DE102017202507A1

DE102017202507A1 - Drehmomenterfassungseinrichtung, Antrieb und Arbeitsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017202507A1
Application number: DE102017202507.7A
Authority: DE
Inventors: Paul Mehringer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomenterfassungseinrichtung (100) zur Erfassung eines auf eine antriebsseitige Welle (15) eines Antriebs (80) und insbesondere auf eine Kurbelwelle (15) eines mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeuges (1) entlang einer Rotationsachse (Y) wirkenden Drehmomentes (M), welche eine in Richtung eines Momentenflusses des Antriebs (80) abtriebsseitig angeordnete Abtriebswelle (20) aufweist, bei welcher die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) mechanisch miteinander koppelbar sind, um bei Antrieb der Welle (15) eine Übertragung von Drehmoment und axialer Kraft zwischen den Wellen (15, 20) zu bewirken, und welche eine Sensoreinheit (30) aufweist, die eingerichtet ist, eine zwischen den Wellen (15, 20) wirkende axiale Kraft oder eine dafür repräsentative Größe als ein Maß für ein auf die Welle (15) wirkendes Drehmoment zu erfassen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomenterfassungseinrichtung, einen Antrieb und eine Arbeitsvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Drehmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung eines auf eine Welle und insbesondere auf eine Kurbelwelle eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeuges, insbesondere eines Fahrrades, Elektrofahrrades, eBikes, Pedelecs oder dergleichen, entlang einer Rotationsachse wirkenden Drehmomentes, einen Antrieb für ein mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec, und ein mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, ein Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec.
Bei der Überwachung und/oder Steuerung von Antriebseinrichtungen, zum Beispiel im Bereich der Fahrzeugtechnik, ist es oft wünschenswert, das auf eine Welle einer Antriebseinheit wirkende Drehmoment zu erfassen.
Dazu werden herkömmlicherweise z.B. Drehmomenterfassungseinrichtungen eingesetzt, die mit den mechanischen Verspannungen in der Welle im Zusammenhang stehende Effekte ausnutzen, um so auf den Wert eines auf die Welle wirkenden Drehmomentes schließen zu können. Es werden z.B. Materialien eingesetzt, die von den mechanischen Belastungen abhängige magnetische und/oder elektrische Eigenschaften zeigen. Nachteilig ist dabei die notwendige und aufwendige materielle Modifikation der Welle.
Andererseits sind aktive Sensoren denkbar, die magnetische Felder in die Welle einprägen und aus der von der mechanischen Belastung abhängigen Feldantwort der Welle auf das Drehmoment schließen. Diese aktiven Systeme sind - wie andere auch - apparativ vergleichsweise aufwendig und störanfällig.
Bei anderen Konzepten zur Messung eines von einem Fahrer muskulär ausgeübten Drehmoments bei einem mit einem Motor kombinierten Antrieb werden bewegliche Komponenten zur Kraft- und Momentenmessung in den Kraft- und Momentenfluss eingebracht. Dadurch wird die Starrheit des Antriebsstrangs aufgeweicht. Ferner kann nie das vom Fahrer muskulär ausgeübten Moment, sondern immer nur die Momentenkombination aus muskulärem und Motorantrieb bestimmt werden.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Drehmomenterfassungseinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mit vergleichsweise geringem Aufwand unter weitest gehender Beibehaltung der Starrheit des Antriebsstrangs ein von einer Antriebsart, zum Beispiel von einem muskulären Antrieb aufgebrachtes Drehmoment mit hoher Zuverlässigkeit isoliert ermittelt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 dadurch erreicht, dass eine Drehmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung eines auf eine antriebsseitige Welle eines Antriebs und insbesondere auf eine Kurbelwelle einer Arbeitsvorrichtung, einer Lenkung oder eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs entlang einer Rotationsachse wirkenden Drehmomentes geschaffen wird, welche eine in Richtung eines Momentenflusses des Antriebs abtriebsseitig angeordnete Abtriebswelle aufweist, bei welcher die Welle und die Abtriebswelle mechanisch miteinander koppelbar sind, um bei Antrieb der Welle eine Transformation des Drehmoments in eine axiale Kraft zwischen den Wellen zu bewirken, und welche eine Sensoreinheit aufweist, die eingerichtet ist, eine zwischen den Wellen wirkende axiale Kraft oder eine dafür repräsentative Größe als ein Maß für ein auf die Welle wirkendes Drehmoment zu erfassen. Durch die mechanische Kopplung der Welle und der Abtriebswelle lässt sich mittels der Sensoreinheit die sich zwischen den Wellen durch Antrieb mit einem Drehmoment entfaltende axiale Kraft als ein Maß für das aufgeprägte Drehmoment auf einfache zuverlässige Weise ermitteln.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders einfache geometrische Verhältnisse stellen sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung ein, wenn die Welle und die Abtriebswelle mit ihren Achsen parallel und insbesondere koaxial zueinander angeordnet sind. Unter diesen Umständen lässt sich die mechanische Kopplung zwischen den Achsen besonders einfach und in kompakter Bauform realisieren.
Grundsätzlich bieten sich verschiedene Möglichkeiten der mechanischen Kopplung zwischen der Welle und der Abtriebswelle an. Diese kann unter Zwischenschaltung mechanischer Komponenten erfolgen. Im Hinblick auf eine erhöhte Stabilität und Vereinfachung des Aufbaus bietet sich jedoch eine direkte mechanische Kopplung zwischen der Welle und der Antriebswelle an.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung kann zusätzlich oder alternativ die mechanische Kopplung von Welle und Antriebswelle über kooperierende Schrägverzahnungen oder kooperierende Gewinde erfolgen.
Eine stärkere Kompaktifizierung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung ergibt sich, wenn eine der Welle und der Abtriebswelle als Hohlwelle, insbesondere mit Innenverzahnung oder mit Innengewinde, und die andere der Welle und der Antriebswelle als Innenwelle mit Außenverzahnung oder mit Außengewinde von der Hohlwelle zumindest teilweise umschlossen ausgebildet ist.
Alternativ dazu und insbesondere im Fall des Vorsehens einer Mehrzahl von Antriebswellen, zum Beispiel für einen muskulären Antrieb und für einen Motorantrieb, kann es von Vorteil sein, wenn die Welle und die Abtriebswelle als nebeneinander angeordnete Wellen mit miteinander gekoppelten oder koppelbaren Außenverzahnungen oder Außengewinden ausgebildet sind.
Das Funktionsprinzip der zu Grunde liegenden Sensoreinheit zur Messung der zwischen den Wellen wirkenden axialen Kraft als Maß für ein auf die Welle ausgeübtes antreibendes Drehmoment kann unterschiedlich ausgeprägt sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung sind dazu die Welle und die Abtriebswelle zu einem axialen Spiel relativ zueinander ausgebildet.
Die Beweglichkeit mit dem Spiel Zwischenwelle und Abtriebswelle ergibt sich dabei insbesondere beim Antrieb der Welle mit einem antreibenden Drehmoment, zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag und/oder entgegen einer Federvorspannung mittels mindestens eines ersten Federelements.
In diesem Fall lässt sich auf einfache Weise auch das antreibende Drehmoment, welches auf die Welle wirkt, erfassen. Dies geschieht in vorteilhafter Weise indem das Maß des axialen Spiels zwischen der Welle und der Abtriebswelle als Maß für das auf die Welle einwirkende Drehmoment erfassbar ist, insbesondere mit einer Skalierung des Drehmoments über die Federkraft des Federelements, über Eigenschaften und insbesondere den Winkel der Schrägverzahnung und/oder über einen Positions- und/oder Abstandssensor, vorzugsweise mittels eines Hallsensors und eines Magnetelements.
Alternativ zu diesem auf einer tatsächlichen Relativbewegung zwischen der Welle und der Abtriebswelle im Sinne des Spiels beruhenden Messkonzept zur Bestimmung des auf die Welle wirkenden Drehmoments können gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung die Welle und die Abtriebswelle im Wesentlichen axial spielfrei gegeneinander gelagert sein und sich vermittelt durch einen Drucksensor gegeneinander abstützen.
Dabei ist der Drucksensor eingerichtet, die axiale Kraft der Welle und der Abtriebswelle als Maß für das auf die Welle wirkende Drehmoment über den zwischen den Wellen wirkenden Druck zu erfassen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Antrieb für eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere für eine Lenkung oder für ein mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec.
Der Antrieb ist ausgebildet mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Drehmomenterfassungseinrichtung. Diese dient der Erfassung eines auf eine Welle des Antriebes wirkenden Drehmomentes, wobei insbesondere auf der Grundlage des erfassten Drehmomentes der Antrieb überwachbar und/oder steuerbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch eine Arbeitsvorrichtung geschaffen. Die vorgeschlagene Arbeitsvorrichtung ist zum Antreiben mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Antrieb ausgebildet, wobei dieser auf der Grundlage eines erfassten Drehmomentes überwachbar und/oder steuerbar ist.
Die Arbeitsvorrichtung kann konkret auch als motorunterstützte Lenkung oder als mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug, Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec ausgestaltet sein.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.

1 ist eine schematische Darstellung für ein Beispiel eines Fahrzeugs als Arbeitsvorrichtung nach Art eines Elektrofahrrads, bei welchem eine Ausführungsform der Erfindung realisiert ist.
2 und 3 sind geschnittene Ansichten auf Bereiche des Antriebs von Fahrrädern unter Verwendung zweier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung auf der Grundlage unterschiedlicher Sensorkonzepte.
4 ist eine geschnittene Ansicht des Bereichs des Antriebs eines eBikes mit detaillierter Darstellung des muskulären und des Motorantriebs.
5 zeigt in schematischer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung.
6 bis 9 erläutern in schematischer Weise den Zusammenhang zwischen Antriebskraft, Drehmoment und axialer Kraft.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund 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 1 beispielhaft ein Elektrofahrrad als eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 im Detail beschrieben.
Das Fahrzeug 1 umfasst als Elektrofahrrad einen Rahmen 12, an dem ein Vorderrad 9-1, ein Hinterrad 9-2 und ein Kurbeltrieb 2 mit zwei Kurbeln 7 und 8 mit Pedalen 7-1 und 8-1 angeordnet sind. Ein elektrischer Antrieb 3 ist in den Kurbeltrieb 2 integriert. Am Hinterrad 9-2 ist eine Gangschaltung 6 angeordnet.
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 der Gangschaltung 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 11 ausgebildet, welche zur Stromversorgung des elektrischen Antriebes 3 dient.
Im Rahmen 12 integriert ist ferner ein Kurbellager 13 oder Tretlager, welches ein Kurbelgehäuse 14 und eine Kurbelwelle 15 aufweist.
Im Bereich des aus dem Kurbeltrieb 2 und dem elektrischen Antrieb 3 gebildeten Antriebs 80 und insbesondere im Bereich des Kurbelgehäuses 14 mit der Kurbelwelle 15 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung 100 ausgebildet. Diese kann insbesondere zur Bewertung der aufgenommenen Daten zu dem auf die Kurbelwelle 15 wirkenden Drehmoment und zur Steuerung des Antriebs 80 und insbesondere des elektrischen Antriebs 3 mit der Steuereinheit 10 verbunden sein.
2 und 3 zeigen geschnittene Ansichten auf Bereiche eines Antriebs, insbesondere von Fahrrädern, unter Verwendung zweier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung 100 auf der Grundlage unterschiedlicher Sensorkonzepte.
Bei dem Antrieb 80 des Fahrzeugs 1 aus 2 ist dem Kern nach eine um eine Dreh- oder Rotationsachse 15-3 rotierbare Kurbelwelle 15 mit daran drehfest angebrachten Kurbeln 7 und 8 ausgebildet. Die Kurbelwelle 15 ist im Innern eines Kurbelgehäuses 14 als Teil eines Rahmens 12 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Die Kurbelwelle 15 ist als Innenwelle 15' mit einer Außenverzahnung 16 oder einem Außengewinde 16 von einer die Kurbelwelle 15 im Wesentlichen umschließenden Abtriebswelle 20 nach Art einer Außenwelle 20' mit Innengewinde 22 umgeben. Die Wellenachse 20-3 der abtriebsseitigen Welle oder Abtriebswelle 20 und die Wellenachse 15-3 der Kurbelwelle 15 sind koaxial zueinander angeordnet, d.h. die Welle oder Kurbelwelle 15 und die Abtriebswelle 20 sind im Schnitt konzentrisch zueinander ausgerichtet.
Die Abtriebswelle 20 ist drehfest mit einem Abtriebselements 4 in Form eines Kettenblatts montiert und weist auf der Innenseite ein Innengewinde oder eine Innenverzahnung 22 auf, insbesondere nach Art einer Schrägverzahnung. Damit entspricht die Verbindung zwischen Antriebswelle 20 und Wellenachse 15 in etwa der Verbindung zwischen einer Schraube und einer Mutter.
Die Kurbelwelle 15 und die Abtriebswelle 20 sind so zueinander angeordnet, dass das Außengewinde oder die Außenverzahnung 16 der Kurbelwelle 15 des Innengewinde oder die Verzahnung 22 der Abtriebswelle 20 miteinander eingreifen bzw. kämmen.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass durch Antrieb der Kurbelwelle 15, zum Beispiel durch Muskelkraft über die Kurbeln 7 und 8, über das aufgeprägte Drehmoment 15-4 auf Grund der Wechselwirkung oder des Eingreifens der Gewinde 16 und 22 miteinander eine axiale Kraft 15-5 zwischen der Kurbelwelle 15 und der Abtriebswelle 20 erzeugt wird.
Die Schrägverzahnung wirkt in diesem Zusammenhang wie eine schiefe Ebene, die die rein radiale Kraft des Drehmoments in eine axiale Komponente und eine Komponente, die senkrecht zur Schrägverzahnung wirkt, zerlegt. Das Verhältnis der axialen Komponente und der Komponente senkrecht zur Schrägverzahnung lässt sich über die Gewindesteigung einstellen. Dies ist im Zusammenhang mit den 6 bis 9 ergänzend dargestellt.
Auf Grund der axialen Kraft 15-5 erfolgt im Zusammenhang mit dem möglichen Spiel 15-6 zwischen der Kurbelwelle 15 und der Abtriebswelle 20 eine Bewegung der Kurbelwelle 15 als Innenwelle 15' in der Abtriebswelle 20 als Außenwelle 20', so dass sich das erste oder abtriebsseitige Ende 15-1 der Kurbelwelle 15 auf den Anschlag 41 des ersten oder abtriebsseitigen Endes 20-1 der Abtriebswelle 20 zu bewegt, deren Zwischenraum ein erstes Federelement 51 aufnimmt und das mögliche Spiel 15-6 durch Federvorspannung limitiert.
In Abhängigkeit vom auf die Kurbelwelle 15 aufgeprägten Drehmoment 15-4 und mithin in Abhängigkeit von der dadurch erzeugten proportionalen axialen Kraft 15-5 wird das erste Federelement 51 entsprechend stark komprimiert, bis sich Kraft und Gegenkraft die Waage halten. In weiten Bereichen ist die Federkraft des ersten Filterelements 51 unter Gültigkeit des Hookeschen Gesetzes proportional zum Kompressionsweg, so dass das durch das Drehmoment 15-4 und die axiale Kraft 15-5 tatsächlich hervorgerufene axiale Spiel 15-6 als Verschiebung ein Maß für das auf die Kurbelwelle 15 aufgeprägte Drehmoment 15-4 ist.
Mittels einer Sensoreinheit 30 mit einem Abstandssensor 31 - zum Beispiel in Form einer Kombination aus Hallsensor 32 und Magnet 33 - können entsprechende Messdaten, insbesondere nach Art einer Abstandsmessung, erfasst und gegebenenfalls über die Steuereinheit 10 ausgewertet und für die Ansteuerung eines zusätzlichen elektrischen Antriebs 3 verwendet werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 3, die ansonsten mit derjenigen aus 2 übereinstimmt, ist kein axiales Spiel 15-6 möglich, vielmehr wird der Zwischenraum zwischen dem abtriebsseitigen Ende-1 der Kurbelwelle 15 und dem abtriebsseitigen Ende 20-1 der Abtriebswelle 20, also dem ersten Anschlag 41 von einem Drucksensor 35 der Sensoreinheit 30 eingenommen. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass ohne Axialbewegung der Kurbelwelle 15 und der Abtriebswelle 20 relativ zueinander eine axiale Kraft 15-5 und mithin das Drehmoment 15-4 auf die Kurbelwelle 15 erfasst werden können, zum Beispiel als Größe, die zu dem mit dem Drucksensor 35 gemessenen Druck proportional ist, um daraus eine Steuergröße oder Regelgröße zur Steuerung oder Regelung eines elektrischen Antriebs 3 über die Steuereinheit 10 abzuleiten.
Die Ausführungsform der Drehmomenterfassungseinrichtung 100 des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 gemäß 4 baut auf der Ausführungsform gemäß 2 auf.
Zusätzlich weist die Abtriebswelle 20 auf ihrer Außenseite ebenfalls ein Außengewinde oder eine Außenverzahnung 23 auf. Diese greifen mit einer Außenverzahnung 63 einer Motorwelle 60 des Motors 3 mit Rotationsachse 60-3 parallel, aber nicht koaxial zu den Achsen 15-3 und 20-3 der Kurbelwelle 15 bzw. der Abtriebswelle 20 ein, so dass es je nach den Drehmomenten auf der Kurbelwelle 15 und der Motorwelle 60 zu sich überlagernden Verschiebungen 71, 72 und 73 kommt, nämlich (i) zwischen Rahmen 12 oder Kurbelgehäuse 14 und dem Kettenblatt als Abtriebselement 4 und proportional zum muskulär aufgebrachten Fahrraddrehmoment, (ii) zwischen Rahmen 12 oder Kurbelgehäuse 14 und dem zusätzlichen elektrischen Antrieb 3, nämlich dem mitbewegten Motor, und proportional zur Summe aus dem muskulär vom Fahrer aufgebrachten Drehmoment und dem Motormoment bzw. (iii) zwischen dem elektrischen Antrieb 3, nämlich dem mitbewegten Motor, und dem Kettenblatt als Abtriebselement 4 und proportional zum vom elektrischen Antrieb 3 aufgebrachten Motordrehmoment.
Die Verschiebungen 71, 72 und 73 werden neben dem ersten Federelement 51 durch ein zweites Federelement 52 begrenzt, welches angeordnet ist zwischen dem elektrischen Antrieb 3 und dem Rahmen 12.
Durch eine entsprechende Wahl der Gewinde oder Verzahnungen 16, 22 und 23 relativ zueinander und/oder der Eigenschaften der ersten und zweiten Federelemente 51 und 52 kann ein bestimmtes Verhältnis der zur Wirkung kommenden muskulär vom Fahrer aufgebrachten Drehmomente und des Motormoments eingestellt werden, so dass insbesondere die Verschiebung 72, welche für das Summenmoment repräsentativ ist, als Regelgröße für einen Regelkreis zur Einstellung des Motordrehmoments im Rahmen eines Regelverfahrens verwendet werden kann. Das Summenmoment kann problemlos als Differenzmoment gestaltet werden, indem der Gewindeverbund zwischen Motorwelle 60 und Antriebswelle 20 als Rechts- oder Linksgewinde ausgeführt wird.
5 zeigt eine andere Anordnung der erfindungsgemäßen Drehmomenterfassungseinrichtung 100 für einen Antrieb 80 eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1, bei welchem zwischen einem ersten Anschlag 41 und einem zweiten Anschlag 42 ein Motor zwischen zwei Federelementen 51 und 52 federvorgespannt bewegbar ist.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
In Anwendungen mit Antriebsmotoren oder Antrieben allgemein ist die Messung der abgegebenen Drehmomente ein häufig auftretendes Problem.
Ein Zielkonflikt besteht darin, dass zur Übertragung von Drehmomenten starre Verbindungswellen 15, 20, 60 notwendig sind, um eine Übertragung der Motorkraft auf irgendeine Art von Arbeitsvorrichtung als Applikation zu ermöglichen.
Beispiele hierfür sind der Antriebsmotor eines KFZ, die Antriebswelle und die Antriebsräder, der Antriebsmotor einer Werkzeugmaschine - z.B. einer Drehmaschine - und das Werkstück, das angetrieben wird, sowie der Antriebsmotor einer Bohrmaschine und der Bohrkopf.
In allen Fällen ist es ein Bestreben, die Übertragungsstrecke so starr wie möglich zu machen, um eine gute Kraftübertragung zu gewährleisten.
Problematisch ist dabei, dass eine Drehmomentmessung nicht mehr möglich ist oder nur mit hohem technischen Aufwand, weil dann nur noch eine Minimaltorsion gemessen wird, die trotz der starren Verbindung immer noch auftritt.
Beispiele hierfür sind z.B. Dehnmessstreifen, die Minimaltorsionen erfassen.
In vielen Applikationen wird auf eine Messung des Drehmoments einfach verzichtet. Der Motor wird dann gesteuert gefahren, also ohne direkte Messung eines Drehmoments.
In vielen Anwendungen ist jedoch eine Drehmomentmessung unerlässlich. Dies betrifft z.B. den Bereich der sowohl mit Muskelkraft als auch mit Motorkraft antreibbarer Fahrzeuge 1, wie eBikes, Pedelecs und dergleichen, und den Bereich der Lenkunterstützungssysteme. In beiden Anwendungen muss das menschlich aufgebrachte Drehmoment gemessen werden, da die zu Grunde liegenden Motoren jeweils dieses Moment lediglich verstärken sollen. Ohne Kenntnis des aufgebrachten Moments ist aber eine reine Verstärkung nicht möglich.
Bei einem eBike als Fahrzeug 1 muss das vom Fahrer aufgebrachte Drehmoment gemessen, um dieses ggf. durch Zuschalten eines Motormoments zu verstärken.
Zur Lösung des beschriebenen Konflikts zwischen starrer Verbindung einerseits und Beweglichkeit zur Messung des Drehmoments andererseits wird herkömmlicherweise z.B. eine Konstruktion vorgeschlagen, bei welcher ein Tretlager senkrecht zur Tretachse beweglich gelagert wird und die Auslenkung des Tretlagers ein Maß für das Drehmoment angibt.
Bei diesem Vorgehen wird bewusst ein beweglicher Punkt in die Kraft- und Momentenübertragungskette einfügt wird, wobei die erzielte Auslenkung ein Maß für das anliegende Drehmoment ist.
Es treten unter anderem folgende Nachteile bei diesem Vorgehen auf:

(1) Mit der Auslenkung verändert sich die Kettenspannung. Dies wirkt sich nachteilig auf die Kraftübertragung an der Kette aus und führt auch zu einem erhöhten Verschleiß.
(2) Das System misst bei Tretlagermotoren nicht ausschließlich das Drehmoment des Fahrers, sondern die Summe aus Fahrermoment und Motormoment.

Erfindungsgemäß sollen unter anderem diese beiden Nachteile - nämlich die Veränderung der Kettenspannung und die nicht isolierte Messbarkeit des Fahrermoments - überwunden werden.
Details des vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Prinzips werden anhand des Antriebs 80 eines eBikes als Fahrzeug 1 erläutert.
Die Erfindung kann aber prinzipiell auch bei anderen Antriebsstrukturen 80 eingesetzt werden, nämlich bei Antrieben 80, bei welchen mittels einer Welle 15 ein Drehmoment übertragen wird und das an der Welle 12 anliegende Drehmoment zur Steuerung oder Regelung des Antriebs 80 erfasst werden soll.
Die Erfindung schlägt eine Konstruktion nach dem auch nachfolgend und im Zusammenhang mit den 2 und 3 im Detail beschriebenen Prinzip vor:
2 veranschaulicht das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip der vorgeschlagenen neuartigen Drehmomentmessung mittels der vorgeschlagenen Drehmomenterfassungseinrichtung 100 in schematischer Form.
Die Konstruktion gemäß 2 besteht aus einer inneren Welle 15', die starr mit den Kurbeln 7, 8 und Pedalen 7-1, 8-1 verbunden ist, so dass ihre Drehachse 15-3 mit der Tretachse der Kurbelwelle 15 korrespondiert. Diese innere Welle 15' besitzt eine äußere in der Ausführungsform gemäß 2 geschrägte Außenverzahnung 16, die über eine geschrägte Innenverzahnung 22 in die Innenseite einer Hohlwelle 20' als Abtriebswelle 20 greift, die hier starr mit einem vorderen Kettenblatt als Abtriebselement 4 verbunden ist und eine Kettenblattachse 20-3 definiert. Die Verzahnung zwischen Pedalachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 besitzt bei der Ausführungsform gemäß 2 ein axiales Spiel 15-6 das über eine Feder 51 federvorgespannt beschränkt ist oder wird.
Die Schrägverzahnungen 16 und 22 können auch als Gewinde ausgebildet sein und aufgefasst werden. Der Zusammenhang zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 stellt gewissermaßen ein grobes Schraubengewinde dar. Der Antriebsmotor 3 kann über eine weitere Welle 60 und insbesondere Hohlwelle der Kettenblattachse 20-3 überlagert sein oder außerhalb der Kettenblattachse angeordnet sein und über eine äußere Verzahnung 63 die Kettenblattachse 20-3 antreiben, wie dies im Detail in 4 ausgeführt ist.
Durch Aufbringung eines Drehmoments auf der Tretachse 15-3 durch den Fahrer ergibt sich nun auf Grund der Schrägverzahnungen 16, 22 eine axiale Kraft 15-5 zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 bzw. zwischen den entsprechenden Wellen 15, 20, die zu einer axialen Verschiebung 15-6 zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 führt. Diese Verschiebung 15-6 wird als Spiel über die Feder 51 begrenzt.
Der Zusammenhang von Kraft und Federweg ist in erster Näherung proportional. Damit ist die relative Verschiebung zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 direkt proportional zu dem aufgebrachten Drehmoment 15-4 des Fahrers.
Im Gegensatz zum herkömmlichen Vorgehen handelt es sich hier um eine Auslenkung 15-6, (i) welche strikt proportional zum aufgebrachten Drehmoment 15-4 des Fahrers ist und (ii) welche die Kettenspannung nicht verändert.
Vergleicht man die axiale Verschiebung 15-6 mit den Verschiebungen, die bei jeder handelsüblichen Kettenschaltung auftreten, so ist die Verschiebung über die erfindungsgemäße Anordnung vernachlässigbar und mithin unkritisch für den Kettenantrieb.
Die Erfassung der Verschiebung kann mittels Magnetismus und entsprechenden Sensoren 30, 31 erfolgen und Hallsensoren 32 mit induktiven Näherungssensoren zum Einsatz bringen.
Möglich sind auch kapazitive oder optische Methoden oder die Verwendung von Dehnmessstreifen.
In einer weiteren Ausführungsform, die dem Kern nach in 3 dargestellt ist, wird die mögliche Auslenkung reduziert oder insgesamt vermieden, in dem die Drehmomentmessung über einen Drucksensor 35 erfolgt, der zwischen Anschlägen 41, 42 angeordnet ist, die mit der Tretachse 15-3 einerseits und der Kettenblattachse 20-3 andererseits verbunden sind.
Sofern das Prinzip auch auf ein äußeres Zahnradsystem zwischen Antriebsmotor 3 und Kettenblattachse 20-3 bzw. der Abtriebswelle 20 angewendet wird, ist auch das vom Antriebsmotor 3 abgegebene Drehmoment messbar.
Die Erfindung ist - ggf. unter leichter Modifikation - prinzipiell bei jedem Antrieb 80, egal ob elektrisch, verbrennungstechnisch oder durch Antriebe mittels Wind- oder Wasserkraft, anwendbar.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Betriebsverfahren für einen Antrieb 80 oder ein Steuerverfahren für den Betrieb eines Antriebs 80.
Durch die erfindungsgemäße Momentenmessung ergeben sich neue Möglichkeiten für eine Drehmomentregelung.
Problematisch im Zusammenhang mit der Drehmomentregelung beim eBike sind spezifisch das Verhalten beim Anfahren und Anhalten, da dort die Sensibilität des Fahrers besonders hoch ist.
Mit Hilfe des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens sollen eine Drehmomentregelung des eBike vereinfacht und ein geschlossener Regelkreis erzeugt werden, der die Momentenerfassung des Fahrerwunsches und das abgegebene Moment des Antriebsmotors e erfasst.
Heutige Systeme sind komplex und das abgegebene Moment des Elektromotors wird üblicherweise nicht geregelt, sondern über die Erfassung von Strom, Winkellage und Drehzahl gesteuert.
Erfindungsgemäß soll ein geschlossener Drehmomentregelkreis erzeugt werden, der den Fahrerwunsch und das abgegebene Drehmoment der elektrischen Unterstützung in die Regelkette mit einschließt.
Die Erfindung schlägt in dieser Hinsicht unter anderem eine Konstruktion nach dem auch nachfolgend und im Zusammenhang mit 4 im Detail beschriebenen Prinzip mit einem entsprechenden Aufbau und einer neuartigen Drehmomentregelung vor.
Die Konstruktion besteht gemäß 4 aus einer inneren Welle 15' als Kurbelwelle 15, die starr mit den Pedalen 7-1, 8-1 verbunden ist und so eine Tretachse oder Pedalachse 15-3 definiert. Die innere Welle 15' besitzt eine äußere geschrägte Verzahnung 16, die wieder über eine geschrägte Innenverzahnung 22 in die Innenseite einer Hohlwelle 20' einer Abtriebswelle 20 greift, die starr mit dem vorderen Kettenblatt als Abtriebselement 4 verbunden ist so eine Kettenblattachse 20-3 definiert.
Die Verzahnungen 16, 22 zwischen Pedalachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 bzw. zwischen den entsprechenden Wellen 15, 20 besitzt bei der Ausführungsform gemäß 4 wieder ein axiales Spiel 15-6 das über eine erste Feder 51 vorgespannt ist.
Der Zusammenhang zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20- 3 stellt wieder grob ein Schraubengewinde dar.
Der Antriebsmotor 3 ist auf einer Schiene 65 befestigt, die in der Blattebene oder Zeichenebene nach rechts und links verschiebbar und über eine zweite Feder 52 vorgespannt ist. Der Motor 3 definiert über die Motorwelle 60 eine Motorachse 60-3. Zwischen Motorachse 60-3 und Kettenblattachse 20-3 und den entsprechenden Wellen 60, 20 sind wiederum Verzahnungen 63 und 23 mit Hilfe eines Schraubgewindes realisiert, und zwar ähnlich wie zwischen Kettenblattachse 20-3 und Tretachse 15-3.
Durch Aufbringung eines Drehmoments 15-4 auf der Tretachse 15-3 durch den Fahrer ergibt sich auf Grund der Schrägverzahnungen 16, 22 eine axiale Kraft 15-5 zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3, die zu einer axialen Verschiebung 15-6 zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 führt. Diese Verschiebung 15-6 wird über die erste Feder 51 begrenzt.
Der Zusammenhang von Kraft 15-5 und Federweg 15-6 ist wieder proportional. Damit ist die relative Verschiebung 15-6 zwischen Tretachse 15-3 und Kettenblattachse 20-3 direkt proportional zu dem aufgebrachten Drehmoment 15-4 des Fahrers.
Das gleiche Prinzip ist in 4 zwischen Motorachse 60-3 und Tretlagerachse 15-3 bzw. zwischen den entsprechenden Welle 60 und 15 umgesetzt.
Der Motor 60 ist mit seinem Rahmen 12 auf einer Schiene 65 gelagert, so dass eine axiale Verschiebung 72 möglich wird. Die zweite Feder 52 erzeugt eine Gegenkraft, die proportional zur axialen Verschiebung 72 steigt. Die axiale Verschiebung 72 ist wiederum proportional zu dem Drehmoment, das zwischen Motorachse 60 und Kettenblattachse 20 anliegt.
Dementsprechend geben unterschiedliche Abstände ein Maß für unterschiedliche Drehmomente an:

(i) Der auch mit 71 bezeichnete Abstand Δx1 ist der Abstand zwischen der Welle 20 zur Kettenblattachse 20-3 und dem Rahmen 12 und ein Maß für das durch den Fahrer aufgebrachte Drehmoment 15-6.
(ii) Der auch mit 72 bezeichnete Abstand Δx2 ist der Abstand zwischen Motor 3 und Rahmen 12 und ein Maß für die Überlagerung der Momente von Fahrer und Motor 3. Über den Winkel der Schrägverzahnungen 63, 23, die Verzahnungsrichtung (Links- oder Rechtsgewinde) und die Federkräfte der zweiten Feder 52 können die Polarität und der Verstärkungsfaktor zwischen der Auslenkung 72, Δx2 und den anliegenden Momenten eingestellt werden.
(iii) Der auch mit 73 bezeichnete Abstand Δx3 ist der Abstand zwischen dem Motor 3 und der Abtriebswelle 20 zur Kettenblattachse 20-3 und ein Maß für das Moment des Motors 3.

Nun lassen sich die Verschiebungen bezüglich Amplitude und Richtung zwischen den einzelnen Wellen 15, 20, 60 zu den Achsen 15-3, 20-3, 60-3 dimensionieren über die Schrägung der Schrägverzahnungen 16, 22, 23, 63 und/oder die Federkraft der eingesetzten Federn 51, 52.
Es ist möglich, die Kombination aus Verzahnung und Federkräften derart zu wählen, dass die Verschiebung 72 des Motors 3 und die Verschiebung der Welle 20 zur Kettenblattachse 20-3 sich z.B. genau aufheben, sobald eine gewünschte Drehmomentverstärkung anliegt.
Damit kann der Abstand 72, Δx2 als Eingangssignal für eine Regelung über einen Regelkreis des Motormoments verwendet werden. Die Motormomentregelung hat damit die Aufgabe, den Abstand 72, Δx2 auf einem konstanten Wert zu halten.
Falls der Fahrer eine höhere oder niedrigere Unterstützung anfordert, bildet sich dies lediglich in einem geänderten Sollwert Δx2_soll für den Abstand 72 ab.
Die Erfassung der Verschiebungen 71, 72, 73 kann über an sich bekannte Verfahren erfolgen, also mittels Sensoreinheiten 30 mit Abstandssensoren 31, z.B. mittels Magnetismus und Hallsensoren 32 und Magneten 33 oder mit induktiven Näherungssensoren. Möglich sind auch hier kapazitive oder optische Methoden oder die Verwendung von Dehnmessstreifen.
In einer weiteren Ausführungsform ist denkbar, die mögliche Auslenkung wieder im Wesentlichen auf ein Minimum zu begrenzen, wobei die Drehmomentmessung wieder auf eine Druckmessung mittels eines Drucksensors 35 zurückgeführt erfolgt. Der Drucksensor ist zwischen Anschlägen, die mit der Welle 60 zur Motorachse 60-3 einerseits und dem Rahmen 12 andererseits verbunden sind, angeordnet.
Der Verdeutlichung des Verzahnungsprinzips zwischen Antriebsmotor 3 und Kettenblattachse dient 5.
5 zeigt in Erweiterung des Funktionsprinzips aus 4, dass der einseitige Anschlag des Antriebsmotors 3 aufgelöst und von zwei Seiten jeweils mit einer Feder 51, 52 abgestützt ist. Dadurch kann sich der Antriebsmotor 3 in zwei Richtungen entlang der Achse 60, zM verschieben.
Die Pfeile zeigen die jeweils positiven Dreh- und Auslenkungsrichtungen an.
Auf Grund der Schrägverzahnungen 63 und 23 stellt sich je nach Drehrichtung und Momentenfluss eine Kraft entlang der Achse 60-3, zM ein, die von Drehrichtung und Momentenfluss abhängig ist.
Eine entsprechende 2x2-Matrix ist in 5 eingefügt. Als Beispiel sei insbesondere noch der erste Quadrant links oben in der 2x2-Matrix erläutert:
Wenn sich die Achsen entsprechend der eingezeichneten Drehrichtung bewegen und die Welle 20 durch den Motor 3 angetrieben wird, so wird sich eine positive Auslenkung des Motors 3 in Richtung der positiven Achse 60-3, zM ergeben. Dies ist leicht dadurch vorstellbar, dass die Achsen stehen und in der Achse 60-3 des Motors 3 ein Drehmoment mit der Drehrichtung ausgeübt wird. Dann wird die Schrägverzahnung 63 ähnlich einem Schraubenverbund reagieren und den Motorblock in Richtung der Achse 60-3, zM verschieben, wobei die Verschiebung mit dem aufgebrachten Drehmoment steigt.
Die Erfassung der Verschiebung kann wieder mittels Magnetismus und Hallsensoren 32 und mit induktiven Näherungssensoren erfolgen. Möglich sind auch kapazitive oder optische Methoden oder die Verwendung von Dehnmessstreifen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann auch wieder an die Verwendung von Drucksensoren 35 unter weitest gehender Vermeidung oder Unterdrückung des axialen Spiels gedacht werden, wobei der Drucksensor 35 zur Drehmomentmessung zwischen Anschlägen angeordnet ist, die mit der Motorachse 60-3 einerseits und dem Rahmen 12 andererseits verbunden sind.
5 zeigt eine mögliche Ausführungsformen des Verzahnungsprinzips zwischen der Welle 60 zur Motor- oder Antriebsachse 60-3 und der Welle 20 zur Kettenblattachse 20-3. Damit kann bei Kenntnis der Drehrichtung, die über Sensoren 31 leicht bestimmbar ist oder über die Ansteuerung des Motors 3 leicht ermittelt werden kann, und über die Verschiebung in Richtung der Achse 60-3 oder zM und die 2x2-Matrix gemäß 5 der Momentenfluss bezüglich Richtung und Höhe bestimmt werden.
Die Richtung des Momentenflusses wird über die Richtung der Auslenkung in Richtung der Achse 60-3, zM erfasst, die Höhe über die Amplitude der Auslenkung.
Die Erfindung ist - ggf. unter Modifikation - prinzipiell bei jedem Antrieb verwendbar, insbesondere auch dann, wenn ein Moment verstärkt werden soll.
Dies ist neben Bereich der eBikes und z.B. auch bei einer elektrischen Lenkunterstützung der Fall.
Das Prinzip gemäß 5 ist bei jedem Antrieb anwendbar, der - zum Beispiel über ein Zahnrad - ein Moment an eine Welle abgibt. Es lässt sich in Drehmaschinen, Bohrmaschinen, KFZ-Getrieben und vielen anderen Anwendungsbeispielen umsetzen.
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem folgende Aspekte einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander maßgeblich sein:

1) Vorgeschlagen wird ein Prinzip für einen Drehmomentsensor als Drehmomenterfassungseinrichtung 100, bei welchem im Momentenpfad zwei Wellen 15, 20, 60 über eine Schrägverzahnung 16, 22, 23, 63 miteinander verbunden sind, wobei durch die Schrägverzahnung 16, 22, 23, 63 bei Anliegen eines Moments eine axiale Kraft erzeugt wird, die durch ein Messsystem erfasst wird und als Maß für das anliegende Moment verwendet wird.
2) Bei einer anderen Ausgestaltungsform des Drehmomentsensors werden die zwei 15, 20 Wellen ineinander geführt, wobei die äußere Welle 20 als Hohlwelle 20' ausgeführt ist und eine innere Schrägverzahnung 22 aufweist und die die andere Welle 15 eine innere Welle 15' ist und eine entsprechende äußere Schrägverzahnung 22 aufweist.
3) Die zwei Wellen 20, 63 können nebeneinander laufen und über eine äußere Schrägverzahnung miteinander verbunden sein.
4) Eine der beiden Wellen kann ein axiales Spiel zulassen, welches durch ein Federprinzip eine Gegenkraft erfährt, wobei die axiale Auslenkung der Wellen zueinander als Maß für das anliegende Drehmoment verwendet wird.
5a) Über die Federkraft und/oder über die Eigenschaften der Schrägverzahnung kann eine Skalierung des Drehmoments erfolgen.
5b) Über die Richtung der Schrägverzahnung (Links- oder Rechtsgewinde) kann die Richtung der Auslenkung bei Anliegen eines Drehmoments erfolgen.
5c) Die Richtung der Auslenkung gibt Aufschluss über den Momentenfluss. So kann z.B. bei Verwendung einer elektrischen Maschine als Motor oder Generator in beiden Richtungen das auftretende Drehmoment erfasst werden.
6) Bei einer anderen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass keine der beiden Wellen ein axiales Spiel zulässt und das die axiale Kraft über einen Drucksensor erfasst wird.
7) Das erfindungsgemäße Prinzip kann zweimal angewendet werden, wobei durch Einsatz eines Rechts- und eines Linksgewindes die erzielte Auslenkung sich dann aufhebt, wenn die beiden Drehmomente genau in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen.
8) Der vorgeschlagene erfindungsgemäße Drehmomentsensor kann in einem eBike verwendet werden.
9) Der vorgeschlagene erfindungsgemäße Drehmomentsensor kann auch bei einer elektrischen Lenkung verwendet werden.

Claims

Drehmomenterfassungseinrichtung (100) zur Erfassung eines auf eine antriebsseitige Welle (15) eines Antriebs (80) und insbesondere auf eine Kurbelwelle (15) einer Arbeitsvorrichtung, einer Lenkung oder eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs (1) entlang einer Rotationsachse (Y) wirkenden Drehmomentes (M), - welche eine in Richtung eines Momentenflusses des Antriebs (80) abtriebsseitig angeordnete Abtriebswelle (20) aufweist, - bei welcher die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) mechanisch miteinander koppelbar sind, um bei Antrieb der Welle (15) eine Übertragung von Drehmoment und axialer Kraft zwischen den Wellen (15, 20) zu bewirken, und - welche eine Sensoreinheit (30) aufweist, die eingerichtet ist, eine zwischen den Wellen (15, 20) wirkende axiale Kraft oder eine dafür repräsentative Größe als ein Maß für ein auf die Welle (15) wirkendes Drehmoment zu erfassen.
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, bei welcher die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) mit ihren Achsen (15-3, 20-3) parallel und insbesondere koaxial zueinander angeordnet sind.
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) direkt und/oder über kooperierende Schrägverzahnungen (16, 22, 23) oder kooperierende Gewinde (16, 22, 23) miteinander mechanisch gekoppelt sind.
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher eine der Welle (15) und der Abtriebswelle (20) als Hohlwelle, insbesondere mit Innenverzahnung (22) oder Innengewinde (22), und die andere der Welle (15) und der Antriebswelle (20) als Innenwelle mit Außenverzahnung (16) oder Außengewinde (16) von der Hohlwelle zumindest teilweise umschlossen ausgebildet ist.
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) als nebeneinander angeordnete Wellen mit miteinander gekoppelten oder koppelbaren Außenverzahnungen oder Außengewinden ausgebildet sind.
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) zu einem axialen Spiel relativ zueinander ausgebildet sind, insbesondere bei Antrieb der Welle (15), zwischen einem ersten Anschlag (41) und einem zweiten Anschlag (42) und/oder entgegen einer Federvorspannung mittels mindestens eines ersten Federelements (51).
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach Anspruch 6, bei welcher das Maß des axialen Spiels zwischen der Welle (15) und der Abtriebswelle (20) als Maß für das auf die Welle (50) einwirkende Drehmoment erfassbar ist, insbesondere mit einer Skalierung des Drehmoments über die Federkraft des Federelements (51), über Eigenschaften und insbesondere den Winkel der Schrägverzahnung und/oder über einen Positions- und/oder Abstandssensor (31), vorzugsweise mittels eines Hallsensors (32) und eines Magnetelements (33).
Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher - die Welle (15) und die Abtriebswelle (20) im Wesentlichen axial spielfrei gegeneinander gelagert sind und sich vermittelt durch einen Drucksensor (35) gegeneinander abstützen und - der Drucksensor (35) eingerichtet ist, die axiale Kraft der Welle (15) und der Abtriebswelle (20) als Maß für das auf die Welle (50) wirkende Drehmoment über den zwischen den Wellen (15, 20) wirkenden Druck zu erfassen.
Antrieb (80) für eine Arbeitsvorrichtung und insbesondere für eine Lenkung oder für ein mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug (1), Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec, - mit einer Drehmomenterfassungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Erfassung eines auf eine Welle (15) des Antriebes (80) wirkenden Drehmomentes, - bei welchem insbesondere auf der Grundlage des erfassten Drehmomentes der Antrieb (80) überwachbar und/oder steuerbar ist.
Arbeitsvorrichtung und insbesondere Lenkung oder mit Muskelkraft und/oder oder mit Motorkraft antreibbares Fahrzeug (1), Fahrrad, Elektrofahrrad, eBike oder Pedelec, - mit einem Antrieb (80) nach Anspruch 9 zum Antreiben, - bei welchem auf der Grundlage des erfassten Drehmomentes der Antrieb (80) überwachbar und/oder steuerbar ist.