1 is removed.
  • the spacer film 16-1 remains and is glued, for example. If the structure shown in FIGS. 11 and 12 is realized with flange bushing or sleeve 90, it is possible to dispense with the spacer film 16-1.
  • the sensor core or head 30 is aligned directly on the outer diameter and thus on the jacket 94 of the collar sleeve 90 and the distance between the torsion or sensor shaft 18 or reference shaft 15 'and sensor head 30 corresponds to the wall thickness of the collar sleeve 90th
  • a statically defined installation situation exists at three contact points.
  • the sensor head 30 must be in contact with the spacer film 16-1 or with the spacer 16 in general at least at three points.
  • the application of the method can be detected.
  • the field of application are all applications in which a torque measurement takes place by means of a magnetostrictive or magnetoelastic effect and / or special demands are placed on the sensor position to the shaft 15.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vormontieren einer Messanordnung (100), welche zur Messung des Drehmomentes (M) an einer Welle (15) und insbesondere des Torsionsmomentes der Welle (15) und dazu mit einer Sensoreinrichtung (30) zur Messung eines von der Welle (15) getragenen oder erzeugten Magnetfeldes und mit einem Sensorhalter (20) zum Halten der Sensoreinrichtung (30) und zur Anordnung der Sensoreinrichtung (30) gegenüber einem Bereich (17a) einer Außenumfangsfläche (17) der Welle (15) ausgebildet wird, mit den Schritten: (A) An-oder Einbringen der Sensoreinrichtung (30) an bzw. in den Sensorhalter (20), (B) An-oder Einbringen einer Referenzwelle (15') an bzw. in den Sensorhalter (20), (C) Beaufschlagen der Anordnung mit Sensorhalter (20), Sensoreinrichtung (30) und Referenzwelle (15') mit einem magnetischen Ausrichtfeld (85), (D) Fixieren der Sensoreinrichtung (30) an oder im Sensorhalter (20) unter Einwirkung des Ausrichtfeldes (85), (E) Entfernen der Referenzwelle (15').

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Vormontieren einer Messanordnung, Messanordnung, Kurbeltrieb und Fahrzeug
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vormontieren einer
Messanordnung, eine Messanordnung, einen Kurbeltrieb sowie ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Vormontieren einer Messanordnung zur Messung des Drehmomentes an einer Welle und insbesondere des Torsionsmomentes der Welle, eine Messanordnung, welche zu einer derartigen Messung ausgelegt ist, einen Kurbeltrieb für ein mit
Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrrad, Pedelec, eBike oder dergleichen, sowie ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrrad, Pedelec, eBike oder dergleichen.
Insbesondere im Bereich mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbarer Fahrzeuge, zum Beispiel bei Elektrofahrrädern, eBikes, Pedelecs oder dergleichen, werden zur Steuerung des Antriebs Messanordnungen verwendet, die die Ermittlung eines auf eine Welle wirkenden Drehmomentes erlauben. Dabei wird zum Beispiel der so genannte magnetostriktive Effekt ausgenutzt, der darin besteht, dass mechanische Spannungen zu einer Änderung der magnetischen Eigenschaften einer Kurbelwelle oder einer Welle im Allgemeinen führen, sowie umgekehrt. Auch können aktiv magnetische Felder auf eine Welle eingespeist und die magnetische Antwort der Welle in Abhängigkeit von der Drehmomentlast bestimmt werden.
Üblicherweise wird dabei eine Messanordnung aus einem Sensor und einem Sensorhalter gebildet. Diese Komponenten werden fest miteinander verbunden und in eine bestimmte Position und Orientierung zueinander und zu einer Kurbelwelle oder zu einer mit der Kurbelwelle in Verbindung stehenden
Torsionshülse gebracht.
Problematisch ist bei herkömmlichen Messanordnungen, dass bei deren
Montage auf Grund von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen die Geometrie der Anordnung aus Sensor, Sensorhalter und zu vermessender Kurbelwelle oder Torsionshülse Variationen unterworfen ist, insbesondere hinsichtlich des Spalts oder Luftspalts zwischen Sensoranordnung und zu vermessendem Objekt, die zu einer Verminderung der Messqualität der Messanordnung führen können.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vormontieren einer Messanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Geometrie zwischen Sensor, Sensorhalter und zu vermessender Welle und insbesondere der Luftspalt oder Abstand zwischen Lagerstellen und einem Sensorkopf in wohldefinierter Art und Weise und mit geringer Streuung bei der Vormontage eingestellt werden können. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 dadurch erreicht, dass ein Verfahren geschaffen wird zum Vormontieren einer
Messanordnung, wobei diese ausgebildet ist oder wird zur Messung des
Drehmomentes an einer Welle und insbesondere des Torsionsmomentes der Welle. Die Messanordnung ist oder wird mit einer Sensoreinrichtung zur
Messung eines von der Welle getragenen oder erzeugten Magnetfeldes und mit einem Sensorhalter zum Halten der Sensoreinrichtung und zur Anordnung der
Sensoreinrichtung gegenüber einem Bereich einer Außenumfangsfläche der Welle ausgebildet. Das Verfahren weist die Schritte auf: (A) An- oder Einbringen der Sensoreinrichtung an bzw. in den Sensorhalter, (B) An- oder Einbringen einer Referenzwelle an bzw. in den Sensorhalter, (C) Beaufschlagen der Anordnung mit Sensorhalter, Sensoreinrichtung und Referenzwelle mit einem magnetischen
Ausrichtfeld, (D) Fixieren der Sensoreinrichtung an oder im Sensorhalter unter Einwirkung des Ausrichtfeldes, wobei (E) insbesondere auch das Entfernen der Referenzwelle erfolgen kann. Durch das Beaufschlagen der Anordnung mit Sensorhalter, Sensoreinrichtung und Referenzwelle wird bei der Vormontage eine zu einem Betriebszustand ähnliche Situation geschaffen. Durch die
Anwesenheit der Referenzwelle in Bezug auf Sensorhalter und
Sensoreinrichtung und durch das Aufprägen eines magnetischen Ausrichtfeldes können sämtliche Komponenten in ihrer geometrischen Beziehung zueinander positioniert und orientiert werden, um dann nach Einnehmen der geeigneten Orientierung und Position eine Fixierung von Sensoreinrichtung und Sensorhalter in Bezug zueinander und in Bezug auf die Referenzwelle zu bewirken. Nach dem gegebenenfalls erfolgenden Entfernen der Referenzwelle steht die fixierte Anordnung aus Sensoreinrichtung und Sensorhalter als Vorprodukt zur
Endmontage zum Beispiel für ein Fahrzeug zur Verfügung.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Genauigkeit des Verfahrens zum Vormontieren einer Messanordnung kann gesteigert werden, indem eine Referenzwelle verwendet wird, welche einer der Messanordnung zugeordneten und zu vermessenden Welle hinsichtlich Form, Größe, Material, Aufbau, Oberflächenbeschaffenheit und dergleichen ähnlich ist oder dieser entspricht.
Dabei ist besonders bevorzugt, wenn eine zugeordnete und zu vermessende Welle und insbesondere eine Kurbelwelle eines Antriebs als Referenz verwendet wird. In diesem Fall erfolgt das Ein- und Ausrichten der Messanordnung bereits an der für die Anwendung vorgesehenen Welle und ein Entfernen der
Referenzwelle kann gegebenenfalls entfallen.
Grundsätzlich bieten sich verschiedene Maßnahmen an, die ein Fixieren der Sensoreinrichtung und des Sensorhalters in Bezug aufeinander unter Einwirkung des Ausrichtfeldes ermöglichen.
So ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass beim Schritt (D) des Fixierens der
Sensoreinrichtung als Fixiermittel eine Schraube, eine Klemme, ein
Formschlusselement, ein Klebemittel oder deren Kombination verwendet wird.
Ein besonders hohes Maß an Schutz für die zu fixierende Sensoreinrichtung ergibt sich dann, wenn im Zusammenhang mit dem Schritt (D) des Fixierens der Sensoreinrichtung diese am Sensorhalter mit einem Gussmaterial als Fixiermittel angegossen und/oder in den Sensorhalter eingegossen wird. Bei einer alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zur Steigerung der Qualität der Anpassung von Sensoreinrichtung und Sensorhalter in Bezug aufeinander und in Bezug auf eine zu vermessende Welle vorgesehen, dass vor dem Schritt (D) des Fixierens der Sensoreinrichtung unter Einwirkung des Ausrichtfeldes die Sensoreinrichtung, der Sensorhalter und/oder die Referenzwelle in Bezug aufeinander ausgerichtet werden.
Die Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich steigern, wenn gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens - insbesondere zum Ausrichten - zwischen der Sensoreinrichtung, der
Referenzwelle und/oder dem Sensorhalter ein oder mehrere Abstandselemente - zumindest zeitweilig - eingebacht werden.
Grundsätzlich bieten sich sämtliche Abstandselemente zum Einrichten der Geometrie von Sensoreinrichtung und Sensorhalter in Bezug aufeinander und in Bezug auf eine zu vermessende Welle oder Referenzwelle an, welche die Zuverlässigkeit und die Konstanz der geometrischen Anordnung und
insbesondere der Abstände der Elemente zueinander - ggf. auch in zeitlicher Hinsicht, z.B. während des Betriebs - gewährleisten können.
Besonders einfache Verhältnisse stellen sich ein, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Folie oder eine Hülse, insbesondere eine Bundbuchse, als Abstandelement verwendet wird.
Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Referenzwelle, der Sensorhalter und/oder die Sensoreinrichtung durch Kopplung mit dem magnetischen Fluss einer Permanentmagneteinrichtung und/oder einer Elektromagneteinrichtung mit dem magnetischen Ausrichtfeld beaufschlagt.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Messanordnung, welche zur Messung des Drehmomentes an einer Welle und insbesondere des
Torsionsmomentes der Welle gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kurbeltrieb für ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrrad, eBike, Pedelec oder dergleichen, mit einer Welle geschaffen, welche zur Aufnahme und drehfesten Kopplung mit mindestens einer Kurbel zur Drehmonentübertragung eingerichtet ist, sowie mit einer
erfindungsgemäßen Messanordnung zur Messung des Drehmoments an der Welle und insbesondere des Torsionsmomentes der Welle.
Des Weiteren ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrrad, eBike, Pedelec oder dergleichen. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist einen erfindungsgemäßen Kurbeltrieb, einen elektrischen Antrieb, welcher
insbesondere im Bereich des Kurbeltriebs angeordnet ist, und eine Steuereinheit auf, welche zur Steuerung des elektrischen Antriebs eingerichtet ist.
Kurzbeschreibung der Figuren
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. ist eine schematische Darstellung für ein Beispiel eines Fahrzeugs nach Art eines Elektrofahrrads, bei welchem eine erste Ausführungsform der Erfindung realisiert ist.
Figuren 2 und 3 zeigen einen Längsschnitt bzw. eine perspektivische
Querschnittsansicht von Details eines Kurbellagergehäuses eines Fahrzeuges, bei welchem eine erfindungsgemäß montierte Messanordnung vorgesehen sein kann. zeigt in teilweise geschnittener und perspektivischer Darstellung eine Messanordnung ausgerichtet im Hinblick auf eine Referenzwelle oder eine zu
vermessende Kurbelwelle.
Figuren 5 und 6 zeigen zwei Zwischenzustände beim Montieren einer
Sensoreinrichtung im Bereich eines Sensorhalters. Figuren 7 bis 10 zeigen in perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht verschiedene Details der Ausrichtung einer erfindungsgemäßen Messanordnung an einer Referenzwelle oder einer Kurbelwelle.
Figuren 1 1 und 12 zeigen in perspektivischer Ansicht bzw. in Draufsicht eine
Kombination aus Sensorhalter mit einem Abstandselement in Form einer Bundbuchse, wie sie bei einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messanordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vormontieren zum Einsatz kommen kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 12
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und
Komponenten wiedergegeben.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Figur 1 beispielhaft ein Elektrofahrrad als eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 im Detail beschrieben.
Das Fahrzeug 1 umfasst z.B. als Elektrofahrrad einen Rahmen 12, an dem ein Vorderrad 9-1 , ein Hinterrad 9-2 und ein Kurbeltrieb 2 mit zwei Kurbeln 7, 8 mit Pedalen 7-1 und 8-1 angeordnet sind. Ein elektrischer Antrieb 3 ist in den Kurbeltrieb 2 integriert. Am Hinterrad 9-2 kann eine Gangschaltung angeordnet sein. Ein Antriebsmoment, welches durch den Fahrer und/oder durch den elektrischen Antrieb 3 bereitgestellt wird, wird von einem Kettenblatt 4 am Kurbeltrieb 2 über eine Kette 5 auf ein Ritzel 6 übertragen.
Am Lenker des Fahrzeuges 1 ist ferner eine Steuereinheit 10 angeordnet, welche mit dem elektrischen Antrieb 3 verbunden ist. Im oder am Rahmen 12 ist ferner Batterie 1 1 ausgebildet, welche zur Stromversorgung des elektrischen Antriebes 3 dient.
Im Rahmen 12 integriert ist ferner ein Kurbellager 15, welches auch als
Innenlager oder Tretlager bezeichnet wird und welches ein Kurbelgehäuse 60 aufweist, in dessen Innerem 60i eine Ausführungsform der erfindungsgemäß montierten Messanordnung 100 ausgebildet ist.
Der elektrische Antrieb 3 und der Kurbeltrieb 2 bilden gemeinsam den Antrieb 80 des Fahrzeugs 1 .
Zur Steuerung des Antriebs 80 kann die Auswertung des auf die Kurbelwelle 15 wirkenden Drehmoments, insbesondere im Sinne eines Torsionsmoments,
sinnvoll sein. Dazu wird üblicherweise eine Messanordnung 100 verwendet, die in Figur 1 nicht dargestellt ist und deren Messwerte zum Beispiel an die
Steuereinheit 10 übermittelt werden können. Auf der Grundlage einer
Auswertung der von der Messanordnung 100 erfassten Messwerte kann eine
Steuerung des Antriebs 80, der vom elektrischen Antrieb 3 und dem Kurbeltrieb 2 gebildet wird, erfolgen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen in Form einer geschnittenen Seitenansicht bzw. einer geschnittenen perspektivischen Darstellung mit Axialschnitt Details eines
Kurbelgehäuses 60 mit Kurbelwelle 15 und integrierter Messanordnung 100. Die Figuren 2 und 3 zeigen also insbesondere eine Ausführungsform eines
Kurbelgehäuses 60, welches mit einer erfindungsgemäß vormontierten und
montierten Messanordnung 100 weitergebildet ist.
Im Falle einer derartigen Weiterbildung wird die Messanordnung 100 im Inneren 60i eines Kurbelgehäuses 60 angeordnet, wobei hier z.B. ein Torsionselement 18 als Torsionshülse ausgebildet und über erste und zweite Verzahnungen 81 bzw. 82 mit der Kurbelwelle 15 zur Drehmomenteinleitung und mit einem Getriebeelement für den Drehmomentabtrieb verbunden ist. Am Torsionselement 18 können über die Kopplung der magnetischen und der mechanischen Eigenschaften Messwerte zur Dreh- oder Torsionsmomentbestimmung abgegriffen werden.
Ein derartiges Getriebeelement kann z.B. einen Freilauf derart beinhalten, so dass nur Torsionsmomente in einer Richtung auf die Torsionswelle als Torsionselement 18 einwirken. Weiterhin könnte in diesem Fall eine Getriebestufe vorgesehen sein, die den Elektromotor 3 eines Elektrofahrrads als Fahrzeug 1 in Kraftübertragung z.B. auf ein Kettenblatt als Abtriebselement 4 einbindet.
Zwischen dem Torsionselement 18 und dem Sensorhalter 20 ist ein Spalt 50 der Breite d vorgesehen, der durch die erfindungsgemäße Vormontage und ggf. mittels eines bei der Vormontage verwendeten Abstandselementes 16 in seiner Breite d zeitlich konstant und/oder - im Vergleich zu einer entsprechenden Anordnung ohne erfindungsgemäße Vormontage - besonders gering ausgebildet ist oder wird.
Das Torsionselement 18 ist über erste und zweite Verzahnungen 81 bzw. 82 mit einem Abtriebselement einerseits und der Kurbelwelle 15 andererseits
mechanisch gekoppelt. Die Drehmomentübertragung erfolgt von der Kurbelwelle 15 auf das Abtriebselement unter Drehmomentübertragung über das
Torsionselement 18. In dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Fall wird über die erfindungsgemäß ausgebildete und vormontierte Messanordnung 100 das auf das Torsionselement 18 wirkende Drehmoment oder Torsionsmoment
ermittelt, welches dem auf die Kurbelwelle 15 wirkenden Drehmoment entspricht.
Durch eine Verdrehsicherung 70 - hier nach Art eines oder mehrerer Anschraubpunkte mit entsprechenden Befestigungselementen - wird im Betrieb eine feste Positionierung und/oder Orientierung des Sensorhalters 20 in Bezug auf das Kurbelgehäuse 60 einerseits und in Bezug auf die Welle 15 andererseits gewährleistet.
Figur 4 zeigt in perspektivischer und teilweise geschnittener Seitenansicht eine erfindungsgemäße Messanordnung 100 im Prozess der erfindungsgemäßen
Vormontage.
Die Messanordnung 100 ist in der Darstellung gemäß Figur 4 an einer
Referenzwelle 15' angeordnet. Die Messanordnung 100 besteht aus dem
Sensorhalter 20, in dessen Innerem 20i im Bereich des Sitzes 21 die
Sensoreinrichtung 30 positioniert ist. Die Sensoreinrichtung 30 besteht in der Ausführungsform gemäß Figur 4 aus einem Erreger 32, der auch als
Erregerspule bezeichnet werden kann, und einem oder mehreren Sensoren 31 , die jeweils auch als Sensorspulen bezeichnet werden können. Der Erreger 32 und die Sensoren 31 sind auf einem Träger 35, zum Beispiel in Form einer Platine angeordnet, die ihrerseits im Bereich des Sitzes 21 im Inneren 20i des Sensorhalters 20 aufliegt.
Auf der vom Sitz 21 abgewandten Seite des Sensorhalters 20 befindet sich zwischen Sensorhalter 20 und einem Abschnitt 17a der Außenumfangsfläche 17 der Referenzwelle 15', die auch als Mantelfläche bezeichnet werden kann, ein Abstandselement 16 in Form einer Abstandsfolie 16-1 , um den Spalt 50 zwischen den Enden des Erregers 32 und der Sensoren 31 einerseits und dem Abschnitt 17a der Außenumfangsfläche 17 der Referenzwelle 15' andererseits zu definieren und einzustellen, wenn die Anordnung aus Sensorhalter 20,
Sensoreinrichtung 30 und Referenzwelle 15' mit einem magnetischen
Ausrichtfeld 85 beaufschlagt wird.
Der Sensorhalter 20 ist zur Montage im Kurbelgehäuse 60 mit einer
Verdrehsicherung 70 in Form eines oder mehrerer Montagelöcher ausgebildet, in welche Befestigungselemente eingreifen können.
Die Figuren 5 und 6 zeigen in perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht Zwischenzustände, die bei einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vormontieren einer Messanordnung 100 erreicht werden.
Bei der Darstellung gemäß Figur 5 befindet sich die Sensoreinrichtung 30 mit dem Erreger 32 und den Sensoren 31 auf dem Träger 35 auf einer vom Sitz 21 des Sensorhalters 20 abgewandten Seite des Sensorhalters 20.
Über eine Bewegung in Richtung des Pfeiles 25 wird die Sensoreinrichtung 30 mit dem Träger 35 voran in Richtung auf den Sitz 21 des Sensorhalters 20 zu bewegt und dort zur Anlage gebracht, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Zusätzlich wird im Übergang zu dem in Figur 6 dargestellten Zustand noch ein
Abstandselement 16, hier in Form einer Folie 16-1 , im Bereich der vom Sitz 21 und vom Träger 35 abgewandten Endflächen des Erregers 32 und der Sensoren 31 zur Anlage gebracht.
In den Figuren 5 und 6 sind zusätzlich noch Aspekte der Halte- und
Lagereinrichtung 40 zum Lagern und Haltern des Sensorhalters 20 im Bereich einer Welle 15 oder Referenzwelle 15' gezeigt. Die Lager- und Halteeinrichtung 40 umfasst ein elastisches Element 41 mit ersten Enden 41 a und zweiten Enden 41 b, welche geeignet sind, eine Welle 15 oder eine Referenzwelle 15' bei Montage oder Vormontage der Messanordnung 100 außenumfänglich zu umgreifen und an dabei im Inneren 20i des Sensorhalters 20 ausgebildeten Lagerflächen 42 zu haltern.
Das bedeutet, dass im Betrieb der Messanordnung 100 und bei vollständiger Montage im Inneren 60i eine Kurbelgehäuses 60 eine Welle 15 im Inneren 20i des Sensorhalters 20 läuft, wobei die ersten und zweiten Enden 41 a und 41 b der elastischen Elemente 41 zusammen mit weiteren Flächen im Inneren 20i des Sensorhalters 20 entsprechend der Lagerflächen 42 der Messanordnung 100 in Bezug auf die zu vermessende Welle 15 bilden.
Figur 7 zeigt in perspektivischer Seitenansicht eine nicht geschnittene
Darstellung der Konstellation aus Messanordnung 100 mit eingebrachter Welle 15 oder Referenzwelle 15'.
Das in Figur 7 dargestellte Moment M verläuft entlang der Drehachse Y der Welle 15 oder Referenzwelle 15'.
Figur 8 zeigt eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung ähnlich zu derjenigen aus Figur 4, wobei hier zusätzlich der Spalt 50 mit dem Abstand d, der auch als Spaltbreite bezeichnet werden kann, zwischen der Messanordnung 100 und insbesondere dem Sensorhalter 20 und dem Erreger 32 und den Sensoren 31 einerseits und dem Abschnitt 17a der Außenumfangsfläche 17 der Welle 15 oder Referenzwelle 15' andererseits gekennzeichnet ist. Der Abstand d im Bereich des Spalts 50 wird erfindungsgemäß zum Beispiel durch das
Vorsehen eines Abstandselementes 16, hier in Form einer Folie 16-1 , unter gleichzeitiger Einwirkung des Ausrichtfeldes 85 gewählt und eingerichtet. In der geschnittenen Darstellung gemäß Figur 9 ist zusätzlich ein
entsprechendes Ausrichtfeld 85 gekennzeichnet, durch welches über eine Wechselwirkung zwischen Sensorhalter 20 und Sensoreinrichtung 30 der Messanordnung 100 einerseits und der Welle 15 oder Referenzwelle 15' andererseits eine Kraft 86 ausgebildet wird. Diese Kraft 86 führt die
Messanordnung 100 mit Sensorhalter 20 und Sensoreinrichtung 30 und die Welle 15 oder Referenzwelle 15' z.B. aufeinander zu, wobei das
Abstandselement 16, hier in Form einer Folie 16-1 , zur Einstellung des entsprechenden Abstandes d im Sinne eines auszubildenden Spalts 50 zwischen der Umfangsfläche 17 der Welle 15 oder Referenzwelle 15' und der
Messanordnung 100 genutzt wird. Die durch das Ausrichtfeld 85 vermittelte Kraft 86 zwischen einzelnen Komponenten kann auch als Ausrichtkraft bezeichnet werden.
Figur 10 zeigt in perspektivischer und teilweise geschnittener Darstellung eine Messanordnung 100 zusammen mit einer Welle 15 oder Referenzwelle 15' an deren Außenumfangsfläche 17 in einem Bereich 17a angeordnet, wobei unter Einwirkung des Ausrichtfeldes 85, wie dies im Zusammenhang mit Figur 9 beschrieben wurde, ein Fixiermittel 19 hier in Form eines Gussmaterials 29 im Inneren 20i des Sensorhalters 20 eingebracht wurde, um in der unter dem Einfluss des Ausrichtfeldes 85 ausgerichteten Anordnung aus Sensorhalter 20, Sensoreinrichtung 30 und Welle 15 oder Referenzwelle 15' die Sensoreinrichtung 30 in Bezug auf den Sensorhalter 20 und damit auch in Bezug auf die
Referenzwelle 15' und die später zu vermessende Welle 15 geeignet zu fixieren.
Nach dem Fixieren kann das Abstandselement 16 in Form einer Abstandsfolie 16-1 entfernt werden.
Die Figuren 1 1 und 12 zeigen in perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht bzw. in Seitenansicht eine Messanordnung 100 unter Verwendung einer Hülse 90, zum Beispiel in Form einer Bundbuchse im Inneren 20i des
Sensorhalters 20 eingebracht ist.
Die Bundbuchse 90 kann nach der Positionierung und Orientierung von
Sensorhalter 20 und Sensoreinrichtung 30 gegebenenfalls auch in der gewählten Position verbleiben und zusammen mit Sensorhalter 20 und Sensoreinrichtung 30 gemeinsam fixiert werden und bildet dadurch entsprechende Lagerflächen 42 zwischen zu vermessender Welle 15 und der Messanordnung 100.
In den Figuren 1 1 und 12 ist das Abstandselement 16 in Form der Bundbuchse 90 mit einem hohlzylindrischen Mantel 94 einem endständigen Flansch 96, Ausnehmungen 97 und einem Schlitz 92 ausgebildet. Die Innenseite des Mantels 94 bildet die Lagerfläche 42 gegenüber der dort einzufügenden Welle 15 oder der Referenzwelle 15'.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
Ein auf eine Welle 15 wirkendes tordierendes Moment M kann z.B. mithilfe des magnetostriktiven Effektes erfasst werden. Hierbei kann ein Sensorhalter 20, wie in den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, mit dem Gehäuse 60 verschraubt werden, so dass es eine feste Position zur Kurbelwelle 15 oder deren
Torsionswelle oder -hülse 18 einnimmt.
Basierend auf einem auf der Welle 15 angestellten Sensorhalter 20 ist es eine Aufgabe der Erfindung den Luftspalt 50 zwischen dem für die Messungen verwendeten Sensorkopf als Messanordnung 100 und einem flussleitenden Kern und der Torsionswelle 18 zeitlich konstant einzustellen und ggf. zu minimieren. Verändert sich der Luftspaltabstand zwischen Sensoreinrichtung 30, die auch als Sensorkopf bezeichnet wird, als Teil einer Messanordnung 100 und
flussleitendem Kern und Torsions- oder Sensorwelle 18, so führt dies zu einer Störung des Signals und somit zu einem Verlust an Messgenauigkeit.
Wird der Sensorkopf als Sensoreinrichtung 30 mit Sensoren 31 als Teil der Messanordnung 100 auf Referenzpunkte im Sensorhalter 20 aufgesetzt, kommt es bedingt durch Fertigungstoleranzen und Montageungenauigkeiten zu einer Variation des Luftspaltabstandes d.
Kern der Erfindung ist es, den Sensorkopf, nämlich die Sensoreinrichtung 30, als Teil der Messanordnung 100 z.B. gemäß den Figuren 4 und 5 bzw. den flussleitenden Kern mithilfe eines eingeprägten Magnetfeldes als Ausrichtfeld 85 relativ zum Sensorhalter 20 an einer Referenzwelle 15' auszurichten und anschließend zu fixieren. Durch die Nutzung einer Abstandsfolie 16-1 zwischen Referenzwelle 15' und Sensorkopf 30 kann der Abstand zwischen den
Lagerstellen 42 und dem Sensorkopf 30 bzw. die minimale Luftspaltgröße zwischen Sensorkopf 30 und Sensorwelle 18 oder Kurbelwelle 15 definiert werden.
Nachfolgend wird ein möglicher Verfahrensablauf beschrieben. Der in Figur 4 dargestellte Sensorhalter 20 wird in einem ersten Schritt mit dem Sensorkopf 30 aus Sensoren 31 , Erreger 32 und Träger 35 versehen.
In einem zweiten Schritt wird eine Distanzfolie 16-1 auf den Sensorkopf 30 aufgelegt oder alternativ mit der Referenzwelle 15' oder dem flussleitenden Material verklebt.
In einem dritten Schritt folgt das Einführen bzw. Anstellen der Referenzwelle 15' am Sensorhalter 20.
Durch das in einem vierten Schritt eingeprägte Magnetfeld als Ausrichtfeld 85 wirkt eine resultierende Kraft 86 auf das flussleitende Material und/oder den Sensorkopf oder -kern 30 mit den Sensoren 31 und dem Erreger 32. Diese Kraft 86 richtet den Sensorkopf 30 mit einem durch die Stärke der Folie 16-1 definierten Abstand d an der Referenzwelle 15' aus.
Das Magnetfeld 85 kann durch Dauermagneten oder durch elektrischen Fluss generiert werden und entweder im Sensorkopf als Sensoreinrichtung 30 oder in der Referenzwelle 15' induziert werden.
In einem fünften Schritt erfolgt das Vergießen des Sensorhalters 20, durch eine seitliche Öffnung. Nach dem Aushärtungsprozess des Gussmaterials 29 als Fixiermittel 19 können das Magnetfeld 85 und die Referenzwelle 15' entfernt werden.
Der Sensorkopf 30 verbleibt durch den vom Guss hervorgerufenen Formschluss in Position im Sensorhalter 20 und ist über die Referenzwelle 15' relativ zu den Lagerstellen 42 des Sensorhalters 20 ausgerichtet.
Abschließend wird die Abstandsfolie 16-1 entfernt. Bei einer alternativen Ausführungsform, verbleibt die Abstandsfolie 16-1 und wird z.B. mit verklebt. Wird der in den Figuren 1 1 und 12 dargestellte Aufbau mit Bundbuchse oder - hülse 90 realisiert, kann auf die Distanzfolie 16-1 verzichtet werden.
Somit wird der Sensorkern oder -köpf 30 direkt am Außendurchmesser und somit am Mantel 94 der Bundhülse 90 ausgerichtet und die Distanz zwischen Torsions- oder Sensorwelle 18 oder Referenzwelle 15' und Sensorkopf 30 entspricht der Wandstärke der Bundbuchse 90.
Eine statisch definierte Einbausituation liegt bei drei Kontaktpunkten vor. Somit muss der Sensorkopf 30 an mindestens drei Stellen Kontakt zur Abstandfolie 16- 1 oder zum Abstandselement 16 im Allgemeinen haben.
Durch eine Messung, bei der mindestens drei Punkte an den Spitzen des Sensorkopfes 30 auf einer zylindrischen Ebene liegen, kann die Anwendung des Verfahrens nachgewiesen werden.
Das Einsatzgebiet sind alle Anwendungen bei denen eine Drehmomentmessung mittels magnetostriktivem oder magnetoelastischem Effekt erfolgt und/oder besondere Anforderungen an die Sensorlage zur Welle 15 gestellt werden.
Bevorzugt ist jedoch der Einsatz bei Fahrrädern, Elektrofahrrädern, eBikes, Pedelecs und dergleichen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Vormontieren einer Messanordnung (100), welche zur Messung des Drehmomentes (M) an einer Welle (15) und insbesondere des Torsionsmomentes der Welle (15) und dazu mit einer
Sensoreinrichtung (30) zur Messung eines von der Welle (15) getragenen oder erzeugten Magnetfeldes und mit einem Sensorhalter (20) zum Halten der Sensoreinrichtung (30) und zur Anordnung der Sensoreinrichtung (30) gegenüber einem Bereich (17a) einer
Außenumfangsfläche (17) der Welle (15) ausgebildet wird,
mit den Schritten:
(A) An- oder Einbringen der Sensoreinrichtung (30) an bzw. in den Sensorhalter (20),
(B) An- oder Einbringen einer Referenzwelle (15') an bzw. in den
Sensorhalter (20),
(C) Beaufschlagen der Anordnung mit Sensorhalter (20),
Sensoreinrichtung (30) und Referenzwelle (15') mit einem magnetischen Ausrichtfeld (85),
(D) Fixieren der Sensoreinrichtung (30) an oder im Sensorhalter (20) unter Einwirkung des Ausrichtfeldes (85) und insbesondere
(E) Entfernen der Referenzwelle (15').
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
bei welchem eine Referenzwelle (15') verwendet wird, welche einer der Messanordnung (100) zugeordneten und zu vermessenden Welle (15) hinsichtlich Form, Größe, Material, Aufbau, Oberflächenbeschaffenheit und dergleichen ähnlich ist oder dieser entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
bei welchem eine zugeordnete und zu vermessende Welle (15) und insbesondere eine Kurbelwelle eines Antriebs (80) als Referenzwelle (15') verwendet wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem beim Schritt (D) des Fixierens der Sensoreinrichtung (30) als Fixiermittel (19) eine Schraube, eine Klemme, ein
Formschlusselement, ein Klebemittel oder deren Kombination verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem beim Schritt (D) des Fixierens der Sensoreinrichtung (30) die Sensoreinrichtung (30) am Sensorhalter (20) mit einem Gussmaterial
(29) als Fixiermittel (19) angegossen und/oder in den Sensorhalter (20) eingegossen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem vor dem Schritt (D) des Fixierens der Sensoreinrichtung
(30) unter Einwirkung des Ausrichtfeldes (85) die Sensoreinrichtung (30), der Sensorhalter (20) und/oder die Referenzwelle (15') in Bezug aufeinander ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem - insbesondere zum Ausrichten - zwischen der
Sensoreinrichtung (30), der Referenzwelle (15') und/oder dem
Sensorhalter (20) ein oder mehrere Abstandselemente (16) - zumindest zeitweilig - eingebacht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem eine Folie (16-1 ) oder eine Hülse, insbesondere eine
Bundbuchse (90), als Abstandelement (16) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei welchem die Referenzwelle (15'), der Sensorhalter (20) und/oder die Sensoreinrichtung (30) durch Kopplung mit dem magnetischen Fluss einer Permanentmagneteinrichtung und/oder einer
Elektromagneteinrichtung mit dem magnetischen Ausrichtfeld (85) beaufschlagt werden.
Messanordnung (100), welche zur Messung des Drehmomentes (M) an einer Welle (15) und insbesondere des Torsionsmomentes der Welle (15) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Kurbeltrieb (2) für ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug (1 ), insbesondere für ein Elektrofahrrad, eBike, Pedelec oder dergleichen, mit:
- einer Welle (15), welche zur Aufnahme und drehfesten Kopplung mit mindestens einer Kurbel (7, 8) zur Drehmonentübertragung eingerichtet ist, und
- einer Messanordnung (100) nach Anspruch 10 zur Messung des Drehmoments (M) an der Welle (15) und insbesondere des
Torsionsmomentes der Welle (15).
Mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug (1 ), insbesondere Elektrofahrrad, eBike, Pedelec oder dergleichen, umfassend:
- einen Kurbeltrieb (2) nach Anspruch 1 1 ,
- einen elektrischen Antrieb (3), welcher insbesondere im Bereich des Kurbeltriebs (2) angeordnet ist, und
- eine Steuereinheit (10), welche zur Steuerung des elektrischen
Antriebs (3) eingerichtet ist.
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