DE19747001C2 - Strain gauges and a mechanical-electrical transducer made with these strain gauges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmeßstreifen, mit einer Widerstands­ schicht, welcher auf einem Trägerelement angeordnet ist, wobei zwischen Wi­ derstandsschicht und Trägerelement eine Isolationsschicht angeordnet ist so­ wie einen mechanisch-elektrischen Wandler mit einem solchen Dehnungsmeß­ streifen.The invention relates to a strain gauge, with a resistor layer, which is arranged on a carrier element, wherein between Wi derstandsschicht and carrier element, an insulation layer is arranged so like a mechanical-electrical converter with such a strain gauge streak.

Gemäß der DE 34 31 114 A1 sind derartige, als Dehnungsmeßstreifen ver­ wendbare Widerstände bekannt. Ein solcher Widerstand weist eine metallische Widerstandsschicht auf, die auf einem Träger angeordnet ist, wobei dieser Wi­ derstandsschicht ebenfalls auf dem Träger angeordnete Kontaktflächen zuge­ ordnet sind.According to DE 34 31 114 A1, such as ver strain gauges reversible resistors known. Such a resistance has a metallic one Resistance layer, which is arranged on a carrier, this Wi derstandsschicht also arranged on the carrier contact surfaces are arranged.

Um vom Träger ausgehende Beeinträchtigungen zu vermeiden, z. B. wenn die­ ser leitend ist, wird zwischen dem Träger und der metallischen Widerstands­ schicht eine Isolationsschicht angeordnet.In order to avoid impairments emanating from the wearer, e.g. B. if the ser is conductive, is between the carrier and the metallic resistor layer an insulation layer arranged.

Ein so vorgefertigter Widerstand wird üblicherweise auf ein Bauteil aufgesetzt, dessen mechanische Belastung gemessen werden soll. Das Anbringen des Widerstandes am mechanisch zu belastenden Bauteil erfolgt dabei dadurch, daß der Träger des Widerstandes auf das mechanisch zu belastende Bauteil aufgeklebt wird.Such a prefabricated resistor is usually placed on a component, whose mechanical load is to be measured. Attaching the Resistance on the mechanically loaded component occurs that the carrier of the resistance on the component to be mechanically loaded is stuck on.

Diese Klebeverfahren haben den Nachteil, daß sie nur bedingt prozeßsicher und nicht langzeitstabil sind, da sich bei der mechanischen und thermischen Beanspruchung die Klebeverbindung verändert. Dies kann soweit gehen, daß sich der Widerstand vollständig vom mechanisch zu belastenden Bauteil löst. These adhesive processes have the disadvantage that they are only partially reliable and are not long-term stable, since the mechanical and thermal Stress changes the adhesive bond. This can go so far that the resistance separates completely from the mechanically stressed component.  

Solche Klebeverbindungen weisen somit eine nur eingeschränkte Lebensdauer auf.Such adhesive connections therefore have a limited lifespan on.

Aus der Zeitschrift: Technisches Messen, 56 (1998), Heft 6, Oldenburg Verlag, "Dickschicht-Drucksensoren mit freitragenden Strukturen" von D. Bergfried und W. Kuhnt, Seiten 250 bis 254 ist es bekannt, in Dickschichttechnik hergestellte Dehnungsmeßstreifen auf einer, aus einem Dielektrikum gebildeten, freitragen­ den Membran anzuordnen, die mit kohleartigem Füllstoff hergestellt ist und durch den zu messenden Druck mechanisch belastet wird. Solche freitragen­ den Strukturen sind aber für die Verwendung in Drehmomentsensoren unge­ eignet.From the magazine: Technisches Messen, 56 (1998), No. 6, Oldenburg Verlag, "Thick-film pressure sensors with self-supporting structures" by D. Bergfried and W. Kuhnt, pages 250 to 254 it is known to be produced in thick film technology Strain gauges on a cantilever formed from a dielectric to arrange the membrane made with carbon-like filler and is mechanically loaded by the pressure to be measured. Such cantilevers However, the structures are not suitable for use in torque sensors is suitable.

Aus der EP 239 386 A2 und EP 426 442 A2 ist eine Wägezelle offenbart, bei welcher Dünnschichtwiderstände über eine Isolationsschicht auf einem mecha­ nisch zu beanspruchenden Substrat angeordnet sind. Dickschichtwiderstände werden aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer in solchen Wägezellen nicht einge­ setzt.A load cell is disclosed in EP 239 386 A2 and EP 426 442 A2 which thin film resistors over an insulation layer on a mecha nically to be claimed substrate are arranged. Thick film resistors are not used in such load cells due to their short lifespan puts.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Widerstand anzugeben, welcher auch bei lang anhaltender mechanischer und thermischer Belastung zuverlässig mit dem mechanisch zu belastenden Bauteil verbindbar und prozeßsicher in einer Serienproduktion herstellbar ist.The object of the invention is therefore an electrical resistance specify which, even with long-lasting mechanical and thermal Load can be reliably connected to the component to be mechanically loaded and can be reliably produced in series production.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das, die Dickschicht­ widerstandsschicht tragende Trägerelement ein mechanisch auf Torsion zu belastendes, aus Stahl bestehendes Bauteil ist.According to the invention the object is achieved in that the thick layer support element carrying a resistance layer mechanically towards torsion stressful component made of steel.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Isolationsschicht unmittelbar unter Wegfall eines Zwischenträgers auf dem mechanisch zu belastenden Bauteil angeordnet sind. Die zu detektierende mechanische Belastung wird da­ bei direkt von dem zu belastenden Bauteil abgegriffen, ohne das Signalverfäl­ schungen durch den Zwischenträger auftreten. Die Herstellung des Widerstan­ des unmittelbar auf dem zu belastenden Bauteil reduziert die Herstellungsko­ sten erheblich.The advantage of the invention is that the insulation layer is immediate with the omission of an intermediate beam on the mechanical load Component are arranged. The mechanical load to be detected is there tapped directly from the component to be loaded without the signal deterioration occur through the intermediate carrier. The manufacture of the resistance the directly on the component to be loaded reduces the manufacturing cost most significant.

Vorteilhafterweise sind die Isolationsschicht und das mechanisch zu belastende Bauteil über eine nicht klebende Verbindung miteinander verbunden. The insulation layer and the one to be mechanically loaded are advantageously Component connected to each other via a non-adhesive connection.  

Eine zuverlässige unlösbare Verbindung wird erreicht, wenn das mechanisch zu belastende Bauteil und die Isolationsschicht über eine innige Verbindung verbunden, z. B. versintert sind. Dies wird erzielt, indem die Isolationsschicht, welche pastenähnlich ausgebildet ist, während eines Hochtemperaturprozesses mit dem mechanisch zu belastenden Bauteil versintert.A reliable permanent connection is achieved if this is mechanical component to be loaded and the insulation layer via an intimate connection connected, e.g. B. are sintered. This is achieved by the insulation layer, which is pasty-like, during a high temperature process sintered with the component to be mechanically loaded.

Alternativ dazu wird die Isolationsschicht während eines Hochtemperaturpro­ zesses mit dem mechanisch zu belastenden Bauteil versintert, wenn die Isola­ tionsschicht folienartig ausgebildet ist.Alternatively, the insulation layer is applied during a high temperature process sintered with the mechanically stressed component when the Isola tion layer is formed like a film.

Dabei geht die Isolationsschicht eine innige Verbindung mit dem zu belasten­ den Bauteil ein. Diese Verbindung ist prozeßsicher zu realisieren und ausge­ sprochen langzeitstabil.The insulation layer is an intimate connection with the load the component. This connection is to be implemented reliably and reliably spoke long-term stable.

Insbesondere die Herstellung des Widerstandes auf einer folienähnlichen Iso­ lierschicht ermöglicht das Anbringen des Dehnungsmeßstreifens auf einem Bauteil mit nichtplaner Oberfläche.In particular, the manufacture of the resistor on a foil-like insulation lierschicht allows the strain gauge to be attached to a Component with a non-planar surface.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist ein mechanisch-elektrischer Wandler eine Einrichtung mit dehnungsempfindlichen Widerständen auf, die auf einem Trägerelement angeordnet sind, wobei die Widerstände und das Träger­ element durch eine Isolationsschicht getrennt sind und die Widerstände Kon­ taktflächen aufweisen, an welchen ein der Dehnung entsprechendes Signal abnehmbar ist. Dabei ist das, die Dickschichtwiderstände tragende Trägerele­ ment ein mechanisch auf Torsion zu belastendes Bauteil, auf welchem direkt eine Auswerteelektronikschaltung für das der Dehnung entsprechende, von den Dickschichtwiderständen abgegebene elektrische Signal angeordnet ist.In another development of the invention, a mechanical-electrical Transducers set up a device with strain sensitive resistors a support element are arranged, the resistors and the support element are separated by an insulation layer and the resistors Kon Have tactile areas on which a signal corresponding to the expansion is removable. This is the carrier element carrying the thick-film resistors ment a component to be mechanically loaded on torsion, on which directly an electronic evaluation circuit for the strain corresponding to the thick-film resistors emitted electrical signal is arranged.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sowohl das Sensorelement als auch die Sensorelektronik direkt auf dem mechanisch zu belastenden Bauteil aufge­ bracht werden.The invention has the advantage that both the sensor element and the Sensor electronics mounted directly on the component to be mechanically loaded be brought.

In einer Ausgestaltung sind die Meßwiderstände und die Struktur der Auswer­ teelektronik wie z. B. Leiterbahn, Kontaktstellen, Dickschichtwiderstände auf einer gemeinsamen folienartigen Isolationsschicht angeordnet, die dann ge­ meinsam auf das mechanisch zu belastende Bauteil aufgesintert werden. In one embodiment, the measuring resistors and the structure are the evaluators teelectronics such as B. conductor track, contact points, thick film resistors a common film-like insulation layer arranged, which then ge are sintered together on the component to be mechanically loaded.  

Diese Herstellung von Sensorelement und Sensorelektronik ermöglicht die Anord­ nung auch auf Bauteilen, die keine plane Oberfläche aufweisen, z. B. auf runden Bauteilen.This production of sensor element and sensor electronics enables the arrangement on components that do not have a flat surface, e.g. B. on round Components.

Bei mechanisch zu belastenden Bauteilen, die keine konstante Dehnung über die gesamte Oberfläche aufweisen, sind die Widerstände als Widerstandsmeßbrücke ausgebildet, wobei alle Widerstände in mindestens einem Bereich der größten mechanischen Beanspruchung des mechanisch zu belastenden Bauteiles ange­ ordnet sind. Dies gilt insbesondere für mechanisch auf Torsion zu belastende Bauteile, die einen unrunden Querschnitt aufweisen.For mechanically stressed components that do not have a constant expansion over the have the entire surface, are the resistors as resistance measuring bridge formed, with all resistances in at least one area of the largest mechanical stress on the mechanically stressed component are arranged. This applies in particular to mechanically loaded torsion Components that have a non-circular cross-section.

In einer Weiterbildung sind die Widerstände im Bereich der größten mechani­ schen Beanspruchung reihenähnlich, vorzugsweise w-ähnlich angeordnet. Dies ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen mechanisch-elektrischen Wandlers auch bei zu belastenden Bauteilen, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Sensors auf einem solchen Bauteil voll genutzt.In a further development, the resistances are in the range of the greatest mechani stress similar to rows, preferably arranged w-like. This enables the use of the mechanical-electrical according to the invention Transducer also for components to be loaded that have a rectangular cross-section exhibit. This will make the sensor sensitive to such Component fully used.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:The invention permits numerous embodiments. One of them should be based on the figures shown in the drawing are explained in more detail. It shows:

Fig. 1 Erfindungsgemäßer Widerstand Fig. 1 resistance according to the invention

Fig. 2 Draufsicht auf mechanisch-elektrischen Wandler. Fig. 2 top view of mechanical-electrical converter.

Fig. 3a erste Ausführung des Drehmomentsensor-Hybrid Fig. 3a first embodiment of the torque sensor hybrid

Fig. 3b zweite Ausführung des Drehmomentsensor-Hybrid Fig. 3b second embodiment of the torque sensor hybrid

Fig. 4 Schnittdarstellung des Drehmomentsensor-Hybrids Fig. 4 sectional view of the torque sensor hybrid

In Fig. 1 ist schematisch der erfindungsgemäße Dehnungsmeßstreifen darge­ stellt.In Fig. 1, the strain gauge according to the invention is shown schematically Darge.

Auf einem Träger 1, welcher aus Stahl besteht, ist ein Dielektrikum 2 aufgebracht. Auf dem Dielektrikum 2 ist eine Leiterbahn 3 mit Kontaktflächen 5 zur elektrischen Verbindung des Widerstandes mit anderen Schaltungsteilen angeordnet. Über der Leiterbahn 3 ist wiederum ein elektrischer Widerstand 4 angeordnet. Den Ab­ schluß bildet eine Passivierungsschicht 12, die nur die Kontaktflächen 5 unbe­ deckt läßt. Der Träger 1 ist dabei eine Welle, an welcher die Flächendehnung auf­ grund einer mechanischen Belastung dieser direkt durch den Dehnungsmeßstrei­ fen abgegriffen wird. Der beschriebene Dehnungsmeßstreifen wird in Dickschicht­ technologie unmittelbar auf dem Träger 1 und somit auf dem mechanisch zu be­ lastenden Bauteil erstellt.A dielectric 2 is applied to a carrier 1 , which consists of steel. A conductor track 3 with contact areas 5 for the electrical connection of the resistor to other circuit parts is arranged on the dielectric 2 . An electrical resistor 4 is in turn arranged over the conductor track 3 . From the end forms a passivation layer 12 , which only covers the contact surfaces 5 unbe. The carrier 1 is a shaft on which the area expansion due to a mechanical load this is tapped directly by the strain gauges fen. The strain gauge described is created in thick-film technology directly on the carrier 1 and thus on the component to be mechanically loaded.

Um eine innige Verbindung des Dielektrikums 2 mit dem Träger 1 herzustellen, wird in einer ersten Ausführung das Dielektrikum 2 in Drucktechnik mittels einer nichtleitenden Paste auf den Träger 1 aufgetragen. Die Paste enthält dabei eine Glasfritte, die bei geringerer Temperatur sinterbar ist als das Material des Trägers 1. Nach Aufbringen der Paste wird ebenfalls in Siebdrucktechnik eine leitende Schicht aufgebracht, die die Leiterbahn 3 und die Kontaktfllächen 5 darstellt, auf welcher wiederum das Widerstandselement 4 angeordnet ist.In order to produce an intimate connection of the dielectric 2 with the carrier 1 , in a first embodiment the dielectric 2 is applied to the carrier 1 by means of a non-conductive paste using printing technology. The paste contains a glass frit which can be sintered at a lower temperature than the material of the carrier 1 . After the paste has been applied, a conductive layer is also applied using screen printing technology, which represents the conductor track 3 and the contact areas 5 , on which the resistance element 4 is in turn arranged.

Die so vorbereitete Welle 1 wird in einem Hochtemperaturprozeß bei etwa einer Temperatur von 750° bis 900°C wärmebehandelt. Dabei versintert die Glasschicht mit der Oberfläche des Stahls 1. Bei diesem Aufsintern werden zwischen dem Dielektrikum 2 und der Welle 1 Oxidbrücken gebildet, die eine unlösbare Verbin­ dung zwischen Welle 1 und Dielektrikum 2 gewährleisten.The shaft 1 prepared in this way is heat-treated in a high-temperature process at approximately a temperature of 750 ° to 900 ° C. The glass layer sinters with the surface of the steel 1 . During this sintering, oxide bridges are formed between the dielectric 2 and the shaft 1 , which ensure an inseparable connection between the shaft 1 and the dielectric 2 .

Diese starre innige Verbindung bedingt gegenüber der Klebetechnik eine geringe­ re Dehnungshysterese. This rigid, intimate connection requires little in comparison with adhesive technology stretch hysteresis.  

Alternativ zu der pastenähnlichen Isolierschicht 2 kann diese auch als flexible Fo­ lienschicht aufgebracht werden. Dabei werden in einem ersten Schritt auf dem folienartigen Dielektrikum 2 in schon bekannter Art und Weise die Leiterbahn 3 und der Widerstand 4 sowie die Kontaktflächen 5 aufgebracht. Das folienähnliche Dielektrikum 2 wird danach auf die Welle 1 aufgelegt, wobei sich das folienähnli­ che Dielektrikum 2 der runden Oberflächen der Welle 1 anpaßt.As an alternative to the paste-like insulating layer 2 , this can also be applied as a flexible film layer. In a first step, the conductor track 3 and the resistor 4 as well as the contact surfaces 5 are applied to the film-like dielectric 2 in a known manner. The foil-like dielectric 2 is then placed on the shaft 1 , the foil-like dielectric 2 adapting to the round surfaces of the shaft 1 .

Das folienähnliche Dielektrikum 2 besteht aus einem Kunstharz mit einer Glasfrit­ te, auf welcher durch Siebdrucktechnik das Muster des Meßwiderstandes 4 auf­ gebracht wird. In Siebdrucktechnik werden nacheinander die Leiterbahn 3 mit den Kontaktflächen 5, der Meßwiderstand 4 und anschließend die Passivierungs­ schicht 12 aufgebracht. Widerstand 4 und Leiterbahn 3 sind Leitpasten, die lei­ tende Teilchen und Glasfritte enthält. Während eines Hochtemperaturprozesses von ungefähr 850°C erfolgt ein Aufsintern sämtlicher Schichten auf der Welle 1 sowie ein rückstandsloses Vergasen des im Dielektrikum 2 enthaltenen Kunststof­ fes. Auch hier wird durch das Entstehen von Oxidbrücken zwischen Welle 1 und Dielektrikum 2 eine haltbare Verbindung zwischen beiden erzeugt. Nach dem Sintern verbleiben die Strukturen in Form von Isolier- und Leitschichten auf der Welle 1.The film-like dielectric 2 consists of a synthetic resin with a Glasfrit te, on which the pattern of the measuring resistor 4 is brought on by screen printing technology. In screen printing technology, the conductor track 3 with the contact surfaces 5 , the measuring resistor 4 and then the passivation layer 12 are applied in succession. Resistor 4 and conductor track 3 are conductive pastes containing conductive particles and glass frit. During a high-temperature process of approximately 850 ° C., all layers are sintered on the shaft 1 as well as a residue-free gasification of the plastic contained in the dielectric 2 . Here too, the formation of oxide bridges between wave 1 and dielectric 2 creates a durable connection between the two. After sintering, the structures remain on the shaft 1 in the form of insulating and conductive layers.

Fig. 2 zeigt einen Dickschichtdrehmomentsensor mit den eben erläuterten Deh­ nungsmeßstreifen, wie er in Hilfskrafteinrichtungen von Kraftfahrzeugen, insbe­ sondere bei elektrischen Lenkhilfesystemen oder elektrohydraulischen Lenkhilfe­ systemen Einsatz findet. Fig. 2 shows a thick-film torque sensor with the strain gauges just explained, as it is used in auxiliary power devices of motor vehicles, in particular special in electrical power steering systems or electro-hydraulic power steering systems.

Das zu belastende Bauteil 1 ist in diesem Fall quaderförmig gestaltet. Auf dem Bauteil 1 ist in der oben beschriebenen Art und Weise ein Dielektrikum 2 ange­ ordnet, auf welchem eine Widerstandsmeßbrücke 7 mit als Dehnungsmeßstreifen wirkenden Meßwiderständen 4 aufgebracht sind. Die Widerstandsmeßbrücke 7 besteht in bekannter Art und Weise aus vier Widerständen 4, die über Leiterbah­ nen 3 mit elektrischen Kontaktflächen 8 der Widerstandsmeßbrücke 7 verbunden sind. Um ein redundantes Signal zu erlangen, kann eine zweite gleich geartete Widerstandsmeßbrücke auf die Welle 1 aufgebracht werden.In this case, the component 1 to be loaded has a cuboid shape. On the component 1 , a dielectric 2 is arranged in the manner described above, on which a resistance measuring bridge 7 with measuring resistors 4 acting as strain gauges are applied. The resistance measuring bridge 7 consists in a known manner of four resistors 4 , which are connected via conductor tracks 3 with electrical contact surfaces 8 of the resistance measuring bridge 7 . In order to obtain a redundant signal, a second resistance measuring bridge of the same type can be applied to the shaft 1 .

Das Dielektrikum 2 ist dabei mittig auf der rechteckförmigen Oberfläche der Welle 1 angeordnet, in dem Bereich, wo bei einer mechanischen Beanspruchung der Welle 1 die Oberflächendehnung am deutlichsten detektierbar ist. Die Widerstän­ de 4 jeder Widerstands-DMS-Meßbrücke 7 sind dabei w-ähnlich jeweils in einer Reihe hintereinander entlang der Richtung angeordnet, in welcher sich die Zone der maximalen Beanspruchung der Welle 1 erstreckt. Die Dehnung des mecha­ nisch belasteten Bauelements wird von der DMS-Meßbrücke 7 direkt erfaßt.The dielectric 2 is arranged centrally on the rectangular surface of the shaft 1 , in the area where the surface strain can be most clearly detected when the shaft 1 is subjected to mechanical stress. The resistors 4 of each resistance strain gauge measuring bridge 7 are arranged w-like in each case in a row one behind the other in the direction in which the zone of maximum stress on the shaft 1 extends. The strain of the mechanically loaded component is detected directly by the strain gauge bridge 7 .

Das so in Dickschichttechnologie erstellte Sensorelement ermöglicht es, daß die Elektronik zur Auswertung des Sensorelementes sowie zur Übertragung des Si­ gnales ebenfalls unmittelbar auf der Isolierschicht 2 auf der Welle 1 realisiert wer­ den kann. Ein solches Drehmomentsensor - Hybrid ist in Fig. 3a und 3b in Draufsicht schematisch dargestellt.The sensor element thus created in thick-film technology enables the electronics for evaluating the sensor element and for transmitting the signal to be realized directly on the insulating layer 2 on the shaft 1 as well . Such a torque sensor hybrid is shown schematically in plan view in FIGS . 3a and 3b.

Wie aus Fig. 3a erkennbar ist, ist die in Dickschichttechnik aufgebrachte Wider­ standsmeßbrücke 7 über eine ebenfalls in Dickschichttechnik hergestellte Leiter­ bahn 10 mit der Auswerteelektronik 9 verbunden. Die Auswerteelektronik 9 be­ steht aus diskreten Bauelementen, die an den in Fig. 2 dargestellten Kontaktflä­ chen 8 mit der Widerstandsmeßbrücke 7 verbunden sind. Diese Auswerteelektro­ nik 9 kann separat angeordnet sein oder aber wie im vorliegenden Fall direkt auf der Welle 1 angeordnet sein, wo sie an den Kontaktflächen 8 verlötet ist.As can be seen from FIG. 3a, the resistance measuring bridge 7 applied in thick-film technology is connected to the evaluation electronics 9 via a conductor 10 also produced in thick-film technology. The evaluation electronics 9 be made of discrete components, which are connected to the contact surfaces 8 shown in FIG. 2 with the resistance measuring bridge 7 . This evaluation electronics 9 can be arranged separately or, as in the present case, be arranged directly on the shaft 1 , where it is soldered to the contact surfaces 8 .

Zur berührungslosen Signalübertragung des Sensorsignals ist eine Spule 11 um die Welle 1 gewickelt, die ebenfalls über in Dickschichttechnik gefertigte Leitbah­ nen und Kontaktflächen mit der Auswerteelektronik 9 verbunden ist. Wie in Fig. 3b dargestellt, besteht auch die Möglichkeit die Spule 11 in Dickschichttechnik aufzudrucken, wodurch externe Lötverbindungen eingespart werden. Die Kontak­ tierung der Auswerteelektronik 9 erfolgt dabei vorteilhafterweise an den Kontakt­ flächen 8 durch Oberflächenmontage (SMD-Technik). Dadurch entsteht ein Hy­ brid, der das Sensorelement und die Elektronik umfaßt und direkt auf der Welle 1 erstellt werden kann. Ein solcher Sensor kann mit Kunststoff, z. B. Silikon vergos­ sen werden.For contactless signal transmission of the sensor signal, a coil 11 is wound around the shaft 1 , which is also connected via guide rails made in thick-film technology and contact surfaces with the evaluation electronics 9 . As shown in FIG. 3b, there is also the possibility of printing on the coil 11 using thick-film technology, which saves external soldered connections. The contacting of the evaluation electronics 9 is advantageously carried out on the contact surfaces 8 by surface mounting (SMD technology). This creates a hybrid that includes the sensor element and the electronics and can be created directly on the shaft 1 . Such a sensor can be made with plastic, e.g. B. silicone be forgotten.

Durch einen solchen, die Oberflächendehnung auf der Welle 1 messenden Sen­ sor wird beim Einsatz in Lenkhilfesystemen ein direkter Durchtrieb vom Rad zum Fahrer ohne zusätzliche Elastizität in der Lenkwelle gewährleistet.Such a sensor, which measures the surface expansion on shaft 1 , ensures direct drive-through from the wheel to the driver without additional elasticity in the steering shaft when used in power steering systems.

Neben den bereits erläuterten Anwendungsfall als Drehmomentsensor für Kfz- Lenksysteme, die ein Drehmomentsignal benötigen, findet der vorgeschlagene Sensor auch Anwendung zur Messung des Drehmomentes im Antriebstrang von Kraftfahrzeugantrieben, beispielsweise für Motorsteuerung, Getriebesteuerung und Antischlupfregelung. Auch ist ein Einsatz zur Messung von Biegemomenten in Bauteilen, wie beispielsweise bei zug-druckbeanspruchten Bauteilen, wie Zug­ kraftmessungen an Anhängerkupplungen, Achslastmessungen oder Pedal- Sollwertgebern in Kraftfahrzeugen oder in Waagen mit Biegebalken denkbar.In addition to the already explained application as a torque sensor for automotive The proposed system finds steering systems that require a torque signal Sensor also used to measure torque in the drive train from Motor vehicle drives, for example for engine control, transmission control and anti-slip control. It is also used to measure bending moments in components, such as components subject to tensile pressure, such as tensile Force measurements on towbars, axle load measurements or pedal Setpoint sensors in motor vehicles or in scales with bending beams are conceivable.

In Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Drehmomentsensor-Hybrid im Schnitt dar­ gestellt. Auf den von der Passivierungsschicht 12 unbedeckten Kontaktflächen 5 werden diskrete Bauteile der Auswerteschaltung 9 aufgelötet.In Fig. 4, the torque sensor hybrid according to the invention is shown in section. Discrete components of the evaluation circuit 9 are soldered onto the contact areas 5 which are not covered by the passivation layer 12 .

Nach der Umspritzung mit Kunststoff steht ein Dickschicht-DMS-Sensor mit in­ tegrierter Elektronik zur Verfügung.After the encapsulation with plastic, a thick-film strain gauge sensor is also in integrated electronics.

Claims (11)

1. Dehnungsmeßstreifen mit einer Widerstandsschicht, welche auf einem Trägerelement angeordnet ist, wobei zwischen Widerstandsschicht und dem Trägerelement eine Isolationsschicht angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das, die Dickschichtwiderstandsschicht tragende Trä­ gerelement ein mechanisch auf Torsion zu belastendes, aus Stahl beste­ hendes Bauteil (1) ist.1. Strain gauge with a resistance layer, which is arranged on a support element, wherein an insulation layer is arranged between the resistance layer and the support element, characterized in that the, the thick-film resistance layer carrying Trä gerelement a mechanically stressed torsion, steel existing component ( 1 ) is. 2. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (2) und das mechanisch zu belastende Bauteil (1) über eine nicht klebende Verbindung miteinander verbunden sind.2. Electrical resistance according to claim 1, characterized in that the insulation layer ( 2 ) and the component to be mechanically loaded ( 1 ) are connected to one another via a non-adhesive connection. 3. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanisch zu belastende Bauteil (1) und die Isolationsschicht (2) während eines Hochtemperaturprozesses eine innige Verbindung mitein­ ander eingehen.3. Electrical resistance according to claim 2, characterized in that the component to be mechanically loaded ( 1 ) and the insulation layer ( 2 ) enter into an intimate connection with one another during a high-temperature process. 4. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (2) pastenartig ausgebildet ist und während eines Hochtemperaturprozesses mit dem mechanisch zu belastenden Bauteil (1) versintert.4. Electrical resistance according to claim 3, characterized in that the insulation layer ( 2 ) is pasty and sintered during a high temperature process with the component to be mechanically loaded ( 1 ). 5. Elektrischer Widerstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (2) folienartig ausgebildet ist, und während eines Hochtemperaturprozesses mit dem mechanisch zu belastenden Bauteil (1) versintert. 5. Electrical resistance according to claim 3, characterized in that the insulation layer ( 2 ) is film-like, and sintered during a high-temperature process with the component to be mechanically loaded ( 1 ). 6. Mechanisch-elektrischer Wandler mit einer Einrichtung mit dehnungsemp­ findlichen Widerständen, die auf einem Trägerelement angeordnet sind, wobei die Widerstände und das Trägerelement durch eine Isolations­ schicht getrennt sind, und wobei an den Widerständen ein der Dehnung entsprechendes elektrisches Signal abnehmbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das, die Dickschichtwiderstände (4) tragende Trägerele­ ment ein mechanisch auf Torsion zu belastendes Bauteil (1) ist, auf wel­ ches direkt eine Auswerteelektronik (7, 9) für das der Dehnung entspre­ chende, von den dehnungsempfindlichen Dickschichtwiderständen (4) er­ zeugte elektrische Signal angeordnet ist.6. Mechanical-electrical converter with a device with strain-sensitive resistors, which are arranged on a carrier element, the resistors and the carrier element being separated by an insulation layer, and wherein an electrical signal corresponding to the strain can be removed from the resistors, thereby characterized is characterized in that the carrier element carrying the thick-film resistors ( 4 ) is a component ( 1 ) to be mechanically loaded on torsion, on which an electronic evaluation unit ( 7 , 9 ) for the strain corresponding to the strain-sensitive thick-film resistors ( 4 ) is applied. he generated electrical signal is arranged. 7. Mechanischer-elektrischer Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Widerstände (4) und die Struktur der Auswerteelektronik (7, 9) auf einer gemeinsamen, folienartigen Isolationsschicht (2) angeordnet sind.7. Mechanical-electrical converter according to claim 6, characterized in that the resistors ( 4 ) and the structure of the evaluation electronics ( 7 , 9 ) are arranged on a common, film-like insulation layer ( 2 ). 8. Mechanisch-elektrischer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolationsschicht (2) während eines Hochtemperaturprozesses mit dem mechanisch zu belastenden Bauteil (1) versintert.8. Mechanical-electrical converter according to claim 7, characterized in that the insulation layer ( 2 ) sintered during a high temperature process with the component to be mechanically loaded ( 1 ). 9. Mechanisch-elektrischer Wandler nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Widerstände (4) in mindestens einem Bereich der größten mechanischen Beanspruchung des mechanisch zu belastenden Bauteiles (1) angeordnet sind.9. Mechanical-electrical converter according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the resistors ( 4 ) are arranged in at least one area of the greatest mechanical stress on the component ( 1 ) to be mechanically loaded. 10. Mechanisch-elektrischer Wandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Widerstände (4) im Bereich der größten mechanischen Bean­ spruchung reihenähnlich angeordnet sind.10. Mechanical-electrical converter according to claim 9, characterized in that the resistors ( 4 ) are arranged in series in the region of the greatest mechanical stress. 11. Mechanisch-elektrischer Wandler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Signalübertragung eine Spule (11) auf der Isolati­ onsschicht (2) angeordnet ist.11. A mechanical-electrical converter according to claim 9 or 10, characterized in that a coil ( 11 ) on the isolati onsschicht ( 2 ) is arranged for signal transmission.