DE202018107337U1

DE202018107337U1 - torsion sensor

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Publication number: DE202018107337U1
Application number: DE202018107337.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2028-12-21

Abstract

Torsionssensor (1) zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers (2), mit einer Sensoreinheit (3) zur Erfassung der Dehnung eines Körpers (2),und mit einer kontaktlosen Übertragungseinheit für Signale von der Sensoreinheit (3) über eine Sendeeinheit (4a) zu einer abgesetzten Empfangseinheit (4b),dadurch gekennzeichnet,dass wenigstens ein Träger (5) vorgesehen ist,der mit dem Wellenkörper (2) mechanisch so verbunden ist, dass Torsionen des Wellenkörpers (2) auf den Träger (5) übertragen werden und diesen verformen,und der mit wenigstens einer Sensoreinheit (3) so mechanisch verbunden ist, dass wenigstens eine Sensoreinheit (3) eine Torsion des Trägers (5) als Dehnung erfassen kann,und dass die wenigstens eine Sensoreinheit (3) mit wenigstens einer Sendeeinheit (4a) zur Übertragung von Signalen an die abgesetzte Empfangseinheit (4b) verbunden ist.Torsion sensor (1) for detecting the torsion of a shaft body (2), with a sensor unit (3) for detecting the elongation of a body (2), and with a contactless transmission unit for signals from the sensor unit (3) via a transmitting unit (4a) a remote receiving unit (4b), characterized in that at least one support (5) is provided, which is mechanically connected to the shaft body (2) so that torsions of the shaft body (2) are transmitted to the carrier (5) and deform it , and which is mechanically connected to at least one sensor unit (3) such that at least one sensor unit (3) can detect a torsion of the carrier (5) as an elongation, and that the at least one sensor unit (3) is connected to at least one transmitting unit (4a). for transmission of signals to the remote receiving unit (4b) is connected.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft einen Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers.The invention relates to a torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der DE 39 22 556 A1 ist eine berührungslose Sensorklemme bekannt. Bei dieser wird zur Vereinfachung von rückwirkungsfreiem und kontaktlosem Erfassen von statischen und dynamischen physikalischen Größen (Temperatur, Kraft, mechanische/elektrische Spannung, Torsion an Wellen, Strahlung, etc.) an Messpunkten beliebiger Gegenstände (insbesondere bewegter Teile an Maschinen, Produktionsgütern im Exschutzbereich, etc.) wird der Sensor mit einem Transponder ausgestattet, dessen Versorgungsenergie aus einem magnetischen Feld, welches von einem Sender im Sensorempfänger erzeugt wird, gewonnen wird und die Messgröße mittels Rückwirkung auf den Sender dem Sensorempfänger übermittelt wird. Die häufigste Anwendung für berührungslose Übertragungssysteme ist die Erfassung des Drehmoments (8). Sie sind sehr modular aufgebaut, flexibel einsetzbar, erfordern jedoch in der Regel einen hohen Montage- und Verdrahtungsaufwand. In der Regel bestehen diese Übertragungssysteme aus einer Dehnungsmessstreifenbeklebung, einem Sensorsignalverstärker mit einer Telemetrieeinrichtung, einer Stromversorgung, einer Stator- und Rotorantenne und einer Auswerteeinheit, sowie die Verkabelung der Komponenten. Die Modularität bringt zwar Flexibilität aber auch hohe Applikationskosten.From the DE 39 22 556 A1 is a non-contact sensor clamp known. In this case, to simplify non-contact and non-contact detection of static and dynamic physical quantities (temperature, force, mechanical / electrical voltage, torsion at waves, radiation, etc.) at measuring points of arbitrary objects (in particular moving parts on machines, manufactured goods in Exschutzbereich, etc.), the sensor is equipped with a transponder whose supply energy is obtained from a magnetic field, which is generated by a transmitter in the sensor receiver, and the measured variable is transmitted to the sensor receiver by means of reaction to the transmitter. The most common application for non-contact transmission systems is the detection of torque ( 8th ). They are very modular in design, flexible in use, but usually require a high installation and wiring costs. In general, these transmission systems consist of a strain gauge, a sensor signal amplifier with a telemetry device, a power supply, a stator and rotor antenna and an evaluation, and the wiring of the components. The modularity brings flexibility but also high application costs.

Eine Sensortelemetrie mit integriertem Komplettmonitoring und Remotesteuerfunktion und deren typischer Aufbau ist der DE 10 2013 001 173 A1 zu entnehmen. Für die Übertragung von Sensordaten von drehenden Wellen werden derartige Sensortelemetriesysteme eingesetzt. Diese Systeme setzen sich üblicherweise aus den 4 Hauptkomponenten Sensortelemetrieverstärker, Rotorantenne, Statorantenne und Empfänger zusammen. Dabei wird die Versorgungsenergie für den Rotor, von der Statorantenne zur Rotorantenne berührungslos übertragen. Diese ermöglichen eine einfache und sichere Übertragung der Sensordaten von den beweglichen Komponenten zu den statischen Komponenten der Sensortelemetrie, wobei die verwendeten Sensoren aufwendig, anfällig und kostenintensiv sind.A sensor telemetry with integrated complete monitoring and remote control function and their typical structure is the DE 10 2013 001 173 A1 refer to. For the transmission of sensor data from rotating shafts such sensor telemetry systems are used. These systems usually consist of the four main components sensor telemetry amplifier, rotor antenna, stator antenna and receiver. In this case, the supply energy for the rotor is transmitted without contact from the stator to the rotor antenna. These allow a simple and secure transmission of the sensor data from the moving components to the static components of the sensor telemetry, wherein the sensors used are complex, prone and expensive.

Aus dem Deutschen Patent DE 197 19 921 C2 ist eine Anordnung zur Erfassung des Drehmomentes einer Welle mit einem Messflansch und einer integrierten Rotorelektronik, mit einem rotierenden Messkörper zum Erfassen des Drehmoments mit Dehnungmessstreifen zum Wandeln der mechanischen Torsion in ein elektrisches Signal und mit einem integrierten Messverstärker zum Verstärken des Messsignals sowie einer Telemetrieübertragungseinrichtung zur Übertragung des elektrischen Messsignals bekannt. Die beschriebenen Dehnungsmessstreifen erweisen sich in der Handhabung als sehr aufwendig und im Hinblick auf Langzeitstabilität als anfällig.From the German patent DE 197 19 921 C2 is an arrangement for detecting the torque of a shaft with a measuring flange and an integrated rotor electronics, with a rotating measuring body for detecting the torque with strain gauges for converting the mechanical torsion into an electrical signal and with an integrated measuring amplifier for amplifying the measuring signal and a telemetry transmission device for transmission the electrical measurement signal known. The strain gauges described prove to be very complicated to handle and prone to long-term stability.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers anzugeben.The object of the invention is to provide a torsion sensor which is improved over the prior art for detecting the torsion of a shaft body.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Torsionssensor gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved with a torsion sensor having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers ist mit einer Sensoreinheit zur Erfassung der Dehnung eines Körpers und mit einer kontaktlosen Übertragungseinheit für Signale von der Sensoreinheit über eine Sendeeinheit zu einer abgesetzten Empfangseinheit versehen.The torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body is provided with a sensor unit for detecting the elongation of a body and with a contactless transmission unit for signals from the sensor unit via a transmitting unit to a remote receiving unit.

Zusätzlich zeigt der Torsionssensor wenigstens einen Träger, der mit dem Wellenkörper so verbunden ist, dass Torsionen des Wellenkörpers auf den oder die Träger übertragen werden und diesen oder diese verformen. Dabei sind der oder die Träger mit wenigstens einer Sensoreinheit so verbunden, dass eine Torsion des Trägers als Dehnung erfasst werden kann. Dadurch wird erfindungsgemäß die Torsion des Körpers insbesondere des Wellenkörpers über einen Träger auf die auf dem Träger befindliche Sensoreinheit zur Erfassung einer Dehnung übertragen, ohne dass eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem zu sensierenden Körper und dem Sensorelement gegeben ist. Der Körper steht somit erfindungsgemäß nicht in direktem Kontakt mit der Sensoreinheit auf dem Träger.In addition, the torsion sensor exhibits at least one support which is connected to the shaft body in such a way that torsions of the shaft body are transmitted to the support and deform it or these. In this case, the carrier or carriers are connected to at least one sensor unit such that a torsion of the carrier can be detected as an elongation. As a result, according to the invention, the torsion of the body, in particular of the shaft body, is transmitted via a carrier to the sensor unit for detecting an expansion located on the carrier, without a direct mechanical connection being provided between the body to be sensed and the sensor element. The body is thus not according to the invention in direct contact with the sensor unit on the support.

Das oder die Sensorelemente sind dabei mit wenigstens einer Sendeeinheit zur Übertragung von Signalen an die abgesetzte Empfangseinheit verbunden. Diese Verbindung ist dabei signaltechnisch zu verstehen, wobei sie fakultativ auch zusätzlich mechanisch ausgebildet sein kann. Insbesondere können die Sensorelemente auch auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein.The one or more sensor elements are connected to at least one transmitting unit for transmitting signals to the remote receiving unit. This connection is to understand signal technology, and it may optionally be additionally formed mechanically. In particular, the sensor elements can also be arranged on a common carrier.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des Torsionssensors ist eine Baugruppe geschaffen, die im Rahmen einer Vorfertigung hergestellt werden kann und die es ermöglicht, die fertigungstechnisch komplexen Schritte insbesondere die Verbindung der Sensoreinheit mit dem Träger in definierter und sicherer Umgebung und Fertigungsbedingungen zu realisieren und dann die Montage dieser Baugruppe auf die zu sensierende Welle auf vereinfachte Weise zu ermöglichen. Der Träger mit den weiteren auf ihn angebrachten Komponenten des erfindungsgemäßen Torsionssensors bildet dabei die vorgenannte Baugruppe. Neben der Möglichkeit, die wenigstens eine Sendeeinheit mit der Baugruppe signaltechnisch zu verbinden und abgesetzt von dieser zu realisieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auch die wenigstens eine Sendeeinheit auf dem Träger neben der wenigstens einen Sensoreinheit zu realisieren und damit Teil der Baugruppe zu sein.By this construction of the torsion sensor according to the invention, an assembly is provided which is manufactured as part of a prefabrication can be and which makes it possible to realize the production engineering complex steps in particular the connection of the sensor unit with the carrier in a defined and safe environment and manufacturing conditions and then to allow the assembly of this assembly on the shaft to be sensed in a simplified manner. The carrier with the other mounted on it components of the torsion sensor according to the invention forms the aforementioned assembly. In addition to the possibility of signal-technically connecting the at least one transmission unit to the module and to set it apart from this, it has proved to be advantageous to implement the at least one transmission unit on the carrier in addition to the at least one sensor unit and thus to be part of the module ,

Dabei hat es sich besonders bewährt, den erfindungsgemäßen Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers, so weiterzubilden, dass der Träger formsteif insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Kunststoff ausgebildet ist. Dabei wird das Maß der Formsteifigkeit so gewählt, dass die Torsion des zu sensierenden Körpers insbesondere des Wellenkörpers über den Träger auf die auf dem Träger befindliche Sensoreinheit zur Erfassung einer Dehnung übertragen wird. Somit zeigt dieser Träger eine gewisse Elastizität, die es ermöglicht, einerseits die Torsion effizient zu übertragen und andererseits die Möglichkeit schafft, den Träger so fest zu verbinden, dass eine effiziente Übertragung von dem Körper auf den Träger und damit zur Sensoreinheit gewährleistet ist. Hierfür haben sich insbesondere Federn, elastische Werkstoffe insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Kunststoff bewährt. Diese sind bevorzugt plan mit einer definierten Materialstärke (Dicke) ausgebildet, so dass eine ausreichende Steifigkeit und damit Stabilität und andererseits eine ausreichende Elastizität zur Anpassung an die Struktur der Oberfläche des zu sensierenden Körpers und damit zur effizienten Übertragung einer Torsion des Körpers auf den Träger und somit zu der oder den Sensoreinheiten auf dem Träger ermöglicht ist. Dabei hat es sich besonders bewährt, den planen Träger mit einer lateralen Ausdehnung von wenigen Zentimetern insbesondere mit einer rechteckigen lateralen Struktur mit einer Kantenlänge von wenigen Zentimetern auszubilden. Dabei hat sich eine vertikale Ausdehnung (Dicke) des planen Trägers von etwa einem Millimeter insbesondere unter einem Millimeter gerade im Hinblick auf die gewünschte Elastizität besonders bewährt.It has proven particularly useful to develop the torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body, so that the carrier is dimensionally stable in particular made of steel, stainless steel or plastic. In this case, the degree of stiffness is selected so that the torsion of the body to be sensed in particular of the shaft body is transmitted via the carrier to the sensor unit located on the carrier for detecting an expansion. Thus, this carrier shows a certain elasticity which makes it possible on the one hand to transmit the torsion efficiently and on the other hand creates the possibility of connecting the carrier so tightly that an efficient transmission from the body to the carrier and thus to the sensor unit is ensured. For this feathers, elastic materials in particular made of steel, stainless steel or plastic have proven themselves. These are preferably designed plan with a defined material thickness (thickness), so that sufficient rigidity and thus stability and on the other hand sufficient elasticity to adapt to the structure of the surface of the body to be sensed and thus for efficient transmission of torsion of the body on the carrier and thus allowing for the sensor unit (s) on the carrier. It has proven particularly useful to form the planar support with a lateral extension of a few centimeters, in particular with a rectangular lateral structure with an edge length of a few centimeters. In this case, a vertical extent (thickness) of the planar support of approximately one millimeter, in particular under one millimeter, has proven particularly suitable with regard to the desired elasticity.

Hierbei hat es sich besonders bewährt, den Träger zumindest im Bereich der Sensoreinheit möglichst homogen auszubilden, was die Qualität der Übertragung der Verformung des Wellenkörpers auf den Träger und dann zur Sensoreinheit verbessert, was zu einer sehr originalgetreuen Verformungsübertragung führt. Darüber hinaus hat es sich auch bewährt, die mechanisch festen Verbindungen zwischen zu sensierendem Körper und Träger wie auch zwischen Träger und Sensoreinheit entsprechend zu gestalten.Here, it has proven particularly useful to form the carrier as homogeneously as possible, at least in the region of the sensor unit, which improves the quality of the transmission of the deformation of the shaft body to the carrier and then to the sensor unit, which leads to a very faithful deformation transfer. In addition, it has also proven to make the mechanically strong connections between the body to be sensed and carrier as well as between the carrier and sensor unit accordingly.

Weiterhin hat es sich alternativ oder zusätzlich bewährt, den Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers so weiterzubilden, dass der Wellenkörper mit dem Träger mittels einer mechanisch festen Verbindung insbesondere durch Laserschweißen, Punktschweißen, Rollschweißen, Hartlöten, Löten und/oder Kleben verbunden ist. Durch diese mechanisch feste Verbindung des Trägers mit dem zu sensierenden Körper gelingt es, eine Verformung des Körpers auf den Träger zu übertragen und mit dem vorteilhaften Torsionssensor sicher zu erfassen.Furthermore, it has proven alternatively or additionally, the torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body so that the shaft body is connected to the carrier by means of a mechanically strong connection in particular by laser welding, spot welding, roll welding, brazing, soldering and / or gluing. Through this mechanically strong connection of the carrier with the body to be sensed, it is possible to transmit a deformation of the body to the carrier and to detect reliably with the advantageous torsion sensor.

Besonders bewährt haben sich dabei feste Verbindungen, die mittels Laserschweißen, Punktschweißen, Rollschweißen, Hartlöten, Löten und/oder Kleben gebildet sind, denn diese ermöglichen eine sehr sichere und feste, lokale Verbindung, die einerseits eine sichere Übertragung von Kräften des zu sensierenden Körpers auf den Träger und damit zu einer Sensoreinheit ermöglicht und andererseits eine sichere, feste Verbindung ermöglicht, ohne dass das Risiko einer insbesondere thermischen Beeinträchtigung einer Sensoreinheit des Torsionssensors beim festen, mechanischen Verbinden des Trägers mit dem zu sensierenden Körper deutlich erhöht ist.Solid connections that have been made by laser welding, spot welding, roll welding, brazing, soldering and / or gluing have proved particularly useful, since they allow a very secure and strong local connection, on the one hand a secure transmission of forces of the body to be sensed enables the carrier and thus a sensor unit and on the other hand allows a secure, solid connection, without the risk of a particular thermal impairment of a sensor unit of the torsion is significantly increased in the fixed, mechanical connection of the carrier with the body to be sensed.

Als besonders bevorzugte Vorrichtung hat sich ein Torsionssensor gezeigt, bei dem die mechanisch feste Verbindung zwischen dem Wellenkörper und dem Träger so angeordnet ist, dass die Sensoreinheit insbesondere weitgehend umschlossen ist. Durch das Umschließen insbesondere das weitgehende Umschließen gelingt es, die Torsion des zu sensierenden Körpers im Bereich des Trägers effizient und damit flächig auf den Träger zu übertragen, wobei dies insbesondere in dem Bereich des oder der auf dem Träger angeordneten Sensoreinheiten erfolgt. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass die feste Verbindung linienförmig, entweder als durchgehende Linie oder als punktierte Linie, zumindest auf gegenüber liegenden Seiten wenigstens einer Sensoreinheit angeordnet ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass wenigstens eine Sensoreinheit U-förmig oder kreisförmig, mit oder ohne Lücke, umschlossen ist und dadurch eine sehr selektive und effiziente Übertragung von Verformungen insbesondere Torsionen des zu sensierenden Körpers auf die wenigstens eine umschlossene Sensoreinheit gewährleistet ist. Dies führt zu einem sehr aussagekräftigen Messergebnis des Torsionssensors.As a particularly preferred device, a torsion sensor has been shown, in which the mechanically fixed connection between the shaft body and the carrier is arranged so that the sensor unit is particularly largely enclosed. By enclosing in particular the extensive enclosing, it is possible to transmit the torsion of the body to be sensed in the region of the carrier efficiently and thus flatly to the carrier, this taking place in particular in the region of the sensor unit or units arranged on the carrier. This is preferably achieved in that the fixed connection is arranged linearly, either as a continuous line or as a dotted line, at least on opposite sides of at least one sensor unit. It has proved to be particularly advantageous that at least one sensor unit is enclosed in a U-shaped or circular, with or without gap, thereby ensuring a very selective and efficient transmission of deformations, in particular torsions of the body to be sensed, to the at least one enclosed sensor unit. This leads to a very meaningful measurement result of the torsion sensor.

Im Hinblick auf eine sehr sichere, hochqualitative Verbindung des Trägers und damit des Torsionssensors mit dem zu sensierenden Körper haben sich das Laserschweißen und/oder das Punktschweißen und/oder das Kleben insbesondere das flächige Kleben besonders bewährt, da bei der Ausbildung der festen, mechanischen Verbindung der Wärmeeintrag und damit das Risiko einer Schädigung der Sensoreinheit und anderer elektronischer oder optischer Komponenten auf dem Träger oder des zu sensierenden Körpers gering ist. Dennoch erweisen sich diese bevorzugten Verfahren als besonders wirksam im Hinblick auf die Schaffung einer mechanisch festen Verbindung zwischen Träger und zu sensierendem Körper, die zudem auch unter räumlich begrenzten, schwierigen Rahmenbedingungen effizient eingesetzt werden können.With regard to a very safe, high quality connection of the wearer and thus the Torsion sensors with the body to be sensed, the laser welding and / or spot welding and / or gluing have proven particularly the surface bonding particularly useful because in the formation of solid, mechanical connection of the heat input and thus the risk of damage to the sensor unit and other electronic or optical components on the carrier or the body to be sensed is low. Nevertheless, these preferred methods prove to be particularly effective in terms of creating a mechanically strong connection between the carrier and the body to be sensed, which can also be used efficiently even under spatially limited, difficult conditions.

Dabei wird die mechanisch feste Verbindung zwischen dem Wellenkörper und dem Träger bevorzugt im Randbereich des Trägers angeordnet, wobei sich eine mechanisch feste Verbindung, die sich wenigstens teilweise parallel zum Rand des Trägers erstreckt, besonders bewährt hat. Durch diese Anordnung der mechanisch festen Verbindung im Randbereich insbesondere parallel zum Rand des Trägers gelingt es einerseits, die Fertigung beziehungsweise Anbringung des Torsionssensors zu vereinfachen beziehungsweise sicherer zu gestalten und andererseits die Übertragung der Torsion auf den Träger und damit zu der wenigstens einen Sensoreinheit auf dem Träger sehr aussagekräftig zu gestalten.In this case, the mechanically strong connection between the shaft body and the carrier is preferably arranged in the edge region of the carrier, wherein a mechanically strong connection, which extends at least partially parallel to the edge of the carrier, has proven particularly useful. By this arrangement of the mechanically fixed connection in the edge region, in particular parallel to the edge of the carrier, it is possible on the one hand to simplify or make safer the production or attachment of the torsion sensor and, on the other hand, to transfer the torsion to the carrier and thus to the at least one sensor unit on the carrier very meaningful.

Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, den Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers so weiterzubilden, dass auf dem Träger wenigstens eine Sensoreinheit und wenigstens eine Sendeeinheit schichtweise übereinander als Stapel angeordnet sind. Durch diese Anordnung gelingt es, die Fläche des Trägers und damit die Ausdehnung des Trägers für eine Sensierung durch die wenigstens eine Sensoreinheit zu verwenden und dadurch die Möglichkeit zu schaffen, die Torsion sehr genau zu bestimmen und zugleich einen kompakten Torsionssensor zu schaffen, der eine effiziente und sichere Übertragung der Signale des Torsionssensors zu einer abgesetzten Empfangseinheit ermöglicht. Dabei ist durch die gestapelte Anordnung mit der Sendeeinheit oberhalb der wenigstens einen Sensoreinheit insbesondere auf der Oberseite des Stapels eine besonders effiziente und wenig gestörte Übertragung mittels elektromagnetischer Wellen vorzugsweise mittels induktiver Kopplung gewährleistet.In addition, it has proven particularly useful to further develop the torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body such that at least one sensor unit and at least one transmitting unit are arranged in layers one above the other as stacks on the carrier. By this arrangement, it is possible to use the surface of the carrier and thus the extension of the carrier for a sensing by the at least one sensor unit and thereby to provide the ability to determine the torsion very accurately and at the same time to create a compact torsion, the efficient and secure transmission of the signals of the torsion sensor to a remote receiving unit allows. It is ensured by the stacked arrangement with the transmitting unit above the at least one sensor unit, in particular on the top of the stack a particularly efficient and little disturbed transmission by means of electromagnetic waves, preferably by means of inductive coupling.

Vorzugsweise wird dabei zwischen der wenigstens einen Sensoreinheit und der darüber angeordneten Sendeeinheit eine Trennschicht aus elastischem insbesondere aus gummielastischem Material angeordnet. Dadurch gelingt es, den mechanischen Einfluss von Schwingungen vom zu sensierenden Körper über den Träger beziehungsweise über die wenigstens eine Sensoreinheit auf die Sendeeinheit zu beschränken und dadurch die Langlebigkeit dieser Anordnung zu erhöhen und eine Versteifung des Trägers vermeiden. Eine solche Versteifung kann den Einsatzbereich des Torsionssensors beschränken. Dies ist im besonderen Maß durch die Verwendung eines gummielastischen Materials gegeben.Preferably, between the at least one sensor unit and the transmitting unit arranged above a separating layer of elastic, in particular of rubber-elastic material is arranged. This makes it possible to limit the mechanical influence of vibrations from the body to be sensed on the carrier or on the at least one sensor unit to the transmitting unit and thereby increase the longevity of this arrangement and avoid stiffening of the carrier. Such stiffening can limit the range of application of the torsion sensor. This is given in particular by the use of a rubber-elastic material.

Alternativ oder ergänzend hat es sich besonders bewährt, den Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers, so weiterzubilden, dass auf dem Träger lateral zueinander wenigstens eine Sensoreinheit und wenigstens eine Sendeeinheit angeordnet und mit diesem verbunden sind. Durch diese flächige Anordnung wenigstens einer Sendeeinheit und wenigstens einer Sensoreinheit auf der Oberfläche des Trägers nebeneinander gelingt es, einen einfachen Aufbau des Torsionssensors zu schaffen, der sich als besonders robust erweist.Alternatively or additionally, it has proven particularly useful to further develop the torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body such that at least one sensor unit and at least one transmission unit are arranged on the support laterally relative to one another and connected thereto. By this planar arrangement of at least one transmitting unit and at least one sensor unit on the surface of the carrier next to each other, it is possible to provide a simple structure of the torsion, which proves to be particularly robust.

Dabei hat es sich als besonders nützlich erwiesen, dass der Träger im Bereich zwischen einer Sensoreinheit und einer Sendeeinheit elastisch ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung des Trägers wird es möglich, den Bereich des Trägers mit der wenigstens einen Sensoreinheit von dem Bereich mit der wenigstens einen Sendeeinheit räumlich und schwingungstechnisch zumindest teilweise zu entkoppeln, was die Möglichkeit schafft, die unterschiedlichen Bereiche des Trägers auf unterschiedliche Weise mit dem zu sensierenden Körper mechanisch zu verbinden und dabei einerseits eine effiziente, feste, mechanische Verbindung zur Übertragung der Torsion auf die wenigstens eine Sensoreinheit zu erreichen und andererseits eine ausreichende mechanische Stabilität des Bereiches des Trägers mit der wenigstens einen Sendeeinheit zu gewährleisten und dadurch die Sendeeinheit vor unerwünschten Deformationen, die die Haltbarkeit der Sendeeinheit beziehungsweise deren Funktion beeinträchtigen können, zumindest teilweise zu schützen.It has proven to be particularly useful that the carrier is designed to be elastic in the region between a sensor unit and a transmitting unit. This design of the carrier makes it possible to at least partially decouple the area of the carrier with the at least one sensor unit from the area with the at least one transmitting unit spatially and vibrationally, which creates the possibility of the different areas of the carrier in different ways with the mechanically connecting the sensory body and thereby achieving on the one hand an efficient, firm, mechanical connection for transmitting the torsion to the at least one sensor unit and on the other hand to ensure sufficient mechanical stability of the area of the carrier with the at least one transmitting unit and thereby the transmitting unit against undesired deformations which may impair the durability of the transmitting unit or its function, at least partially protect.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der elastische Bereich des Trägers als flexible Leiterplatte und/oder durch eine Reduktion des Trägermaterials in diesem Bereich ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des elastischen Bereiches als flexible Leiterplatte gelingt es einerseits, eine sichere, signaltechnische Verbindung zwischen Sensoreinheit und Sendeeinheit sicherzustellen und dabei andererseits eine sehr starke, mechanische Entkopplung sicherzustellen, wodurch Schwingungen oder Verformungen vom einen Bereich zum anderen Bereich weitgehend entkoppelt sind. Hierbei ist bevorzugt die flexible Leiterplatte zwischen Bereichen des Trägers angeordnet, die vorzugsweise einheitlich aus formsteifem Metall, Stahl, Edelstahl oder Kunststoff gebildet sind. Durch die Verwendung des insbesondere formsteifen Materials für die Bereiche des Trägers mit Sendeeinheit beziehungsweise Sensoreinheit sind diese Einheiten besonders geschützt.It has proven to be particularly advantageous that the elastic region of the carrier is designed as a flexible printed circuit board and / or by a reduction of the carrier material in this area. By forming the elastic region as a flexible printed circuit board, it is possible on the one hand to ensure a secure, signal-technical connection between sensor unit and transmitting unit and, on the other hand, to ensure a very strong, mechanical decoupling, whereby oscillations or deformations from one area to the other area are largely decoupled. In this case, the flexible printed circuit board is preferably arranged between regions of the carrier, which are preferably formed uniformly from dimensionally stable metal, steel, stainless steel or plastic. By using the particular dimensionally stable material for the areas the carrier with transmitter unit or sensor unit, these units are particularly protected.

Auch hat es sich bewährt, den Träger in dem elastischen Bereich zwischen einer Sensoreinheit und einer Sendeeinheit durch eine Reduktion des Trägermaterials in diesem Bereich elastisch auszubilden. Dabei kann die Reduktion in laterale wie auch in vertikale Richtung erfolgen. Insbesondere erfolgt sie in beide Richtungen. Neben der Möglichkeit, die unterschiedlichen Bereiche des Trägers durch unterschiedliche Materialien oder Körper ausbilden, hat es sich besonders bewährt, einen einzigen Träger vorzusehen, der eine oder mehrere dementsprechende elastische Bereiche mit einer Reduktion des Trägers aufweist. Diese Ausbildung des Torsionssensors erweist sich hinsichtlich der Fertigung als wenig aufwendig.It has also proven useful to elastically form the carrier in the elastic region between a sensor unit and a transmitting unit by reducing the carrier material in this region. The reduction can take place in lateral as well as in vertical direction. In particular, it takes place in both directions. In addition to being able to form the different regions of the carrier by different materials or bodies, it has proven particularly useful to provide a single carrier having one or more corresponding elastic regions with a reduction of the carrier. This design of the torsion sensor proves to be less expensive in terms of manufacturing.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Torsionssensors zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers ist so ausgebildet, dass in einem Bereich des Trägers mit wenigstens einer Sensoreinheit eine insbesondere alle Sensoreinheiten schräg insbesondere in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Längsachse des zu sensierenden Körpers insbesondere Wellenkörpers ausgerichtet sind. Durch diese schräge Ausrichtung des wenigstens einen Sensors der Sensoreinheit relativ zur Drehachse des zu sensierenden Körpers gelingt es, eine Torsion des Körpers effizient und aussagekräftig zu erfassen. Dabei werden mehrere insbesondere zwei Sensoren der Sensoreinheit kreuzförmig zueinander auf dem Träger so angeordnet, dass sie schräg insbesondere in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Längsachse des zu sensierenden Körpers und damit zur typischen Rotationsachse ausgerichtet sind. Diese kreuzförmige Anordnung ermöglicht eine sehr differenzierte und aussagekräftige Sensierung unterschiedlicher Torsionen des zu sensierenden Körpers abhängig von der jeweiligen Bewegungssituation des Körpers.A preferred embodiment of the torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body is designed so that in a region of the support with at least one sensor unit, in particular all sensor units are aligned obliquely, in particular at an angle of about 45 degrees to the longitudinal axis of the body to be sensed in particular shaft body. By this oblique orientation of the at least one sensor of the sensor unit relative to the axis of rotation of the body to be sensed, it is possible to detect a torsion of the body efficiently and meaningfully. In this case, a plurality of, in particular, two sensors of the sensor unit are arranged crosswise relative to one another on the carrier so that they are aligned obliquely, in particular at an angle of approximately 45 degrees to the longitudinal axis of the body to be sensed and thus to the typical axis of rotation. This cross-shaped arrangement allows a very differentiated and meaningful sensing different torsions of the body to be sensed depending on the particular situation of movement of the body.

Diese schräge Ausrichtung erfolgt auf dem Träger vorzugsweise so, dass der Träger in einer seiner Vorzugsrichtungen (Hauptausdehnungsrichtungen) auf der Oberfläche des zu sensierenden Körpers insbesondere Wellenkörpers parallel zu dessen Längsachse und damit zur typischen Rotationsachse auf einfache und sichere Weise ausgerichtet und befestigt werden kann. Dabei werden die einzelnen Sensoren vorzugsweise als Dehnungsmessstreifen (DMS) oder als optische Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBGS) realisiert.This oblique orientation preferably takes place on the carrier in such a way that the carrier can be aligned and secured in a simple and secure manner in one of its preferred directions (main expansion directions) on the surface of the body to be sensed, in particular the shaft body parallel to its longitudinal axis and thus to the typical axis of rotation. The individual sensors are preferably realized as strain gauges (DMS) or as optical fiber Bragg grating sensors (FBGS).

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Torsionssensors mit wenigstens einer Sensoreinheit, die schräg insbesondere in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Längsachse des zu sensierenden Körpers insbesondere Wellenkörpers ausgerichtet ist, zeigt eine mechanisch feste Verbindung zwischen Wellenkörper und dem Bereich des Trägers mit der wenigstens einen Sensoreinheit, wobei die feste, mechanische Verbindung etwa parallel oder etwa senkrecht zur Ausrichtung des oder der Sensoren des wenigstens einen Sensorelements ausgerichtet ist. Durch diese Ausrichtung der Sensoren etwa parallel beziehungsweise senkrecht zu der Ausrichtung der linienförmigen, festen Verbindung gelingt es, eine effiziente Übertragung der Torsionskräfte von dem zu sensierenden Körper insbesondere Wellenkörper auf den Träger im Bereich der schräg ausgerichteten Sensoren der Sensoreinheit zu gewährleisten und dadurch eine gute Auflösung und ein verlässliches Torsionssignal zu erreichen.A particularly preferred development of the torsion sensor with at least one sensor unit, which is oriented obliquely, in particular at an angle of approximately 45 degrees to the longitudinal axis of the body to be sensed in particular shaft body, shows a mechanically strong connection between the shaft body and the area of the carrier with the at least one sensor unit, wherein the fixed, mechanical connection is aligned approximately parallel or approximately perpendicular to the orientation of the sensor (s) of the at least one sensor element. By this alignment of the sensors approximately parallel or perpendicular to the orientation of the linear, fixed connection, it is possible to ensure an efficient transmission of the torsional forces of the body to be sensed in particular shaft body on the carrier in the region of the obliquely oriented sensors of the sensor unit and thus a good resolution and to achieve a reliable torsion signal.

Nach einer besonders bevorzugten Weiterführung des erfindungsgemäßen Torsionssensors wird die Verbindung zwischen dem Träger und der wenigstens einen Sensoreinheit durch eine mechanisch feste Verbindung insbesondere durch Laserschweißen, Punktschweißen, Rollschweißen, Ultraschallschweißen, Hartlöten, Löten und/oder Kleben gebildet. Hierdurch wird eine dauerhafte und effiziente Übertragung der Torsionskräfte vom Träger auf die wenigstens eine Sensoreinheit geschaffen, die im Rahmen eines vorgelagerten Fertigungsprozesses unter optimalen Fertigungsbedingungen realisiert werden kann. Diese vorgelagerte Fertigung erfolgt somit unabhängig von der Einbausituation an einem beispielsweise konkret zu sensierenden Wellenkörper. Dies ermöglicht im besonderen Maße eine hochqualitative Fertigung des Torsionssensors und darüber hinaus ein besonders verlässliches, dauerhaftes und sicheres Anbringen auf dem zu sensierenden Körper.According to a particularly preferred continuation of the torsion sensor according to the invention, the connection between the carrier and the at least one sensor unit is formed by a mechanically strong connection, in particular by laser welding, spot welding, roll welding, ultrasonic welding, brazing, soldering and / or gluing. This creates a permanent and efficient transmission of the torsional forces from the carrier to the at least one sensor unit, which can be realized in the context of an upstream production process under optimum manufacturing conditions. This upstream production is thus independent of the installation situation on an example to be specifically sensed shaft body. This allows a special high-quality production of the torsion and beyond a particularly reliable, durable and secure attachment to the body to be sensed.

Dabei hat es sich besonders bewährt, wenigstens eine Sensoreinheit mit wenigstens einem Dehnungsmessstreifen und/oder wenigstens einem Faser-Bragg-Gitter-Sensor zu versehen. Diese ausgewählten Sensoren ermöglichen eine sehr präzise und robuste Erfassung von Dehnungsänderungen, was gerade bei rotierenden insbesondere schnell rotierenden Wellenkörpern von besonderer Bedeutung ist.It has proven particularly useful to provide at least one sensor unit with at least one strain gauge and / or at least one fiber Bragg grating sensor. These selected sensors allow a very precise and robust detection of strain changes, which is especially important for rotating particularly fast rotating shaft bodies.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeigt eine kontaktlose Übertragungseinheit zur Übertragung von Signalen zwischen der wenigstens einen Sendeeinheit, die mit der wenigstens einen Sensoreinheit auf dem Träger verbunden und auf dem zu sensierenden rotierenden Körper angeordnet ist, und einer abgesetzten Empfangseinheit mittels induktiver Kopplung. Diese bevorzugte Übertragung ermöglicht eine verlässliche und störungsarme Signalübertragung zwischen dem auf dem zu sensierenden rotierenden Körper angeordneten Torsionssensor und der wenigstens einen abgesetzten insbesondere statischen, nicht beweglichen Empfangseinheit.A particularly preferred development of the invention shows a contactless transmission unit for transmitting signals between the at least one transmitting unit, which is connected to the at least one sensor unit on the carrier and arranged on the rotating body to be sensed, and a remote receiving unit by means of inductive coupling. This preferred transmission allows a reliable and low-interference signal transmission between the arranged on the rotating body to be sensed torsion sensor and the at least one settled in particular static, non-movable receiving unit.

Dabei hat es sich besonders bewährt, die kontaktlose Übertragungseinheit zur bidirektionalen Übertragung von Signalen insbesondere von Steuersignalen, von Temperatur- und/oder von Drehzahlsignalen vorzusehen, wobei fakultativ alternativ oder ergänzend elektrische Energie zur Versorgung der mit dem Träger mechanisch verbunden Teile der Übertragungseinheit und der wenigstens einen Sensoreinheit zusätzlich zu den bidirektional zu übertragenden Signalen vorgesehen ist. Diese zusätzlichen Übertragungen ermöglichen ein wesentlich differenziertes Bild über den Zustand des zu sensierenden Körpers, da es nun möglich ist, die Sensorsignale unter Berücksichtigung weiterer Einflussgrößen wie Temperatur, Umdrehungszahl usw. differenziert auszuwerten und zu beurteilen.It has proven particularly useful to provide the contactless transmission unit for bidirectional transmission of signals, in particular control signals, temperature and / or speed signals, optionally optionally or additionally electrical energy to supply the mechanically connected to the carrier parts of the transmission unit and the at least a sensor unit is provided in addition to the bidirectional signals to be transmitted. These additional transmissions allow a substantially differentiated picture of the state of the body to be sensed, since it is now possible to evaluate and evaluate the sensor signals in a differentiated manner, taking into account further factors such as temperature, number of revolutions, etc.

Durch die Möglichkeit der Energieversorgung des Torsionssensors auf dem möglicherweise rotierenden zu sensierenden Körper über die induktive Kopplung von der abgesetzten, insbesondere nicht beweglichen Empfangseinheit wird es möglich, den Torsionssensor ohne eigene Energieversorgung und damit sowohl einfacher wie auch gewichtsärmer zu realisieren, was den Einsatzbereich des Torsionssensors erheblich erweitert. Dadurch gelingt es, die durch einen Torsionssensor bedingte Unwucht deutlich zu verringern.Due to the possibility of powering the torsion sensor on the potentially rotating body to be sensed via the inductive coupling of the remote, in particular non-movable receiving unit, it becomes possible to realize the torsion sensor without its own power supply and thus both simpler and lighter, which is the application of the torsion considerably expanded. This makes it possible to significantly reduce the imbalance caused by a torsion sensor.

Vorzugseise sind auf dem oder den Trägern ein oder mehrere weitere Sensoren (insbesondere Temperatursensoren, Drehzahlsensoren und/oder Beschleunigungssensoren) und/oder Komponenten zur Signalverarbeitung, zur Signalverstärkung, zur Signalspeicherung und/oder zur Analog-Digital-Wandlung von Signalen und/oder Speicher zum Puffern von elektrischer Energie vorgesehen. Dabei ist zumindest ein Teil dieser Komponenten insbesondere im Bereich der Sendeeinheit und/oder der auf dem Träger aufgebrachten Signalverarbeitungseinheit angeordnet und vorzugsweise mit einer oder beiden integriert zu jeweils einer gemeinsamen Einheit verbunden. Diese bevorzugte Anordnung erweist sich als sehr kompakt, als gut zu fertigen und als robust.Preferably, one or more further sensors (in particular temperature sensors, rotational speed sensors and / or acceleration sensors) and / or components for signal processing, for signal amplification, for signal storage and / or for analog-to-digital conversion of signals and / or memory for Buffering of electrical energy provided. In this case, at least some of these components are arranged in particular in the region of the transmitting unit and / or the signal processing unit applied to the carrier and are preferably connected to one or both integrated in each case to a common unit. This preferred arrangement proves to be very compact, as well finished and robust.

Darüber hinaus hat es sich besonders bewährt, die kontaktlose Übertragungseinheit des Torsionssensors zur Erfassung der Torsion so auszubilden, dass verschiedene Signale insbesondere von verschiedenen Sensoreinheiten in Form einer sequenziellen Übertragung getrennt voreinander übertragen werden. Dabei können unterschiedliche Signale verschiedener Torsionssensoren oder Sensoreinheiten oder von unterschiedlichen Sensoren (insbesondere Temperatursensoren, Drehzahlsensoren und/oder Beschleunigungssensoren) getrennt voreinander hintereinander und zeitlich getrennt voneinander übertragen werden. Diese effiziente und technisch einfache Übertragungsmethode hat sich in Verbindung mit der Signalübertrag mit induktiver Kopplungen als sehr robust erwiesen.Moreover, it has proven particularly useful to design the contactless transmission unit of the torsion sensor for detecting the torsion in such a way that different signals, in particular from different sensor units in the form of a sequential transmission, are transmitted separately to one another. In this case, different signals of different torsion sensors or sensor units or of different sensors (in particular temperature sensors, rotational speed sensors and / or acceleration sensors) can be transmitted separately from one another in succession and separated from one another. This efficient and technically simple transmission method has proved to be very robust in connection with the signal transmission with inductive couplings.

Weiterhin hat es sich besonders bewährt, den Torsionssensor so auszubilden, dass zwei Träger, die mit wenigstens einer Sensoreinheit und mit wenigstens einer Sendeeinheit versehen sind, auf dem Umfang des Wellenkörpers gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Alternativ hierzu hat es sich auch bewährt, drei oder mehr Träger mit wenigstens einer Sensoreinheit und mit wenigstens einer Sendeeinheit vorzusehen und auf dem Umfang des Wellenkörpers gleichmäßig verteilt anzuordnen. Dabei wird die abgesetzte Empfängereinheit so ausgebildet, dass die zur ihr übertragenen Signale gemeinsam ausgewertet werden. Durch das mehrfache Vorsehen von Baugruppen mit Trägern, die mit wenigstens einer Sensoreinheit und mit wenigstens einer Sendeeinheit versehen sind, wird es möglich, genauere Ergebnisse zur Bestimmung der Torsion zu erreichen, wobei dieser Effekt durch die gleichmäßige Verteilung der Baugruppen über den Umfang des Wellenkörpers besonders verbessert wird, da sich hier störende Effekte besonders effizient und einfach ausgleichen. Zusätzlich gelingt es durch diese gleichmäßige Anordnung, mögliche Unwuchten durch den Torsionssensor mit mehreren solcher Baugruppen weitgehend auszugleichen und dadurch einen besonders robusten und aussagekräftigen Torsionssensor zu schaffen. Dabei gelingt es, bereits durch eine etwa gleichmäßige Verteilung der Baugruppen über den Umfang des zu sensierenden Wellenkörpers eine deutliche Verbesserung zu erreichen. Gerade das gegenüberliegende Anordnen bei einer geraden Anzahl an Baugruppen ermöglicht eine einfache Kompensation von Sensorsignalen aufgrund einer Biegung des Wellenkörpers durch sein Gewicht oder durch eine andere auf den Wellenkörper einwirkende Seitenkraft beispielsweise durch einen Zahnradeingriff, welche einen unerwünschten Störeffekt bei der Bestimmung der Torsion des Wellenkörpers darstellt. Mit dieser Anordnung kann eine Verfälschung resultierender Torsionssignals durch die Einwirkung parasitäre Kräfte neben den Torsionskräften vermieden werden. Furthermore, it has proven particularly useful to design the torsion sensor such that two carriers, which are provided with at least one sensor unit and with at least one transmitter unit, are arranged on the circumference of the shaft body opposite one another. Alternatively, it has also proven useful to provide three or more carriers with at least one sensor unit and at least one transmitting unit and to distribute evenly distributed on the circumference of the shaft body. In this case, the remote receiver unit is designed so that the signals transmitted to it are evaluated together. By the multiple provision of assemblies with carriers, which are provided with at least one sensor unit and at least one transmitting unit, it is possible to achieve more accurate results to determine the torsion, this effect by the uniform distribution of the assemblies over the circumference of the shaft body particularly is improved, since this disturbing effects particularly efficient and easy compensate. In addition, it is possible by this uniform arrangement, largely compensate for possible imbalances by the torsion sensor with several such assemblies, thereby creating a particularly robust and meaningful torsion sensor. It is possible to achieve a significant improvement already by an approximately uniform distribution of the assemblies over the circumference of the shaft body to be sensed. Just the opposite arrangement with an even number of assemblies allows easy compensation of sensor signals due to a bending of the shaft body by its weight or by another force acting on the shaft body side force, for example, by a gear engagement, which is an undesirable effect of disturbing the determination of the torsion of the shaft body , With this arrangement, a distortion of resulting torsion signal can be avoided by the action of parasitic forces in addition to the torsional forces.

Die parasitären Signalanteile, die von unerwünschten parasitären Kräften hervorgerufen werden - beispielsweise durch Biegemomente des oder/und Seitenkräfte auf den Wellenkörper - wirken auf beide gegenüberliegende Sensorelementen mit verschieden Vorzeichen ein und können durch Addition der beiden Signale der Sensoreinheiten in den Torsionssensoren beispielsweise in der Empfängereinheit eliminiert werden und damit eine Verfälschung des Torsionssignal vermieden werden. Dabei können Toleranzen der Sensoreinheiten über eine zusätzliche, fakultative Gewichtung der Sensorsignale korrigiert werden.The parasitic signal components, which are caused by unwanted parasitic forces - for example, by bending moments of and / or side forces on the shaft body - act on both opposing sensor elements with different signs and can be eliminated by adding the two signals of the sensor units in the torsion sensors, for example in the receiver unit and thus a distortion of the torsion signal can be avoided. It can tolerances of the sensor units via a additional, optional weighting of the sensor signals are corrected.

Dies führt zu einer einfacheren, genaueren Torsionsbestimmung bei einfacherer und robusterer Realisierung des Torsionssensors in Verbindung mit einem zu sensierenden Wellenkörper.This leads to a simpler, more accurate torsion determination in a simpler and more robust realization of the torsion sensor in conjunction with a shaft body to be sensed.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung des Torsionssensors zeigt wenigstens eine Empfangseinheit zur Auswertung der ihr übertragenen Signale, die von der rotierenden Welle abgesetzt ausgebildet ist und die mit wenigstens einer Schnittstelle zur Verbindung mit einem Display, einer Auswerteeinheit und/oder einer Dokumentationseinheit versehen ist. Durch die so ausgebildete Empfangseinheit wird es dem Benutzer auf einfache Weise möglich, die Messergebisse beziehungsweise die Auswerteergebnisse zur Verfügung gestellt zu bekommen, wiedergegeben zu bekommen oder insbesondere mittels eines Datenloggers dokumentiert zu bekommen. Durch die abgesetzte Ausbildung gelingt es zusätzlich, die Empfangseinheit einfach und bedienfreundlich auszubilden. Insbesondere wird bei einer bidirektionalen Ausbildung der Übertragungseinheit eine effiziente und sichere Steuerung der mit dem zu sensierenden Körper verbundenen Komponenten des Torsionssensors ermöglicht. A particularly preferred embodiment of the torsion sensor shows at least one receiving unit for evaluating the signals transmitted to it, which is offset from the rotating shaft and which is provided with at least one interface for connection to a display, an evaluation and / or a documentation unit. The reception unit formed in this way makes it possible for the user in a simple manner to get the measuring results or the evaluation results made available, to get them reproduced or, in particular, to be documented by means of a data logger. Due to the remote training, it is also possible to design the receiving unit in a simple and user-friendly way. In particular, in a bidirectional design of the transmission unit, an efficient and reliable control of the components of the torsion sensor connected to the body to be sensed is made possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen beispielhaft erläutert. Die Erfindung ist nicht auf diese bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen beispielhaften, erfindungsgemäßen Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers,
2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen weiteren beispielhaften, erfindungsgemäßen Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers,
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anordnung eines beispielhaften, erfindungsgemäßen Torsionssensors zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers mit Empfängereinheit,
4 zeigt in einer schematischen Darstellung von der Seite eine weitere beispielhafte Anordnung eines beispielhaften, erfindungsgemäßen Torsionssensors zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers mit Empfängereinheit,
5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine beispielhafte Empfängereinheit aus 3,
6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine bespielhafte Baugruppe mit Träger, Sensoreinheit und Sendeeinheit und
7 zeigt in einer schematischen Darstellung eine andere bespielhafte Baugruppe mit Träger, Sensoreinheit und Sendeeinheit.

The invention will be explained by way of example with reference to preferred embodiments with reference to the figures. The invention is not limited to these preferred embodiments.

1 shows a schematic representation of an exemplary torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body,
2 shows a schematic representation of another exemplary torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body,
3 shows a schematic representation of an arrangement of an exemplary torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body with receiver unit,
4 shows a schematic side view of a further exemplary arrangement of an exemplary torsion sensor according to the invention for detecting the torsion of a shaft body with receiver unit,
5 shows a schematic representation of an exemplary receiver unit 3 .
6 shows a schematic representation of an exemplary assembly with carrier, sensor unit and transmitting unit and
7 shows a schematic representation of another exemplary assembly with carrier, sensor unit and transmitter unit.

In 1 ist in einer schematischen Darstellung der beispielhafte Aufbau eines Torsionssensors 1 dargestellt. Der Torsionssensor 1 ist dabei auf der Oberfläche eines zylinderförmigen Wellenkörpers 2 angeordnet. Der Torsionssensor 1 zeigt einen Aufbau aus einem Träger 5, eine gummielastische Trennschicht 9 und eine Sendeeinheit 4a. Diese sind in der Art eines Stapels übereinander geschichtet. Der Torsionssensor 1 stellt dabei eine Baugruppe dar, die mit Hilfe einer festen, mechanischen Verbindung 6 mit der Oberfläche auf dem Wellenkörper 2 befestigt ist. Dies erfolgt bei diesem Torsionssensor mit Hilfe einer flächigen Verklebung zwischen dem Träger 5 des Torsionssensors 1 und der Oberfläche des Wellenkörpers 2, wobei zusätzlich zur Verklebung im Randbereich des Trägers 5 einzelne Schweißpunkte in Form von Mikroschweißpunkten als Teil der mechanisch festen Verbindung 6 vorgesehen sind. Der Träger 5 ist dabei als metallische Folie mit einer Materialstärke von unter einem Millimeter realisiert, so dass der Träger 5 ausreichend steif und dennoch genügend elastisch ausgebildet ist, so dass eine Torsion des Wellenkörpers 2 auf den Träger 5 über die mechanisch feste Verbindung 6 übertragen wird und diesen verformt.In 1 is a schematic representation of the exemplary structure of a torsion sensor 1 shown. The torsion sensor 1 is on the surface of a cylindrical shaft body 2 arranged. The torsion sensor 1 shows a structure of a carrier 5 , a rubber-elastic separating layer 9 and a transmitting unit 4a , These are stacked in the manner of a stack. The torsion sensor 1 represents an assembly, which by means of a fixed, mechanical connection 6 with the surface on the shaft body 2 is attached. This is done in this torsion sensor by means of a surface bonding between the carrier 5 of the torsion sensor 1 and the surface of the shaft body 2 , wherein in addition to the bonding in the edge region of the carrier 5 individual spot welds in the form of micro welds as part of the mechanically strong bond 6 are provided. The carrier 5 is realized as a metallic foil with a material thickness of less than one millimeter, so that the carrier 5 sufficiently rigid and yet sufficiently elastic, so that a torsion of the shaft body 2 on the carrier 5 over the mechanically strong connection 6 is transmitted and this deformed.

Auf der dem Wellenkörper 2 abgewandten Seite des Trägers 5 ist eine Sensoreinheit 3 flächig mittels einer mechanisch festen Verbindung 6a durch Verkleben so angeordnet, dass eine Torsion des Trägers 5 durch die Sensoreinheit 3 als Dehnung erfasst und sensiert wird. Die Sensoreinheit 3 ist dabei unter Verwendung von Dehnungsmessstreifen 3 realisiert. Durch die mechanisch festen Verbindungen 6,6a zeigen der Träger 5 wie auch die Sensoreinheit 3 eine Krümmung, die der Oberflächengestalt des zu sensierenden Körpers, der hier als Wellenkörper 2 realisiert ist, entspricht. Damit folgen der Träger 5 und die Sensoreinheit 3 jeglicher innerer Bewegung des Wellenkörpers 2, insbesondere einer Torsion des Wellenkörpers 2.On the shaft body 2 opposite side of the carrier 5 is a sensor unit 3 flat by means of a mechanically strong connection 6a by gluing arranged so that a torsion of the wearer 5 through the sensor unit 3 as elongation is captured and sensed. The sensor unit 3 is doing this using strain gauges 3 realized. Due to the mechanically strong connections 6 6a show the carrier 5 as well as the sensor unit 3 a curvature, the surface shape of the body to be sensed, here as a shaft body 2 is realized, corresponds. This is followed by the carrier 5 and the sensor unit 3 any internal movement of the shaft body 2 , in particular a torsion of the shaft body 2 ,

Auf der dem Träger 5 und dem Wellenkörper 2 abgewandten Seite der Sensoreinheit 3 ist die Sendeeinheit 4a angeordnet, die durch eine gummielastische Trennschicht 9 als Schutz umschlossen und von der Sensoreinheit 3 getrennt ist. Durch die gummielastische Trennschicht 9 ist eine Schwingungsentkopplung zum restlichen Torsionssensor 1, das heißt zur Sensoreinheit 3 und zum Träger 5 zumindest teilweise gegeben. Dadurch werden störende Schwingungen oder mechanische Dehnungsbelastungen von der Sendeeinheit 4a ferngehalten und eine unerwünschte Versteifung des Trägers 5 durch die Sendeeinheit 4a vermieden. Dadurch ist die Funktionsfähigkeit der Sendeeinheit 4a in besonderem Maße dauerhaft gewährleistet.On the carrier 5 and the shaft body 2 remote side of the sensor unit 3 is the sending unit 4a arranged by a rubber-elastic separating layer 9 enclosed as protection and by the sensor unit 3 is disconnected. Due to the rubber-elastic separating layer 9 is a vibration decoupling to the remaining torsion sensor 1 that is to the sensor unit 3 and to the carrier 5 at least partially given. As a result, disturbing vibrations or mechanical strain loads from the transmitting unit 4a kept away and an undesirable stiffening of the carrier 5 through the transmitting unit 4a avoided. As a result, the functionality of the transmitting unit 4a permanently guaranteed in particular.

Die Sendeeinheit 4a koppelt über ein Koppelfeld 4d an eine Statorantenne 4c an, die als Induktionsschleife den Wellenkörper 2 mit dem Torsionssensor 1 berührungsfrei umschließt. Die Kopplung erfolgt in Form einer induktiven Kopplung zu einer abgesetzten Empfangseinheit 4b, die mit der Statorantenne 4c verbunden ist. Über diese Kopplung werden nicht nur Signale von dem Torsionssensor 1 an die Empfangseinheit 4b übertragen sondern auch umgekehrt elektrische Energie zum Torsionssensor 1 zum Betreiben desselben.The transmitting unit 4a connects via a switching network 4d to a stator antenna 4c on, as the induction loop the shaft body 2 with the torsion sensor 1 encloses non-contact. The coupling takes place in the form of an inductive coupling to a remote receiving unit 4b connected to the stator antenna 4c connected is. Not only signals from the torsion sensor become through this coupling 1 to the receiving unit 4b but also reversed electrical energy to the torsion sensor 1 to operate the same.

Durch die Anordnung der Sendeeinheit 4a als oberste Schicht mit reduziertem Abstand zur Statorantenne 4c und ohne darüberliegende, dämpfende, weitere Komponenten wird eine möglichst ungestörte Kopplung zu der Empfangseinheit 4b über die Statorantenne 4c ermöglicht.By the arrangement of the transmitting unit 4a as topmost layer with reduced distance to the stator antenna 4c and without overlying, damping, other components is a possible undisturbed coupling to the receiving unit 4b over the stator antenna 4c allows.

Zusätzlich werden auch weitere Signale übertragen. Beispielsweise wird von einem Temperatursensor 15, der benachbart zum Torsionssensor 1 auf der Oberfläche des Wellenkörpers 2 angeordnet ist, ein Temperatursignal über den Torsionssensor 1 zu der Empfangseinheit 4b übertragen. Dem Temperatursensor 15 ist auch ein Magnet zugeordnet, mittels dessen Hilfe es möglich ist, die Umdrehungszahl, also die Rotationsgeschwindigkeit des Wellenkörpers 2, mit Hilfe eines Hall-Sensors 14 zu bestimmen und für die Auswertung der Torsionssignale zu verwenden.In addition, other signals are transmitted. For example, by a temperature sensor 15 which is adjacent to the torsion sensor 1 on the surface of the shaft body 2 is arranged, a temperature signal via the torsion sensor 1 to the receiving unit 4b transfer. The temperature sensor 15 is also associated with a magnet, by means of which it is possible, the number of revolutions, ie the rotational speed of the shaft body 2 , with the help of a Hall sensor 14 to be determined and used for the evaluation of the torsion signals.

Mit Hilfe der erfassten Wellenkörpertemperatur gelingt es, die Restnullpunktdrift zu kompensieren und dadurch besonders verlässliche Messergebnisse des Torsionssensors 1 zu ermöglichen. Dies ist wichtig, da trotz sorgfältigen Aufbaus immer eine störende Restnullpunktdrift abhängig von der Wellenkörpertemperatur vorhanden ist. Im realen Betrieb kann der Wellenkörper 2 Temperaturen von - 40°C bis +160°C annehmen, so dass erhebliche Messwertabweichungen durch die Restnullpunktdrift entstehen können und dadurch kompensiert werden sollten. Über eine thermische Beaufschlagung des Wellenkörpers 2 kann die Restnullpunktdrift ermittelt werden. Mit Hilfe der zusätzlich übertragenen Wellenkörpertemperatur zur Empfängereinheit 4b kann deren Logikeinheit 17 die Messwertabweichung basierend auf den bestimmten Driftdaten und der Wellentemperatur eliminieren. Zusätzlich kann die Wellentemperaturerfassung auch zur thermischen Überwachung des Wellenkörpers 2 herangezogen werden.With the help of the detected shaft body temperature, it is possible to compensate for the residual zero point drift and thus particularly reliable measurement results of the torsion sensor 1 to enable. This is important because, despite careful construction, there is always a disturbing residual zero drift depending on the shaft body temperature. In real operation, the shaft body can 2 Temperatures of - 40 ° C to + 160 ° C assume, so that significant deviations in the measurement may arise due to the residual zero point drift and should be compensated. About a thermal loading of the shaft body 2 the residual zero point drift can be determined. With the help of additionally transmitted shaft body temperature to the receiver unit 4b can its logical unit 17 eliminate the measurement deviation based on the determined drift data and the shaft temperature. In addition, the shaft temperature sensing can also be used to thermally monitor the shaft body 2 be used.

Mit Hilfe der erfassten Drehzahl kann eine Leistungsflussbestimmung über den Wellenkörper 2 erfolgen und zudem ein Stillstand des Wellenkörpers detektiert werden. Diese zusätzliche Größe kann ohne großen Aufwand vorteilhaft mit geringen Zusatzaufwand im System, wie oben beschrieben, miterfasst werden.With the help of the detected speed, a power flow determination via the shaft body 2 take place and also a standstill of the shaft body are detected. This additional size can advantageously be miterfasst with little effort in the system, as described above, without much effort.

Durch den dargestellten stapelförmigen Aufbau des Torsionssensors 1 mit einem Träger 5, der als unterste Schicht lateral die anderen Einheiten überragt und der sich als einziges im direkten mechanischen Kontakt zu dem Wellenkörper 2 befindet, wird es möglich, den Torsionssensor 1 als eigenständige Baugruppe zu fertigen. Dies erfolgt unter optimalen Produktionsbedingungen beispielsweise in einem Reinraum unter Verwendung von maschineller insbesondere robotergestützter Hilfe. Dies führt dazu, dass der Torsionssensor 1 sehr zuverlässig und hochqualitativ gefertigt werden kann. Dieser Torsionssensor 1 wird dann als fertige Baugruppe auf der Oberfläche des zu sensierenden Wellenkörpers 2 befestigt und über die zuvor beschriebene feste, mechanische Verbindung 6 so verbunden, dass eine Torsion des Wellenkörpers 2 aus den Träger 5 und damit auf die Sensoreinheit 3 übertragen werden kann und durch diese verlässlich und effizient sensiert werden kann. Diese mechanisch feste Verbindung 6 ist einfach zu realisieren und damit wesentlich weniger anfällig als eine Befestigung einer Sensoreinheit 3 unmittelbar auf einem zu sensierenden Wellenkörpers 2. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass gerade dieser Prozess sehr störungsanfällig ist und sehr häufig zu schadhaften Torsionssensoren führt. Dieses Risiko ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Torsionssensors, wie er beispielsweise in 1 dargestellt ist, erheblich reduziert.By the illustrated stack-shaped structure of the torsion sensor 1 with a carrier 5 which projects laterally beyond the other units as the lowest layer and which is the only one in direct mechanical contact with the shaft body 2 it becomes possible to use the torsion sensor 1 to produce as an independent assembly. This is done under optimal production conditions, for example in a clean room using machine especially robot-assisted help. This causes the torsion sensor 1 can be made very reliable and high quality. This torsion sensor 1 is then used as a finished assembly on the surface of the shaft body to be sensed 2 attached and via the previously described solid, mechanical connection 6 connected so that a torsion of the shaft body 2 from the carrier 5 and thus on the sensor unit 3 can be transmitted and reliably and efficiently sensed by them. This mechanically strong connection 6 is easy to implement and thus much less prone to attachment of a sensor unit 3 directly on a shaft body to be sensed 2 , In practice, it has been shown that this process is very prone to failure and very often leads to defective torsion sensors. This risk is due to the construction of the torsion sensor according to the invention, as it is for example in 1 is shown considerably reduced.

Durch die beschriebene, stapelförmige Struktur gelingt es, den Träger 5 mit kleiner Fläche zu realisieren, was den Einsatzbereich dieses Torsionssensors 1 besonders groß macht. Der Torsionssensor 1 zeigt dabei die Gestalt einer kleinen Briefmarke, welche mit dem Untergrund wie bei dem in 1 dargestellten Beispiel mechanisch fest verklebt und zusätzlich mehrfach punktuell verschweißt ist.By the described, stack-shaped structure succeeds, the carrier 5 to realize with a small area, what the field of application of this torsion sensor 1 makes it big. The torsion sensor 1 shows thereby the form of a small stamp, which with the underground as with in 1 example shown firmly glued mechanically and additionally welded multiple points.

Dieser kontaktlose Sensor ermöglicht bei einfacher Handhabung ein verlässliches und aussagekräftiges Signal zur Torsion des zu sensierenden Körpers und erweist sich durch seinen Aufbau als sehr robust.This contactless sensor allows for easy handling a reliable and meaningful signal to torsion of the body to be sensed and proves to be very robust due to its structure.

In 2 ist schematisch ein alternativer Aufbau des Torsionssensors 1 dargestellt. Er zeigt einen Träger 5, der aus einer rechteckig geschnittenen Edelstahlplatte realisiert ist und eine Länge von etwa einem Zentimeter und eine Breite von mehreren Millimetern aufweist. Auf der Oberfläche des Trägers 5 sind beabstandet zueinander die Sensoreinheit 3, die Sendeeinheit 4a und die Signalverarbeitungseinheit 16 angeordnet. Dabei liegt die Signalverarbeitungseinheit 16 in dem Bereich 10 zwischen der Sensoreinheit 3 und der Sendeeinheit 4a. Dabei ist die Sendeeinheit 4a großflächig ausgebildet und im Endbereich des Trägers 5 auf der Empfangseinheit 4b mit der Statorantenne 4c auf der zugewandten Seite des Trägers 5 und damit auf der dem Wellenkörper 2 abgewandten Seite des Trägers 5 angeordnet. Dies ermöglicht eine effiziente, induktive Kopplung zur Empfangseinheit 4b mit der Statorantenne 4c.In 2 schematically is an alternative construction of the torsion sensor 1 shown. He shows a carrier 5 , which is realized from a rectangular cut stainless steel plate and has a length of about one centimeter and a width of several millimeters. On the surface of the carrier 5 are spaced apart the sensor unit 3 , the transmitting unit 4a and the signal processing unit 16 arranged. This is the Signal processing unit 16 in that area 10 between the sensor unit 3 and the transmitting unit 4a , Here is the transmitting unit 4a formed over a large area and in the end of the carrier 5 on the receiving unit 4b with the stator antenna 4c on the facing side of the carrier 5 and thus on the shaft body 2 opposite side of the carrier 5 arranged. This allows efficient, inductive coupling to the receiving unit 4b with the stator antenna 4c ,

Die Sensoreinheit 3 basiert auf der Dehnungsmessstreifen-Technologie (DMS). Durch die formschlüssige Montage der Sensoreinheit 3 auf dem einen einzigen Träger 5 mit Hilfe einer mechanisch festen Verbindung 6a gelingt es, eine Verformung des einen Trägers 5 aufgrund der Torsion des Wellenkörpers 2 als Dehnung zu sensieren. Die Verformung des Trägers 5 analog zur Torsion des Wellenkörpers 2 ist dadurch sichergestellt, dass der eine Träger 5 mit der Oberfläche des Wellenkörpers 2 zur Bildung der festen, mechanischen Verbindung 6 vollflächig verklebt und durch wenige Schweißpunkte im Randbereich des Trägers 5 zusätzlich verschweißt ist.The sensor unit 3 Based on strain gauge technology (DMS). Due to the positive mounting of the sensor unit 3 on the one single carrier 5 with the help of a mechanically strong connection 6a manages a deformation of the one carrier 5 due to the torsion of the shaft body 2 to perceive as stretching. The deformation of the carrier 5 analogous to the torsion of the shaft body 2 This ensures that the one carrier 5 with the surface of the shaft body 2 to form the solid, mechanical connection 6 glued over the entire surface and by a few welding spots in the edge region of the carrier 5 additionally welded.

Der Sensoreinheit 3 ist eine Signalverarbeitungseinheit 16 zugeordnet, die das Signal der Dehnungsmessstreifen zugeführt bekommt und mit Hilfe einer Wheatstone'schen Brücke auswertet. Die Verformung des Trägers 5 führt in den Dehnungsmessstreifen der Sensoreinheit 3 zu einer elektrischen Widerstandsänderung, welche über die Wheatstone'sche Brücke in ein elektrisches Signal als Maß für die Verformung des Trägers 5 und damit für die Torsion des Wellenkörpers 2 umgesetzt wird. Für eine optimale Erfassung der Dehnung und für geringe Nullpunktdriften werden alle vier Widerstandselemente der Wheatstone'schen Brücke vorzugsweise in Dehnungsmessstreifen-Technologie ausgeführt, so dass alle aktiv zum elektrischen Messsignal beitragen. Diese Verschaltung zeigt eine besonders ausgeprägte Signaleffizienz und durch die Gleichartigkeit der Dehnungsmessstreifen einen besonderes geringen Nullpunktdriftfehler. Es ist auch möglich, nur einen Teil der Widerstandselemente als Standardwiderstände und damit nicht als Widerstände in der Dehnungsmessstreifen-Technologie zu realisieren. Die Signalverarbeitungseinheit 16 zeigt zusätzlich eine Signalverstärkereinheit und einen nachgeschalteten einen A/D-Wandler, der die ihm zugeführten Messsignale digitalisiert und bevorzugt über die Sendeeinheit 4a seriell über die induktive Kopplung an die Empfangseinheit 4b überträgt.The sensor unit 3 is a signal processing unit 16 assigned, which receives the signal of the strain gauges and evaluates using a Wheatstone bridge. The deformation of the carrier 5 leads into the strain gauge of the sensor unit 3 to an electrical resistance change, which via the Wheatstone bridge in an electrical signal as a measure of the deformation of the carrier 5 and thus for the torsion of the shaft body 2 is implemented. For optimum detection of strain and for low zero drifts, all four resistance elements of the Wheatstone bridge are preferably implemented in strain gauge technology, so that all actively contribute to the electrical measurement signal. This interconnection shows a particularly pronounced signal efficiency and, due to the similarity of the strain gauges, a particularly low zero drift error. It is also possible to realize only a part of the resistance elements as standard resistors and thus not as resistors in the strain gauge technology. The signal processing unit 16 additionally shows a signal amplifier unit and a downstream A / D converter, which digitizes the measurement signals fed to it, and preferably via the transmission unit 4a serially via the inductive coupling to the receiving unit 4b transfers.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Beispiel eines Aufbaus zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers 2 in einer Sicht in Richtung der Längsachse beziehungsweise der Rotationsache des Wellenkörpers 2. 3 shows a schematic representation of an example of a structure for detecting the torsion of a shaft body 2 in a view in the direction of the longitudinal axis or the axis of rotation of the shaft body 2 ,

Auf dem Wellenkörper 2 ist ein als komplette Baugruppe realisierter Torsionssensor 1 fest montiert. Eine Statorantenne 4c umschließt als Induktionsschleife den Wellenkörper 2, ohne diesen oder den Torsionssensor 1 zu berühren. Die beiden Enden der Induktionsschleife der Statorantenne 4c sind mit der abgesetzten Empfängereinheit 4b verbunden. Der Torsionssensor 1 ist damit induktiv mit der Statorantenne 4c über die Sendeeinheit 4a gekoppelt. Die Empfängereinheit 4b empfängt die Signale der Sendeeinheit 4b des Torsionssensors 1, verarbeitet diese und gibt über die Schnittstelle 13 das Ausgangssignal ab.On the shaft body 2 is a realized as a complete assembly torsion sensor 1 firmly mounted. A stator antenna 4c encloses the shaft body as an induction loop 2 , without this or the torsion sensor 1 to touch. The two ends of the induction loop of the stator antenna 4c are with the remote receiver unit 4b connected. The torsion sensor 1 is thus inductive with the stator antenna 4c via the transmitting unit 4a coupled. The receiver unit 4b receives the signals of the transmitting unit 4b of the torsion sensor 1 , processes these and gives over the interface 13 the output signal.

Das in der Signalverarbeitungseinheit 16 des Torsionssensors 1 digitalisierte Signal wird damit telemetrisch über die Sendeeinheit 4a mittels induktiver Kopplung zur Statorantenne 4c und damit zur Empfängereinheit 4b übertragen. Da die Statorantenne 4c den Wellenkörper 2 umschließt, ist die induktive Kopplung des digitalen Signal über 360° Wellenkörperposition gegeben und damit eine kontinuierliche Übertragung des digitalen Signal möglich. Die Statorantenne 4c gibt das telemetrisch übertragene digitale Signal an die Empfängereinheit 4b weiter. Dort wird das digitale Signal über die Logikeinheit 17 der Empfängereinheit 4b weiterverarbeitet und via der Schnittstelle 13 entsprechend dem gewünschten Ausgangssignal ausgegeben. Das Ausgangssignal kann analog oder digital insbesondere in einer vorgegebenen Standardschnittstellenform umgesetzt sein.That in the signal processing unit 16 of the torsion sensor 1 digitized signal is thus telemetric via the transmitting unit 4a by inductive coupling to the stator antenna 4c and thus to the receiver unit 4b transfer. Because the stator antenna 4c the shaft body 2 encloses, the inductive coupling of the digital signal is given over 360 ° shaft body position and thus a continuous transmission of the digital signal possible. The stator antenna 4c gives the telemetry transmitted digital signal to the receiver unit 4b further. There, the digital signal is sent via the logic unit 17 the receiver unit 4b further processed and via the interface 13 output according to the desired output signal. The output signal can be implemented analog or digital, in particular in a predetermined standard interface form.

Ein optionaler Drehzahlsensor, der als Hall-Sensor 14 ausgebildet ist, erfasst die Drehzahl des Wellenkörpers 2 mittels des auf der Oberfläche des Wellenkörpers 2 angeordnet Magneten 15. Die Drehzahlinformation wird in der Empfängereinheit 4b mit den Torsionssensorsignalen verarbeitet.An optional speed sensor that acts as a Hall sensor 14 is formed, detects the rotational speed of the shaft body 2 by means of on the surface of the shaft body 2 arranged magnets 15 , The speed information is in the receiver unit 4b processed with the torsion sensor signals.

4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Beispiel eines Aufbaus zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers 2 in einer Seitenansicht orthogonal zur Längsachse beziehungsweise der Rotationsachse 2a des Wellenkörpers 2. 4 shows a schematic representation of another example of a structure for detecting the torsion of a shaft body 2 in a side view orthogonal to the longitudinal axis or the axis of rotation 2a of the shaft body 2 ,

Der Aufbau zeigt einen Wellenkörper 2 mit zwei auf dem Umfang des Wellenkörpers 2 gegenüberliegend angeordneten Torsionssensoren 1. Ein Torsionssensor 1 ist dabei in der oberen Position (12 Uhr-Position) angeordnet, während der andere Torsionssensor 1 in der unteren Position (6 Uhr-Position) an dem Wellenkörper 2 angeordnet ist. Die Statorantenne 4c umschließt als Induktionsschleife den Wellenkörper (7) mit beiden Torsionssensoren 1. Beide Torsionssensoren 1 sind gleichzeitig induktiv mit der Statorantenne 4c und damit mit der Empfangseinheit 4b gekoppelt, die die Signale von beiden Torsionssensoren 1 erfasst, auswertet und über die Schnittstelle 13 ein Ausgangssignal abgibt.The structure shows a shaft body 2 with two on the circumference of the shaft body 2 oppositely arranged torsion sensors 1 , A torsion sensor 1 is in the upper position ( 12 Clock position) while the other torsion sensor 1 in the lower position ( 6 Clock position) on the shaft body 2 is arranged. The stator antenna 4c encloses the shaft body as an induction loop ( 7 ) with both torsion sensors 1 , Both torsion sensors 1 are simultaneously inductive with the stator antenna 4c and thus with the receiving unit 4b coupled to the signals from both torsion sensors 1 recorded, evaluated and via the interface 13 emits an output signal.

Durch die gegenüberliegende Anordnung und damit die symmetrische Anordnung der Torsionssensoren 1 auf dem Umfang des zu sensierenden Wellenkörpers 2 gelingt es, den Einfluss von parasitären Kräften gering zu halten. In der Praxis sind dies Biegemomente, Seitenkräfte und Axialkräfte auf oder durch den zu sensierenden Wellenkörper 2. Diese Kräfte können das elektrische Sensorsignal, das die zu sensierende Torsion des Wellenkörpers 2 repräsentiert, verfälschen. Bei der gegenüberliegenden Anordnung und damit der symmetrischen Anordnung der Torsionssensoren 1 werden die digitalen Signale der einzelnen Torsionssensoren 1 in der Empfängereinheit 4b mit der Logikeinheit 17 so miteinander verrechnet, so dass der Signaleinfluss auf das Torsionssignal durch die parasitären Kräfte wie Biegemoment und Seitenkraft ganz oder weitgehend kompensiert wird. Dabei werden die die Messgrößen der beiden Sensoreinheiten 3 der beiden Torsionssensoren 1 zeitgleich erfasst, was zu einer sehr guten Korrektur führt. Die Synchronisation der Messungen wird beispielsweise durch ein zeitgleich übertragenes Steuersignal von der Empfängereinheit 4b an beide Sensoreinheiten 3 der beiden Torsionssensoren 1 sichergestellt. Damit wird in beiden Torsionssensoren 1 zeitgleich der Meßvorgang ausgeführt und das digitale elektrische Sensorsignal erzeugt. Die Übertragung der digitalen Sensorsignale der beiden Torsionssensoren 1 an die Empfangseinheit 4b erfolgt sequentiell. Dabei sorgt eine Logik in der Signalverarbeitungseinheit 16 der beiden Torsionssensoren 1 für die zeitliche Staffelung der digitalen Sensorsignale. Beide Torsionssensoren 1 werden über die Statorantenne 4c induktiv mit elektrischer Energie versorgt. Weiterhin können, um einen noch höheren Kompensationsgrad zu erreichen, auch mehr als zwei Torsionssensoren 1 insbesondere eine gerade Anzahl an Torsionssensoren 1 gleichmäßig über den Umfang verteilt auf der Oberfläche des zu sensierenden Körpers insbesondere des Wellenkörpers 2 montiert werden. Die zeitliche Staffelung der Übertragung der digitalen Sensorsignale und deren Verrechnung in der Empfängereinheit kann auch entsprechend analog ausgeführt werden. By the opposite arrangement and thus the symmetrical arrangement of the torsion sensors 1 on the circumference of the shaft body to be sensed 2 manages to minimize the influence of parasitic forces. In practice, these are bending moments, lateral forces and axial forces on or through the shaft body to be sensed 2 , These forces can be the electrical sensor signal, which is the torsion of the shaft body to be sensed 2 represents, falsifies. In the opposite arrangement and thus the symmetrical arrangement of the torsion sensors 1 become the digital signals of the individual torsion sensors 1 in the receiver unit 4b with the logic unit 17 so computed, so that the signal influence on the torsion signal by the parasitic forces such as bending moment and lateral force is fully or largely compensated. In the process, these are the measured quantities of the two sensor units 3 the two torsion sensors 1 recorded at the same time, which leads to a very good correction. The synchronization of the measurements, for example, by a simultaneously transmitted control signal from the receiver unit 4b to both sensor units 3 the two torsion sensors 1 ensured. This will be in both torsion sensors 1 carried out at the same time the measurement process and generates the digital electrical sensor signal. The transmission of the digital sensor signals of the two torsion sensors 1 to the receiving unit 4b is done sequentially. This is ensured by a logic in the signal processing unit 16 the two torsion sensors 1 for the temporal staggering of the digital sensor signals. Both torsion sensors 1 be via the stator antenna 4c inductively supplied with electrical energy. Furthermore, to achieve an even higher degree of compensation, more than two torsion sensors can also be used 1 in particular an even number of torsion sensors 1 evenly distributed over the circumference on the surface of the body to be sensed in particular the shaft body 2 to be assembled. The time staggering of the transmission of the digital sensor signals and their offsetting in the receiver unit can also be carried out analogously.

Durch die gegenüberliegende Anordnung und damit die symmetrische Anordnung der Torsionssensoren 1 auf dem Umfang des zu sensierenden Wellenkörpers 2 gelingt es, den Einfluss von störenden Unwuchten durch die auf der Oberfläche des Wellenkörpers 2 angeordneten Torsionssensoren 1 gering insbesondere nahe Null zu halten, was die Robustheit der Torsionssensoren 1 beziehungsweise der Anordnung mit den Torsionssensoren 1 verbessert.By the opposite arrangement and thus the symmetrical arrangement of the torsion sensors 1 on the circumference of the shaft body to be sensed 2 manages the influence of disturbing imbalances due to the on the surface of the shaft body 2 arranged torsion sensors 1 low in particular close to zero, which is the robustness of the torsion sensors 1 or the arrangement with the torsion sensors 1 improved.

In 5 ist eine beispielhafte Empfangseinheit 4b schematisch dargestellt. Über die beiden Eden der Statorantenne 4c werden die induktiv übertragenen Sensorsignale von einem Torsionssensor 1 der Empfangseinheit 4b zugeführt. Dort werden sie mit Hilfe der Logikeinheit 17 unter Verwendung weiterer erfasster Informationen wie beispielsweise Temperatur des Wellenkörpers 2 oder Drehzahl des Wellenkörpers 2, die von Sensoren am Wellenkörper wie der Temperatursensor 15 oder von abgesetzten Sensoren im Bereich der Empfangseinheit 4b wie der Hall-Sensor 14 erfasst werden, ausgewertet. Das Auswerteergebnis wird dann insbesondere als Torsionsinformation dem Benutzer über die Schnittstelle 13 ausgegeben.In 5 is an exemplary receiving unit 4b shown schematically. Over the two Eden of the stator antenna 4c are the inductively transmitted sensor signals from a torsion sensor 1 the receiving unit 4b fed. There they will be using the logic unit 17 using further sensed information such as temperature of the shaft body 2 or speed of the shaft body 2 , which are sensors on the shaft body like the temperature sensor 15 or remote sensors in the area of the receiving unit 4b like the Hall sensor 14 be recorded, evaluated. The evaluation result is then in particular as torsion information to the user via the interface 13 output.

Weiterhin zeigt die Empfangseinheit 4b einen Wechselspannungsgenerator 18 zur Speisung der Statorantenne 4c, mittels der die Versorgung der Torsionssensoren 1 über die induktive Kopplung erfolgt. Durch diese Energieversorgung ist es möglich, den Torsionssensor 1 ganz oder weitgehend ohne elektrische Batterie oder Akku auszubilden. Allenfalls ein gewichts- und volumenmäßig kleiner elektrischer Speicher ist notwendig, um die Funktion des Torsionssensors 1 sicherzustellen. Dies führt zu einem geringen Gewicht des Torsionssensors 1 und zu einer Reduktion der durch den Torsionssensor 1 potentiell gebildeten Unwucht, was zu einem besonders robusten System führt.Furthermore, the receiving unit shows 4b an AC generator 18 for feeding the stator antenna 4c , by means of supply of torsion sensors 1 via the inductive coupling. This power supply makes it possible to use the torsion sensor 1 wholly or largely without electric battery or battery form. At most, a weight and volume small electrical memory is necessary to the function of the torsion sensor 1 sure. This leads to a low weight of the torsion sensor 1 and to a reduction in the through the torsion sensor 1 potentially formed imbalance, resulting in a particularly robust system.

Neben der Übertragung von elektrischer Energie zur Energieversorgung des Torsionssensors 1 werden auch andere Signale insbesondere Sensorsignale oder Steuersignale wie Synchronisationssignale übertragen. Desweiteren können zusätzlich beispielhaft auch Programmiersignale an den Torsionssensorl zur Steuerung desselben übertragen werden. Hierdurch ist es möglich, bidirektional Signale neben der Energieversorgung zu übertragen.In addition to the transmission of electrical energy to power the torsion sensor 1 Other signals, in particular sensor signals or control signals such as synchronization signals are transmitted. Furthermore, by way of example, programming signals can also be transmitted to the torsion sensor for controlling the same. This makes it possible to transmit bidirectional signals in addition to the power supply.

In 6 und 7 sind zwei alternative Ausbildungen zu dem Torsionssensor 1 aus der 2 schematisch dargestellt. Diese beiden Torsionssensoren 1 zeigen einen einzigen Träger 5, der einen Bereich 11 des Trägers 5 mit der Sensoreinheit 3 zeigt und einen Bereich 12 des Trägers 5 mit der Sendeeinheit 4a. Der Bereich 10 zwischen der Sensoreinheit 3 und der Sendeeinheit 4a ist dabei so ausgebildet, dass in diesem Bereich 10 eine Reduktion des Trägermaterials gegeben ist. Dies wird dadurch erreicht, dass laterale Einschnitte zwischen den Bereichen 11 und 12 vorgesehen sind und dadurch die Breite des Trägers 5 in diesem Zwischenbereich 10 reduziert ist. Die Stärke (vertikale Ausdehnung) des Trägers 5 ist in 6 konstant, während sie in 7 um etwa 20% reduziert ist.In 6 and 7 are two alternative configurations to the torsion sensor 1 from the 2 shown schematically. These two torsion sensors 1 show a single carrier 5 , the one area 11 of the carrier 5 with the sensor unit 3 shows and an area 12 of the carrier 5 with the transmitting unit 4a , The area 10 between the sensor unit 3 and the transmitting unit 4a is designed so that in this area 10 a reduction of the carrier material is given. This is achieved by making lateral cuts between the areas 11 and 12 are provided and thereby the width of the carrier 5 in this intermediate area 10 is reduced. The strength (vertical extent) of the carrier 5 is in 6 constant while in 7 is reduced by about 20%.

Diese Reduktion im Bereich 10 ermöglicht es, dass der Bereich 12 des Trägers 5 mit der Sendeeinheit 4a und gegebenenfalls der Signalauswerteeinheit 16 von dem Bereich 11 des Trägers 5 mit der Sensoreinheit 3 zumindest teilweise mechanisch hinsichtlich des Schwingungsverhaltens entkoppelt ist. Damit ist es möglich, dass der Bereich 11 mit der Sensoreinheit 3 mittels der mechanisch festen Verbindung 6 so verbunden ist, dass eine Verformung des Wellenkörpers 2 auf den Träger 5 im Bereich 11 und damit auf die Sensoreinheit 3 in diesem Bereich 11 übertragen wird. Die mechanisch feste Verbindung 6 wird über einen Träger 5 aus Stahlblech, welcher mit Mikroschweißpunkten 6 mit dem Wellenkörper 2 verbunden ist, erreicht. Die Punktschweißtechnik für Mikroschweißpunkte erlaubt die Montage des Torsionssensors 1 mit sehr geringem Wärmeeintrag, was das Risiko einer Schädigung der elektrischen oder elektronischen oder optischen Komponenten des Torsionssensors 1 erheblich reduziert. Dabei werden die Mikroschweißpunkte dicht aneinander zu einer Linie angeordnet. Diese Linie ist im Randbereich des Bereiches 11 des Trägers 5 parallel zum Rand 8 angeordnet und umschließt die Sensoreinheit 3 fast vollständig. Die Lücke in der Linie der Mikroschweißpunkte 6 befindet sich im Bereich 10 der Reduktion des Trägers 5. Dadurch ist eine sehr originalgetreue Verformungsübertragung von dem Wellenkörper 2 auf den Träger 5 im Bereich 11 und damit auf die Sensoreinheit 3 gewährleistet. Um die Übertragung noch zu verbessern, wird der Träger 5 im Bereich 11 vollflächig mit der Oberfläche des Wellenkörpers 2 verklebt.This reduction in the field 10 allows that area 12 of the carrier 5 with the transmitting unit 4a and optionally the signal evaluation unit 16 from the area 11 of the carrier 5 with the sensor unit 3 is at least partially decoupled mechanically with respect to the vibration behavior. With that it is possible that the area 11 with the sensor unit 3 by means of the mechanically strong connection 6 is connected so that a deformation of the shaft body 2 on the carrier 5 in the area 11 and thus on the sensor unit 3 in this area 11 is transmitted. The mechanically strong connection 6 is about a carrier 5 made of sheet steel, which with micro welding points 6 with the shaft body 2 connected reached. The spot welding technique for micro welding points allows the installation of the torsion sensor 1 with very little heat input, which increases the risk of damaging the electrical or electronic or optical components of the torsion sensor 1 considerably reduced. The micro-welding points are arranged close to each other to form a line. This line is in the edge area of the area 11 of the carrier 5 parallel to the edge 8th arranged and encloses the sensor unit 3 almost complete. The gap in the line of microwelding points 6 is located in the area 10 the reduction of the carrier 5 , This is a very faithful deformation transfer from the shaft body 2 on the carrier 5 in the area 11 and thus on the sensor unit 3 guaranteed. To further enhance the transmission, the carrier becomes 5 in the area 11 over the entire surface with the surface of the shaft body 2 bonded.

Dagegen wird der Bereich 12 des Trägers 5 mit der Sendeeinheit 4a nur mit wenigen, einzelnen Mikroschweißpunkten mit dem Wellenkörper 2 verbunden. Diese Verbindung reicht aus, um den Bereich 12 sicher und dauerhaft zu positionieren. Eine weitergehende Befestigung beispielsweise durch Verklebung oder durch eine hohe Anzahl an Schweißpunkten ist nicht notwendig und würde den Aufwand zur Verbindung des Torsionssensors 1 mit dem zu sensierenden Wellenkörper 2 deutlich anheben, was nicht erwünscht ist.The area is opposed to that 12 of the carrier 5 with the transmitting unit 4a only with a few, individual micro-welding points with the shaft body 2 connected. This connection is sufficient for the area 12 to position safely and permanently. A more extensive attachment, for example by gluing or by a high number of welds is not necessary and would be the effort to connect the torsion 1 with the shaft body to be sensed 2 significantly increase what is not desired.

Die Bereiche 11 und 12 der beiden Varianten des Torsionssensors 1 aus 6 und 7 haben die Gestalt einer rechteckigen Platte. In 6 sind die beiden rechteckigen Platten parallel zueinander - also in einer Linie - verbunden und über den Bereich 10 mit der Reduktion des Trägers 5 angeordnet. Dabei ist diese Linie parallel zur Längsachse beziehungsweise Rotationsachse 2a des Wellenkörpers 2 ausgerichtet. Dagegen ist der Bereich 11 in 7 um etwa 45 Grad auf der Oberfläche des Wellenkörpers 2 verdreht zur Längsachse beziehungsweise Rotationsachse 2a des Wellenkörpers 2 ausgerichtet. Bei beiden Varianten sind die beiden Dehnungsmessstreifen der Sensoreinheit 3 so ausgerichtet, dass sie etwa in einem Winkel von 45 Grad schräg zur Längsachse beziehungsweise Rotationsachse 2a des Wellenkörpers 2 ausgerichtet sind. Die beiden Dehnungsmessstreifen der jeweiligen Sensoreinheit 3 sind dabei kreuzförmig und damit etwa orthogonal zueinander angeordnet und über eine flächige, mechanisch feste Klebstoffverbindung 6a mit dem Träger 5 so verbunden, dass eine Verformung des Trägers 5 effizient auf die Dehnungsmessstreifen der Sensoreinheit 3 übertragen wird.The areas 11 and 12 the two variants of the torsion sensor 1 out 6 and 7 have the shape of a rectangular plate. In 6 are the two rectangular plates parallel to each other - that is in a line - connected and over the area 10 with the reduction of the carrier 5 arranged. In this case, this line is parallel to the longitudinal axis or axis of rotation 2a of the shaft body 2 aligned. The area is against that 11 in 7 by about 45 degrees on the surface of the shaft body 2 twisted to the longitudinal axis or axis of rotation 2a of the shaft body 2 aligned. In both variants, the two strain gauges of the sensor unit 3 aligned so that they approximately at an angle of 45 degrees oblique to the longitudinal axis or axis of rotation 2a of the shaft body 2 are aligned. The two strain gauges of the respective sensor unit 3 are cross-shaped and thus arranged approximately orthogonal to each other and a flat, mechanically strong adhesive connection 6a with the carrier 5 connected so that a deformation of the carrier 5 Efficient on the strain gauges of the sensor unit 3 is transmitted.

Diese Torsionssensoren 1 ermöglichen eine sehr verlässliche, sichere und dauerhafte Sensierung der Torsion eines Körpers insbesondere Wellenkörpers 2. Sie erweisen sich auch in der Fertigung als eigenständige Baugruppe, als sehr hochwertig und gut zu fertigen. Diese Baugruppe ermöglicht zudem eine einfache und verlässliche Verbindung mit dem zu sensierenden Körper, was die Handhabung des Sensors auch durch weniger geschultes Fachpersonal ermöglicht.These torsion sensors 1 allow a very reliable, safe and permanent sensing of the torsion of a body, especially shaft body 2 , They also prove to be in production as an independent assembly, as very high quality and good to manufacture. This assembly also allows a simple and reliable connection with the body to be sensed, which allows the handling of the sensor by less trained personnel.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Torsionssensortorsion sensor
22: Wellenkörpershaft body
2a2a: Längsachse bzw. Rotationsachse des WellenkörpersLongitudinal axis or axis of rotation of the shaft body
33: Sensoreinheitsensor unit
4a4a: Sendeeinheittransmission unit
4b4b: Empfangseinheitreceiver unit
4c4c: StatorantenneStator
4d4d: Koppelfeldswitching matrix
55: Trägercarrier
66: Mechanisch feste Verbindung zwischen Wellenkörper und Träger im RandbereichMechanically strong connection between shaft body and carrier in the edge area
6a6a: Mechanisch feste Verbindung zwischen Wellenkörper und einem Bereich des Trägers mit der SensoreinheitMechanically fixed connection between shaft body and a region of the carrier with the sensor unit
88th: Rand des TrägersEdge of the carrier
99: TrennschichtInterface
1010: Bereich zwischen Sensoreinheit und SendeeinheitArea between sensor unit and transmitter unit
1111: Bereich des Träger mit der SensoreinheitArea of the carrier with the sensor unit
1212: Bereich des Trägers mit der SendeeinheitArea of the carrier with the transmitting unit
1313: Schnittstelleinterface
1414: Hall-SensorHall sensor
1515: Magnet und TemperatursensorMagnet and temperature sensor
1616: Signalverarbeitungseinheit mit A/D-WandlerSignal processing unit with A / D converter
1717: Logikeinheit der EmpfangseinheitLogic unit of the receiving unit
1818: WechselspannungsgeneratorAC voltage generator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3922556 A1 [0002]DE 3922556 A1 [0002]
DE 102013001173 A1 [0003]DE 102013001173 A1 [0003]
DE 19719921 C2 [0004]DE 19719921 C2 [0004]

Claims

Torsionssensor (1) zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers (2), mit einer Sensoreinheit (3) zur Erfassung der Dehnung eines Körpers (2), und mit einer kontaktlosen Übertragungseinheit für Signale von der Sensoreinheit (3) über eine Sendeeinheit (4a) zu einer abgesetzten Empfangseinheit (4b), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Träger (5) vorgesehen ist, der mit dem Wellenkörper (2) mechanisch so verbunden ist, dass Torsionen des Wellenkörpers (2) auf den Träger (5) übertragen werden und diesen verformen, und der mit wenigstens einer Sensoreinheit (3) so mechanisch verbunden ist, dass wenigstens eine Sensoreinheit (3) eine Torsion des Trägers (5) als Dehnung erfassen kann, und dass die wenigstens eine Sensoreinheit (3) mit wenigstens einer Sendeeinheit (4a) zur Übertragung von Signalen an die abgesetzte Empfangseinheit (4b) verbunden ist. Torsion sensor (1) for detecting the torsion of a shaft body (2), with a sensor unit (3) for detecting the elongation of a body (2), and with a contactless transmission unit for signals from the sensor unit (3) via a transmitting unit (4a) a remote receiving unit (4b), characterized in that at least one support (5) is provided, which is mechanically connected to the shaft body (2) so that torsions of the shaft body (2) are transmitted to the carrier (5) and deform it , and which is mechanically connected to at least one sensor unit (3) such that at least one sensor unit (3) can detect a torsion of the carrier (5) as an elongation, and that the at least one sensor unit (3) is connected to at least one transmitting unit (4a). for transmission of signals to the remote receiving unit (4b) is connected.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 1, wobei der Träger (5) formsteif insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Kunststoff ausgebildet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 1 , wherein the carrier (5) dimensionally stable, in particular made of steel, stainless steel or plastic is formed.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Wellenkörper (2) mit dem Träger (5) mittels einer mechanisch festen Verbindung (6) insbesondere durch Laserschweißen, Punktschweißen, Rollschweißen, Hartlöten, Löten und/oder Kleben verbunden ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 or 2 wherein the shaft body (2) is connected to the carrier (5) by means of a mechanically strong connection (6), in particular by laser welding, spot welding, roll welding, brazing, soldering and / or gluing.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 3, wobei die mechanisch feste Verbindung (6) zwischen dem Wellenkörper (2) und dem Träger (5) so angeordnet ist, dass die Sensoreinheit (3) insbesondere weitgehend umschlossen ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 3 , wherein the mechanically fixed connection (6) between the shaft body (2) and the carrier (5) is arranged so that the sensor unit (3) is in particular largely enclosed.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die mechanisch feste Verbindung (6) zwischen dem Wellenkörper (2) und dem Träger (5) im Randbereich des Trägers (5) angeordnet ist, wobei sich insbesondere die mechanisch feste Verbindung (6) wenigstens teilweise parallel zum Rand (8) des Trägers (5) erstreckt.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 3 to 4 , wherein the mechanically fixed connection (6) between the shaft body (2) and the carrier (5) in the edge region of the carrier (5) is arranged, in particular the mechanically fixed connection (6) at least partially parallel to the edge (8) of the Support (5) extends.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Träger (5) wenigstens eine Sensoreinheit (3) und wenigstens eine Sendeeinheit (4a) schichtweise übereinander als Stapel angeordnet sind.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 5 , wherein the carrier (5) at least one sensor unit (3) and at least one transmitting unit (4a) are arranged one above the other in layers as a stack.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 6, wobei zwischen der Sensoreinheit (3) und der darüber angeordneten Sendeeinheit (4a) eine Trennschicht (9) aus elastischem insbesondere aus gummielastischem Material angeordnet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 6 , wherein between the sensor unit (3) and the transmitting unit (4a) arranged above a separating layer (9) made of elastic, in particular made of rubber-elastic material is arranged.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf dem Träger (5) lateral zueinander wenigstens eine Sensoreinheit (3) und wenigstens eine Sendeeinheit (4a) angeordnet und mit diesem verbunden sind.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 7 , wherein at least one sensor unit (3) and at least one transmitting unit (4a) are arranged laterally on the carrier (5) and connected to it.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 8, wobei der Träger (5) im Bereich (10) zwischen einer Sensoreinheit (3) und einer Sendeeinheit (4a) elastisch ausgebildet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 8 , wherein the carrier (5) in the region (10) between a sensor unit (3) and a transmitting unit (4a) is formed elastically.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 9, wobei der elastische Bereich (10) des Trägers (5) als flexible Leiterplatte und/oder durch eine Reduktion des Trägermaterials in diesem Bereich (10) ausgebildet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 9 , wherein the elastic region (10) of the carrier (5) is designed as a flexible printed circuit board and / or by a reduction of the carrier material in this region (10).

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein Bereich (11) des Trägers (5) mit der Sensoreinheit (3) so ausgebildet ist, dass wenigstens eine insbesondere alle Sensoreinheiten (3) schräg insbesondere in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Längsachse (2a) des Wellenkörpers (2) ausgerichtet sind.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 9 or 10 in which a region (11) of the carrier (5) with the sensor unit (3) is formed such that at least one in particular all sensor units (3) are inclined, in particular at an angle of approximately 45 degrees to the longitudinal axis (2a) of the shaft body (2). are aligned.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 3 und 11, wobei die mechanisch feste Verbindung (6a) zwischen Wellenkörper (2) und dem Bereich (11) des Trägers (5) mit der Sensoreinheit (3) etwa parallel oder etwa senkrecht zur Ausrichtung des oder der Sensorelemente (3) ausgerichtet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 3 and 11 in that the mechanically fixed connection (6a) between the shaft body (2) and the region (11) of the carrier (5) is aligned with the sensor unit (3) approximately parallel or approximately perpendicular to the orientation of the sensor element or elements (3).

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Verbindung (6,6a) zwischen dem Träger (5) und der wenigstens einen Sensoreinheit (3) durch eine mechanisch feste Verbindung (6a) insbesondere durch Laserschweißen, Punktschweißen, Rollschweißen, Ultraschallschweißen, Hartlöten, Löten und/oder Kleben gebildet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 12 in that the connection (6, 6a) between the carrier (5) and the at least one sensor unit (3) is formed by a mechanically strong connection (6a), in particular by laser welding, spot welding, roll welding, ultrasonic welding, brazing, soldering and / or gluing ,

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Sensoreinheit (3) wenigstens einen Dehnungsmessstreifen und/oder wenigstens einen Faser-Bragg-Gitter-Sensor aufweist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 13 wherein the sensor unit (3) comprises at least one strain gauge and / or at least one fiber Bragg grating sensor.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die kontaktlose Übertragungseinheit (4) zur Übertragung von Signalen mittels induktiver Kopplung ausgebildet ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 14 , wherein the contactless transmission unit (4) for Transmission of signals is formed by inductive coupling.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die kontaktlose Übertragungseinheit (4) zur bidirektionalen Übertragung von Signalen insbesondere von Steuersignalen, von Temperatur-, von Drehzahlsignalen und/oder von elektrischer Energie zur Versorgung der mit dem Träger (5) mechanisch verbunden Teile der Übertragungseinheit (4) und der wenigstens einen Sensoreinheit (3) zusätzlich zu den zu übertragenden Signalen der Sensoreinheit (3) vorgesehen ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 15 wherein the non-contact transmission unit (4) for bidirectional transmission of signals, in particular of control signals, temperature, speed signals and / or electrical energy for supplying the carrier (5) mechanically connected parts of the transmission unit (4) and the at least one Sensor unit (3) is provided in addition to the signals to be transmitted to the sensor unit (3).

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach Anspruch 16, wobei die kontaktlose Übertragungseinheit (4) so ausgebildet ist, dass verschiedene Signale insbesondere von verschiedenen Sensoreinheiten (3) mittels einer sequenziellen Übertragung getrennt voreinander übertragen werden.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body after Claim 16 in that the contactless transmission unit (4) is designed such that different signals, in particular from different sensor units (3), are transmitted separately from one another by means of a sequential transmission.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei zwei Träger (5), die mit wenigstens einer Sensoreinheit (3) und mit wenigstens einer Sendeeinheit (4a) versehen sind, auf dem Umfang des Wellenkörpers (2) gegenüberliegend zueinander angeordnet sind oder drei oder mehr Träger (5), die mit wenigstens einer Sensoreinheit (3) und mit wenigstens einer Sendeeinheit (4a) versehen sind, auf dem Umfang des Wellenkörpers (2) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, und wobei die abgesetzte Empfängereinheit (4b) so ausgebildet ist, dass die zur ihr übertragenen Signale gemeinsam ausgewertet werden.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 17 wherein two carriers (5) provided with at least one sensor unit (3) and at least one transmitting unit (4a) are arranged on the circumference of the shaft body (2) opposite to each other, or three or more carriers (5) coinciding with at least one sensor unit (3) and with at least one transmitting unit (4a) are arranged distributed uniformly on the circumference of the shaft body (2), and wherein the remote receiver unit (4b) is formed so that the signals transmitted to it jointly evaluated become.

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die auf dem Träger (5) angeordnete Sendeeinheit (4a) und/oder eine auf dem Träger 5 angeordnete Signalverarbeitungseinheit (16) einen Analog-Digital-Wandler zur Digitalisierung von Signalen, eine Signalverstärkereinheit, einen elektrischen Energiespeicher und/oder eine Signalverarbeitungseinheit aufweist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 18 wherein the transmitter unit (4a) arranged on the carrier (5) and / or a signal processing unit (16) arranged on the carrier 5 comprises an analog-to-digital converter for digitizing signals, a signal amplifier unit, an electrical energy store and / or a signal processing unit ,

Torsionssensor zur Erfassung der Torsion eines Wellenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Empfangseinheit (4b) zur Auswertung der ihr übertragenen Signale von dem rotierenden Wellenkörper (2) abgesetzt ausgebildet ist und mit wenigstens einer Schnittstelle (4d) zur Verbindung mit einem Display, einer Auswerte- und/oder einer Dokumentationseinheit verbunden ist.Torsion sensor for detecting the torsion of a shaft body according to one of Claims 1 to 19 , wherein the receiving unit (4b) for evaluating the transmitted signals from the rotating shaft body (2) is formed offset and connected to at least one interface (4d) for connection to a display, an evaluation and / or a documentation unit.