WO2021190936A1 - System zur drehmomentmessung sowie verfahren - Google Patents

System zur drehmomentmessung sowie verfahren Download PDF

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WO2021190936A1
WO2021190936A1 PCT/EP2021/056062 EP2021056062W WO2021190936A1 WO 2021190936 A1 WO2021190936 A1 WO 2021190936A1 EP 2021056062 W EP2021056062 W EP 2021056062W WO 2021190936 A1 WO2021190936 A1 WO 2021190936A1
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shaft
torque
axial
magnetic field
axis
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Frank Schatz
Adrian KUSSMANN
Christoph OSSMANN
Michael Zegowitz
Sven SCHICKLE
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/411—Torque sensors

Definitions

  • the invention relates to a system for measuring torque, in particular when driving an e-bike.
  • the invention also relates to a method for measuring torque, in particular when driving an e-bike.
  • e-bike drives it has become known that they measure the torque generated by the driver of the e-bike in the drive device quickly and precisely.
  • the magnetic flux can be measured by means of a magnetic field sensor in the form of a coil, which breaks out of its magnetized shaft loaded with torque by the driver of the e-bike. Due to the anisotropy generated by the torque due to the magnetostrictive effect, the magnetic field or the magnetic flux “breaks” out of the shaft.
  • external magnetic fields i.e. interfering magnetic fields
  • the internal magnetic field created by the torque i.e. the useful field
  • a method for torque determination has become known, wherein a third magnetic track is introduced and, for example, by means of an additional interconnection of the coils serving as magnetic field sensors, a corresponding gradient in the course of the measured magnetic field can be recognized and compensated piece by piece, so that interference fields can be distinguished from useful fields.
  • this requires more installation space due to the additional arrangement of coils.
  • only one of the three spatial directions of the magnetic field can be measured by means of the coils.
  • a method for torque determination has become known from US 2013/125669 A1, the sensors being coated differently in the form of coils. As a result, the useful field can be added or subtracted from time to time, i.e. the useful field can be deleted.
  • a magnetoelastic torque sensor is also known ge. This comprises a shaft which is magnetized in a first axial section in a first circumferential direction, and to which a torque to be measured can be applied and a first magnetic field sensor for detecting a magnetic field generated by the first section of the shaft and dependent on the applied torque outside of the Shaft, where the first magnetic field sensor comprises a first 3D AMR sensor.
  • the invention provides a system for torque measurement, in particular when driving an e-bike, comprising at least one shaft rotatable about an axis, which is magnetized in at least one axial section and to which a torque to be measured can be applied, at least a TMR sensor which is arranged outside the shaft and is designed to measure a magnetic field at least two-dimensionally, in particular three-dimensionally, and which is arranged in relation to the at least one Operaab section so that the at least one TMR sensor when the shaft rotates the axis measures a change in the magnetic field due to the magnetostrictive effect in the magnetized section when the torque acts on the shaft, and an evaluation device which is connected to the at least one TMR sensor and which is designed based on the measured values of the Magnetic field to determine a torque acting on the shaft.
  • the invention provides a method for torque measurement, in particular when driving an e-bike, comprising the steps: Magnetizing at least one axial section of at least one shaft rotatable about an axis,
  • Rotating the shaft around its axis at least two-dimensional, in particular three-dimensional measurement of a change in a magnetic field in the magnetized section due to the magnetic tostrictive effect during the rotation of the shaft around the axis by means of at least one TMR sensor and
  • One of the advantages achieved in this way is that by means of the at least one TMR sensor, which measures at least two-dimensionally, interference and useful fields are reliably differentiated and the measurement of the torque is thus considerably improved.
  • Another advantage is that there is no “blind time”, i.e. the time offset between the measurement of the useful field and the interference field on the one hand and the interference field on the other.
  • the system or the process is more robust against external or interference fields.
  • the sensors can be made smaller, so that installation space can be saved.
  • the shaft has at least two axial subsections which are magnetized. This increases the reliability of the measurement, since different areas can be measured and disturbances or measurement errors can be averaged out.
  • the at least two axial section have different magnetization, in particular opposing magnetization. This can further increase the reliability of the torque measurement.
  • several sensors in particular several TMR sensors, are arranged and at least one sensor for measurement is assigned to each section.
  • the advantage of this is that a torque measurement is even more reliable can be done. External interference fields can be detected even more reliably and measurement errors can, for example, be averaged out.
  • the two axial subsections are arranged adjacent to each other. This means that the space required for torque measurement can be reduced.
  • the at least one sensor assigned to the respective axial subsection is arranged axially in the center of the respective axial subsection. This enables a reliable measurement of the magnetic fields caused by the torque due to the magnetostrictive effect.
  • the sensors assigned to at least two adjacent subsections are arranged closer together in the axial direction than the sum of the halves of the respective axial extensions of the adjacent subsections.
  • the installation space can thus be further reduced.
  • external interference fields can be detected even more reliably and taken into account when measuring the torque.
  • the at least one TMR sensor is provided in the form of an ASIC.
  • This enables simple and continuous access to the measured values of the TMR sensor so that the torque can be determined based on the measured values using software, for example.
  • a magnetic field sensor in particular a 3D magnetic field sensor
  • the torque signal can be recorded with an interference signal and then the interference signal can be calculated so that the pure useful signal is then included in Form of the torque signal can be determined without interference signal, without there being a blind time.
  • the external magnetic field can be better determined using a vector-based observation.
  • the magnetic field can be detected punctually and in particular vectorially in order to minimize the gradient caused by external interference fields.
  • FIG. 1 shows a known system
  • FIG. 2 shows a system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 steps of a method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a known system.
  • FIG. 1 shows a system 1 which comprises a shaft 3 which can be rotated about an axis 2.
  • the shaft 3 also has three adjacent axial Sectionab sections 4a, 4b, 4c in the circumferential direction, each adjacent areas 4a, 4b and 4b, 4c have opposite magnetization 7 in the circumferential direction of the shaft 3.
  • a measuring coil 5 is assigned to each of the two axially outer axial subsections 4a, 4c, these being at the same vertical height, i.e. at a distance from the axis 2 of the shaft 3, with a measuring coil 5 of the central axial subsection 4b.
  • FIG. 2 shows a system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 essentially shows a system 1 according to FIG. 1.
  • system 1 according to FIG. 1 system 1 according to FIG Have wave 3.
  • a 3D magnetic field sensor 5a, 5b in the form of a TMR sensor is assigned to each of the two axial subsections 4a, 4b and is arranged in the axial center of the respective axial subsection 4a, 4b.
  • the two 3D magnetic field sensors 5a, 5b are also connected to an evaluation device 6, which is designed to determine the torque acting on the shaft 3 in a known manner based on the measured values of the magnetic field of the two sensors 5a, 5b.
  • FIG. 3 shows a system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 essentially shows a system 1 according to FIG. 2.
  • system 1 according to FIG. 2 in system 1 according to FIG common boundary between the two axial sections 4a, 4b.
  • This arrangement corresponds to an arrangement of the magnetic field sensors 5a and 5b offset towards the center in relation to the subsections 4a and 4b. This makes it possible to optimize the effective gradient in the course of the magnetic field between the two measurement locations of external interference fields as well as the distance to the outside to possible add-on parts.
  • FIG. 4 shows steps of a method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows in detail the steps of a method for measuring torque, in particular when driving an e-bike. This includes the following steps:
  • a first step S1 at least one axial subsection of at least one shaft rotatable about an axis is magnetized.
  • the shaft is rotated about its axis.
  • step S3 there is an at least two-dimensional, in particular three-dimensional measurement of a change in a magnetic field in the magnetized subsection due to the magnetostrictive effect during the rotation of the shaft about the axis by means of at least one TMR sensor.
  • the measured values of the at least one TMR sensor are evaluated by means of an evaluation device, and in a further step S5 a torque acting on the shaft is determined on the basis of the evaluated values.
  • At least one of the embodiments of the invention has at least one of the following advantages: Less installation space

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Drehmomentmessung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes, umfassend zumindest eine sich um eine Achse drehbare Welle, welche in zumindest einem axialen Teilabschnitt magnetisiert ist und an die ein zu messendes Dreh- moment anlegbar ist, zumindest einen TMR-Sensor, der außerhalb der Welle angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest zweidimensional, insbesondere dreidimensional ein Magnetfeld zu messen und der so zu dem zumindest einen Teilabschnitt angeordnet ist, dass der zumindest eine Sensor bei Drehung der Welle um die Achse eine Änderung des Magnetfelds auf Grund des magnetostriktiven Effekts im magnetisierten Teilabschnitt bei Einwirkung des Drehmoments auf die Welle misst, und eine Auswerteeinrichtung, die mit dem zumindest einen TMR-Sensor verbunden ist, und die ausgebildet ist, basierend auf den gemessenen Werten des Magnetfelds ein auf die Welle wirkendes Drehmoment zu bestimmen.

Description

System zur Drehmomentmessung sowie Verfahren
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zur Drehmomentmessung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Drehmomentmessung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes.
Obwohl die Erfindung allgemein auf beliebige Drehmomentmessungen anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf Drehmomentmessungen bei einem Antrieb eines E- Bikes erläutert.
Stand der Technik
Bei E-Bike-Antrieben ist es bekannt geworden, dass diese das vom Fahrer des E-Bikes er zeugte Drehmoment in der Antriebseinrichtung schnell und genau messen. In bekannter Weise kann mittels eines Magnetfeldsensors in Form einer Spule der magnetische Fluss ge messen werden, der aus seiner magnetisierten und durch den Fahrer des E-Bikes mit Dreh moment belasteten Welle ausbricht. Durch die durch das Drehmoment erzeugte Anisotropie auf Grund des magnetostriktiven Effekts “bricht” das Magnetfeld beziehungsweise der mag netische Fluss aus der Welle aus. Ein Problem dabei ist, dass externe Magnetfelder, also störende Magnetfelder, und das durch das Drehmoment entstehende interne Magnetfeld, also das Nutzfeld, nicht unterschieden werden können.
Aus der US 2014/360285 Al ist ein Verfahren zur Drehmomentbestimmung bekannt gewor den, wobei eine dritte Magnetspur eingebracht wird und beispielsweise mittels einer zusätz lichen Verschaltung der als Magnetfeldsensor dienenden Spulen ein entsprechender Gradi ent im Verlauf des gemessenen Magnetfelds erkannt und stückweise kompensiert werden kann, sodass Störfelder von Nutzfeldern unterschieden werden können. Allerdings benötigt dies durch die zusätzliche Anordnung von Spulen mehr Bauraum. Außerdem ist mittels der Spulen nur jeweils eine der drei Raumrichtungen des Magnetfelds messbar. Aus der US 2013/125669 Al ist ein Verfahren zur Drehmomentbestimmung bekannt gewor den, wobei die Sensoren in Form von Spulen unterschiedlich beschältet werden. Dadurch ist eine zeitweise Addition beziehungsweise Subtraktion des Nutzfelds, also das Auslöschen des Nutzfelds möglich. Eines der Probleme dabei ist jedoch, dass während einer gewissen Zeitspanne kein Drehmoment gemessen werden kann. Da außerdem ein zeitlicher Versatz zwischen der Messung von Nutzfeld und Störfeld und einmal Störfeld entsteht, besteht die Möglichkeit, dass das Drehmoment ungenau ermittelt wird.
Aus der EP 3 364 163 Al ist weiter ein magnetoelastischer Drehmomentsensor bekannt ge worden. Dieser umfasst eine Welle, die in einem ersten axialen Abschnitt in einer ersten Um fangsrichtung magnetisiert ist, und an die ein zu messendes Drehmoment anlegbar ist und einen ersten Magnetfeldsensor zum Erfassen eines durch den ersten Abschnitt der Welle erzeugten, vom angelegten Drehmoment abhängigen Magnetfelds außerhalb der Welle, wo bei der erste Magnetfeldsensor einen ersten 3D-AMR-Sensor umfasst.
Offenbarung der Erfindung
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein System zur Drehmomentmessung bereit, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes, umfassend zumindest eine sich um eine Achse drehbare Welle, welche in zumindest einem axialen Teilabschnitt magnetisiert ist und an die ein zu messendes Drehmoment anlegbar ist, zumindest einen TMR-Sensor, der au ßerhalb der Welle angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest zweidimensional, insbeson dere dreidimensional ein Magnetfeld zu messen und der so zu dem zumindest einen Teilab schnitt angeordnet ist, dass der zumindest eine TMR-Sensor bei Drehung der Welle um die Achse eine Änderung des Magnetfelds auf Grund des magnetostriktiven Effekts im magneti sierten Teilabschnitt bei Einwirkung des Drehmoments auf die Welle misst, und eine Auswerteeinrichtung, die mit dem zumindest einen TMR-Sensor verbunden ist, und die ausgebildet ist, basierend auf den gemessenen Werten des Magnetfelds ein auf die Welle wirkendes Drehmoment zu bestimmen.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Drehmomentmes sung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes, bereit umfassend die Schritte: Magnetisieren zumindest eines axialen Teilabschnitts zumindest einer sich um eine Achse drehbare Welle,
Drehen der Welle um ihre Achse, zumindest zweidimensionales, insbesondere dreidimensionales Vermessen einer Än derung eines Magnetfelds im magnetisierten Teilabschnitt auf Grund des magne tostriktiven Effekts während der Drehung der Welle um die Achse mittels zumindest eines TMR-Sensors und
Auswerten, mittels einer Auswerteeinrichtung, der gemessenen Werte des zumindest einen TMR-Sensors, und
Bestimmen eines auf die Welle wirkenden Drehmoments anhand der ausgewerteten Werte.
Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass mittels des zumindest zweidimensional messenden zumindest einen TMR-Sensors Stör- und Nutzfelder zuverlässig unterschieden und damit die Messung des Drehmoments erheblich verbessert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass die “Blindzeit” , also der zeitliche Versatz zwischen der Messung von Nutzfeld und Störfeld einer seits und Störfeld andererseits entfällt. Darüber hinaus ist das System beziehungsweise das Verfahren robuster gegenüber Fremd- beziehungsweise Störfeldern. Weiterhin sind die Sen soren kleiner ausführbar, sodass Bauraum eingespart werden kann.
Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Welle zumindest zwei axiale Teilabschnitte auf, welche magnetisiert sind. Damit wird die Zuverlässigkeit der Messung erhöht, da unter schiedliche Bereiche gemessen werden können und Störungen beziehungsweise Messfehler herausgemittelt werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen die zumindest zwei axialen Teilab schnitte unterschiedliche Magnetisierung, insbesondere entgegengesetzte Magnetisierung, auf. Damit kann die Zuverlässigkeit der Drehmomentmessung weiter erhöht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind mehrere Sensoren, insbesondere mehrere TMR-Sensoren angeordnet und jedem Teilabschnitt ist zumindest ein Sensor zur Messung zugeordnet. Vorteil hiervon ist, das eine Drehmomentmessung noch zuverlässiger erfolgen kann. Externe Störfelder können noch zuverlässiger erkannt und Messfehler können beispielsweise herausgemittelt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden axialen Teilabschnitte be nachbart zueinander angeordnet. Damit kann der für die Drehmomentmessung nötige Bau raum vermindert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der zumindest eine dem jeweiligen axi alen Teilabschnitt zugeordnete Sensor axial mittig zum jeweiligen axialen Teilabschnitt ange ordnet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Messung von den durch das Drehmoment verur sachten Magnetfeldern auf Grund des magnetostriktiven Effekts.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die zumindest zwei benachbarten Teilabschnitten zugeordneten Sensoren in axialer Richtung näher beieinander angeordnet als die Summe der Hälften der jeweiligen axialen Erstreckungen der benachbarten Teilab schnitte. Damit kann der Bauraum weiter gesenkt werden. Darüber hinaus können externe Störfelder noch zuverlässiger erkannt und bei der Messung des Drehmoments berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der zumindest eine TMR-Sensor in Form eines ASIC bereitgestellt. Damit ist ein einfacher und fortlaufender Zugriff auf die Mess werte des TMR-Sensors möglich, sodass das Drehmoment beispielsweise mittels Software basierend auf den Messwerten ermittelt werden kann. Durch die Nutzung eines Magnetfeld sensors, insbesondere eines 3D Magnetfeldsensors, mit einer eigenständigen Auswertein heit in Form eines ASIC, zur Messung des entstehenden Magnetfelds kann das Drehmomen- tensignals mit Störsignal erfasst werden und anschließend das Störsignal berechnet werden, so dass anschließend das reine Nutzensignal in Form des Drehmomentensignals ohne Stör signal ermittelt werden kann, ohne dass eine Blindzeit vorliegt. Durch die Verwendung eines 3D Magnetfeldsensors kann das äußere Magnetfeld über eine vektorgestützte Betrachtung besser bestimmt werden. Durch die Verwendung kleiner Magnetfeldsensorelemente im Ver gleich zu relativ größeren Spulen kann das Magnetfeld punktuell und insbesondere vektoriell, erfasst werden, um dem durch äußere Störfelder wirkenden Gradienten zu minimieren. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeich nungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfin dung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich glei che Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Dabei zeigt in schematischer Darstellung Figur 1 ein bekanntes System;
Figur 2 ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 4 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung.
Ausfü hrungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein bekanntes System.
Im Detail zeigt Figur 1 ein System 1, welches eine Welle 3 umfasst, die um eine Achse 2 drehbar ist. Die Welle 3 weist weiter in Umfangsrichtung drei benachbarte axiale Teilab schnitte 4a, 4b, 4c auf, wobei jeweils benachbarte Bereiche 4a, 4b beziehungsweise 4b, 4c entgegengesetzte Magnetisierung 7 in Umfangsrichtung der Welle 3 aufweisen. Den beiden axial äußeren axialen Teilabschnitte 4a, 4c ist jeweils eine Messspule 5 zugeordnet, wobei diese mit jeweils einer Messspule 5 des mittleren axialen Teilabschnitts 4b sich auf gleicher vertikaler Höhe, also Abstand zur Achse 2 der Welle 3 befinden.
Figur 2 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Detail zeigt Figur 2 im Wesentlichen ein System 1 gemäß Figur 1. Im Unterschied zum System 1 gemäß Figur 1 weist das System 1 gemäß Figur 2 lediglich zwei benachbarte axiale Teilabschnitte 4a, 4b auf, wobei diese entgegengesetzte Magnetisierung 7a, 7b in Umfangs richtung der Welle 3 aufweisen. Den beiden axialen Teilabschnitten 4a, 4b ist jeweils ein 3D- Magnetfeldsensor 5a, 5b in Form eines TMR-Sensors zugeordnet, der jeweils in der axialen Mitte des jeweiligen axialen Teilabschnitts 4a, 4b angeordnet ist. Die beiden 3D-Magenet- feldsensoren 5a, 5b sind weiter mit einer Auswerteeinrichtung 6 verbunden, die ausgebildet ist, anhand der Messwerte des Magnetfelds der beiden Sensoren 5a, 5b in bekannter Weise das auf die Welle 3 einwirkende Drehmoment zu ermitteln.
Figur 3 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Detail zeigt Figur 3 im Wesentlichen ein System 1 gemäß Figur 2. Im Unterschied zum System 1 gemäß Figur 2 sind beim System 1 gemäß Figur 3 die beiden 3 D- Magenetfeld sensoren 5a, 5b möglichst nah beieinander angeordnet, also im Wesentlichen an der ge meinsamen Grenze zwischen den beiden axialen Teilabschnitten 4a, 4b. Diese Anordnung entspricht einer zur Mitte versetzten Anordnung der Magnetfelssensoren 5a und 5b in Bezug auf die Teilabschnitte 4a und 4b. Damit ist es möglich, den wirkenden Gradienten im Verlauf des Magnetfelds zwischen den beiden Messorten von externen Störfeldern sowie den Ab stand nach außen zu möglichen Anbauteilen zu optimieren.
Figur 4 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung.
Im Detail zeigt Figur 4 Schritte eines Verfahrens zur Drehmomentmessung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes. Dieses umfasst die folgenden Schritte:
In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Magnetisieren zumindest eines axialen Teilabschnitts zumindest einer sich um eine Achse drehbare Welle. In einem weiteren Schritt S2 erfolgt ein Drehen der Welle um ihre Achse.
In einem weiteren Schritt S3 erfolgt ein zumindest zweidimensionales, insbesondere dreidi- mensionales Vermessen einer Änderung eines Magnetfelds im magnetisierten Teilabschnitt auf Grund des magnetostriktiven Effekts während der Drehung der Welle um die Achse mit tels zumindest eines TMR-Sensors.
In einem weiteren Schritt S4 erfolgt ein Auswerten, mittels einer Auswerteeinrichtung, der gemessenen Werte des zumindest einen TMR-Sensors und in einem weiteren Schritt S5 ein Bestimmen eines auf die Welle wirkendes Drehmoments anhand der ausgewerteten Werte.
Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf: - Geringerer Bauraum
Genauere Bestimmung des auf die Welle einwirkenden Drehmoments Kontinuierliche Bestimmung des auf die Welle einwirkenden Drehmoments Höhere Flexibilität in Bezug auf die Anordnung von Anbauteilen Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.

Claims

A n s p r ü c h e
1. System (1) zur Drehmomentmessung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes, umfassend zumindest eine sich um eine Achse (2) drehbare Welle (3), welche in zumindest einem axia len Teilabschnitt (4a, 4b, 4c) magnetisiert ist und an die ein zu messendes Drehmoment an- legbar ist, zumindest einen TMR-Sensor (5a, 5b), der außerhalb der Welle (3) angeordnet ist und aus gebildet ist, zumindest zweidimensional, insbesondere dreidimensional ein Magnetfeld zu messen und der so zu dem zumindest einen Teilabschnitt (4a, 4b, 4c) angeordnet ist, dass der zumindest eine TMR-Sensor (5a, 5b) bei Drehung der Welle (3) um die Achse (2) eine Änderung des Magnetfelds auf Grund des magnetostriktiven Effekts im magnetisierten Teil abschnitt (4a, 4b, 4c) bei Einwirkung des Drehmoments auf die Welle (3) misst, und eine Auswerteeinrichtung (6), die mit dem zumindest einen TMR-Sensor (5a, 5b) verbunden ist, und die ausgebildet ist, basierend auf den gemessenen Werten des Magnetfelds ein auf die Welle (3) wirkendes Drehmoment zu bestimmen.
2. System (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Welle (3) zumindest zwei axiale Teilab schnitte (4a, 4b) aufweist, welche magnetisiert sind.
3. System (1) gemäß Anspruch 2, wobei die zumindest zwei axialen Teilabschnitte (4a, 4b) unterschiedliche Magnetisierung, insbesondere entgegengesetzte Magnetisierung auf weisen.
4. System (1) gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei mehrere Sensoren (5a, 5b), ins besondere mehrere TMR-Sensoren, angeordnet sind und jedem Teilabschnitt (4a, 4b, 4c) zumindest ein Sensor (5a, 5b) zur Messung zugeordnet ist.
5. System (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die beiden axialen Teilabschnitte (4a, 4b) benachbart zueinander angeordnet sind.
6. System (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der zumindest eine dem jeweiligen axi alen Teilabschnitt (4a, 4b, 4c) zugeordnete Sensor (5a, 5b) axial mittig zum jeweiligen axialen Teilabschnitt (4a, 4b, 4c) angeordnet ist.
7. System (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die zumindest zwei benachbarten Teil abschnitten (4a, 4b) zugeordneten Sensoren (5a, 5b) in axialer Richtung näher beieinander angeordnet sind als die Summe der Hälften der jeweiligen axialen Erstreckungen der benach- barten Teilabschnitte (4a, 4b).
8. System gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei der zumindest eine TMR-Sensor (5a, 5b) in Form eines ASIC bereitgestellt ist.
9. Verfahren zur Drehmomentmessung, insbesondere bei einem Antrieb eines E-Bikes, umfassend die Schritte:
Magnetisieren (Sl) zumindest eines axialen Teilabschnitts (4a, 4b, 4c) zumindest ei ner sich um eine Achse (2) drehbare Welle (3),
Drehen (S2) der Welle (3) um ihre Achse (2), - zumindest zweidimensionales, insbesondere dreidimensionales Vermessen (S3) ei ner Änderung eines Magnetfelds im magnetisierten Teilabschnitt (4a, 4b, 4c) auf Grund des magnetostriktiven Effekts während der Drehung der Welle (3) um die Achse (2) mittels zumindest eines TMR-Sensors (5a, 5b) und
Auswerten (S4), mittels einer Auswerteeinrichtung (6), der gemessenen Werte des zumindest einen TMR-Sensors (5a, 5b), und
Bestimmen (S5) eines auf die Welle (3) wirkendes Drehmoments anhand der ausge werteten Werte.
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