JP2651895B2 - 軸の非接触式トルクセンサとこのトルクセンサ用の測定層 - Google Patents

軸の非接触式トルクセンサとこのトルクセンサ用の測定層

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JP2651895B2 JP6259525A JP25952594A JP2651895B2 JP 2651895 B2 JP2651895 B2 JP 2651895B2 JP 6259525 A JP6259525 A JP 6259525A JP 25952594 A JP25952594 A JP 25952594A JP 2651895 B2 JP2651895 B2 JP 2651895B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特許請求の範囲請求項
１の上位概念部分に記載の軸の非接触式トルクセンサ
と、このトルクセンサに利用される軟磁性磁歪性測定層
に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかるセンサは例えばヨーロッパ特許第
０２８５２５９Ｂ１号公報で公知である。ここでは測定
層ホルダは特別に形成された管状の測定軸部材から成っ
ている。この測定軸部材はその端面側の終端範囲がこの
目的のために切断されている軸の対応した軸端に固定さ
れる。測定コイルホルダは交流電流を供給できる励磁コ
イル並びにトルクに関係する測定層の透過性変化を検出
する検出コイルを有し、測定層で占められている範囲と
半径方向に突出した環状フランジを形成する端面側の終
端範囲との間を軸方向に延びている測定層ホルダの範囲
において球軸受によって支持されている。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許第３６３５２０７Ｃ
２号公報において、測定層が軸に固く配置された連続層
の一部であり磁気的に永久磁石によって励磁されるよう
な軸の非接触式トルクセンサが知られている。測定装置
として磁性非磁歪性金属から成るＵ字状ホルダが設けら
れ、このＵ字状ホルダのウェブ部分が測定コイルを支持
しているので、トルクの変化によって誘導された測定層
における透過性変化が測定コイルのインダクタンスの変
化として検出され、このために測定コイルはそのインダ
クタンスを検出する電流回路に結線されている。利用さ
れている測定層は主にニッケルから成り、その場合、層
の磁気特性を制御するためにリンが或る含有量だけ添加
されている。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４０７
９１７Ａ１号公報に、トルクセンサの測定層に対する材
料として化学的組成Ｍy Ｘ100-y の材料が記載されてい
る。その場合Ｍは金属鉄、コバルトおよびニッケルの少
なくとも一つであり、Ｘは元素ホウ素、炭素、ケイ素お
よびリンの少なくとも一つであり、ｙは約７０％〜９０
％である。その金属に加えて、金属クロム、モリブデ
ン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チ
タン、ジルコン、ハフニウムおよびマンガンの少なくと
も一つが４原子％までの含有量で加えられ、更に元素成
分Ｘに加えてあるいはその代わりに、元素アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、すず、鉛、
ヒ素、アンチモン、ビスマスあるいはベリリウムが加え
られる。そこでは大半がコバルトである合金が特に推奨
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的な課題
は、特に測定コイルの簡単な交換をも許すような構造的
に単純で堅牢な小さな構造の軸の非接触式トルクセンサ
を作ること、およびそのセンサに適した測定層を作るこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、特許請求の範囲請求項１の特徴部分に記載のセンサ
および請求項６の特徴部分に記載の測定層によって達成
される。
【０００７】本発明に基づいて作られるセンサは非常に
短い軸方向構造長さで作ることができ、その測定コイル
ホルダは測定層ホルダに機械的に連結されていないの
で、これは簡単に交換できる。測定コイルホルダと測定
層ホルダとの間の球軸受は省略できる。それにも拘わら
ずセンサは機械的に堅牢であり、荒い物理的および化学
的環境に耐える。このセンサ原理はコイルのインダクタ
ンスの変化を検出する単純な電子回路を利用することを
可能にする。
【０００８】本発明に基づく測定層は成分ニッケルの他
に選択的にリン添加物を含み、好適にはＩＶ族あるいは
Ｖ族の他の元素特にアンチモン並びに遷移金属特にコバ
ルトを僅かに含んでいる。この場合ＩＶ族あるいはＶ族
の元素の含有は原子結合の含有量が大きいことによって
比電気抵抗の著しい増大を生じさせるので、測定層に対
する渦電流の特に効果的な減衰が得られる。遷移金属の
含有は測定層の結晶温度およびニッケルのキュリー温度
をそれぞれ７００°Ｋ以上の値に増大させる。測定層の
製造に利用される電解液は例えばサッカリンのような内
部応力影響化合物を含んでいる。かかるサッカリンの添
加が測定層の内部応力に有利に影響し、これによって磁
気弾性の増大に貢献することが分かっている。
【０００９】本発明の有利な実施態様において請求項２
に基づいて、測定コイルはそのインダクタンスを検出す
る電流回路に結線され、その測定コイルは磁界を発生し
磁界を測定する要素を兼ねているので、別の磁界発生器
を設ける必要はない。
【００１０】特に有利な構造的な解決策は請求項３の実
施態様によって与えられ、これは、センサ装置全体の軸
方向構造長さが測定層の幅と同じ大きさで済むという利
点を生ずる。請求項４に、測定精度に有利に影響を与え
る本発明思想の発展形態が記載されている。別個の構造
部品としてのブッシュは構造に条件づけられてトルク伝
達の力束に曝されないので、基準層のトルクに条件づけ
られないすべての変化が基準層で検出され、従ってこの
トルクに条件づけられない影響は測定コイル信号から除
去される。更に基準コイルが測定コイルに対して同軸的
に配置されているので、軸方向構造長さはこの処置によ
って増大されない。
【００１１】好適には基準コイルが設けられる場合、両
方のコイルの有害な相互干渉を避けるために、請求項５
で提案されている三層の連続層によって基準コイルは測
定コイルから電気的および磁気的に絶縁される。
【００１２】測定層の組成の有利な実施態様において、
測定層の製造に利用される電解液は請求項６に基づいて
例えばサッカリンのような内部応力影響化合物を含んで
いる。かかるサッカリンの添加が測定層の内部応力に有
利に影響し、これによって磁気弾性の増大に貢献するこ
とが分かっている。
【００１３】
【実施例】以下本発明の有利な実施例を図を参照して詳
細に説明する。
【００１４】図１は、エンジントルクを供給するクラン
ク軸４の一端と自動変速装置の接続範囲２６との間の移
行部を示している。クランク軸４と変速装置接続範囲２
６との間にここでは詳述しない普通の方式で流体トルク
コンバータ２４が配置されている。クランク軸４と流体
トルクコンバータ２４のポンプランナ半部５との間にト
ルクセンサ（トルク検出器）が配置されている。そのト
ルクセンサの主要要素は図２における詳細図から明らか
に理解できる。
【００１５】図１から分かるように、センサは非磁性材
料から成る測定層ホルダ１を有し、この測定層ホルダ１
は環状ディスク状に形成され、その半径方向内側の第１
の環状終端範囲９はボルト２０によって間隔リング２７
を介在してクランク軸４の端面端に変速装置軸線２５と
一致しているクランク軸線１２と同心的に固定されてい
る。半径方向内側の終端範囲９に断面Ｕ字形の測定層ホ
ルダ・環状範囲３２が続いている。この環状範囲３２に
よって円筒環状の凹所１３が境界づけられている。この
環状範囲３２に測定層ホルダ１の半径方向外側に延びる
第２の終端範囲１０，１０′が続いており、その断面Ｕ
字形環状範囲３２と一体の部分１０は、半径方向に延び
る外側フランジ１０として終えている。この外側フラン
ジ１０はこれを半径方向外側に延長する環状ディスク１
０′の半径方向内側周辺範囲と重なり合い、この重なり
範囲でその環状ディスク１０′にボルト２２で固く結合
されている。環状ディスク１０′の半径方向外側周辺範
囲に更に、環状ディスク１０′を流体トルクコンバータ
２４の駆動側ポンプランナ半部５に固定するボルト２３
が設けられている。このような２分割構造の測定層ホル
ダ１はこのようにして、クランク軸トルクを流体トルク
コンバータ２４のポンプランナ半部５に伝達する連動デ
ィスクを形成している。明らかなようにこの連動ディス
クを形成する測定層ホルダ１は本質的にクランク軸軸線
１２に対して垂直な平面内を延びているので、例えば一
方では測定層ホルダ１を半径方向内側でクランク軸４に
固定するためのボルト２０および他方では測定層ホルダ
１を流体トルクコンバータ２４に固定するための半径方
向外側のボルト２３は本質的に同じ軸方向高さに位置し
ている。
【００１６】明らかなようにセンサ装置全体の軸方向構
造深さは主に断面Ｕ字形凹所１３の深さによって決定さ
れ、従って非常に浅い。トルク力束はクランク軸４から
測定層ホルダ１の半径方向内側終端範囲９に流れ、測定
層ホルダ１の中を半径方向外側に測定層ホルダ１の半径
方向外側の第２の終端範囲１０，１０′の半径方向外側
端に流れ、そこから流体トルクコンバータ２４の駆動側
ポンプランナ半部５に流れ、そして普通に変速装置入力
側２６に流れる。
【００１７】次に特に図２を参照してトルクを検出する
ためのセンサの構造を詳細に説明する。
【００１８】断面Ｕ字形の測定層ホルダ凹所１３の半径
方向内側壁２は軟磁性磁歪性の測定層３が環状円筒状に
被覆されているので、この測定層３はセンサを組み立て
た際にクランク軸軸線１２に対して同軸的に位置してい
る。測定層ホルダ１に対して磁性材料が選択されたと
き、測定層はそこから磁気的に、例えば第１の高透過性
非磁歪性の非晶質（アモルファス）層および第２の高非
磁性層を介在することによって絶縁されねばならない。
トルクセンサは更に測定コイル７を有している。この測
定コイル７は測定コイルホルダ６に保持され、この測定
コイルホルダ６自体は図１に示されているようにサポー
ト２８を介してボルト２１によってクランク軸ハウジン
グ２９の端面８に固定されている。この場合測定コイル
ホルダ６は断面Ｕ字形測定層ホルダ凹所１３に対応した
環状円筒状受け部を形成している。この受け部は測定コ
イル７が置かれる半径方向内側円筒状底面３０を有して
いる。センサ装置の組立は、測定コイルホルダ６の環状
円筒状受け部が断面Ｕ字形測定層ホルダ凹所１３の中に
挿入され、その測定コイル７が対向して位置する測定層
３を空隙を開けて同軸的に包囲するように行われる。
【００１９】測定コイル７は同時に磁界を発生し磁界変
化を検出する要素を形成し、この目的のために図示して
いない方式でそのインダクタンスを測定する電気回路に
接続されている。いまトルクがクランク軸４から測定層
ホルダ１を介して流体トルクコンバータ２４に従って変
速装置２６に伝達されたとき、これはトルク力束に基づ
いて断面Ｕ字形測定層ホルダ凹所１３の半径方向内側の
側面環状壁２従ってそれで支持されている磁歪性の測定
層３の機械的応力状態の変化を生ずる。測定コイル７に
電流が流されているとき、それに対向して位置する軟磁
性磁歪性測定層３の機械的応力状態変化の関数として変
化する透過性は測定コイル７のインダクタンスの変化を
引き起こす。この変化は測定コイル７の電気回路に接続
されている図示されていない評価装置によって測定され
評価され、これによってクランク軸トルクがその電気信
号を参照して非接触式に検出される。
【００２０】トルクに条件づけられない考え得る変化を
消去するために、センサ装置は更に基準コイル１６およ
び基準層１５を持った基準部分を用立てる。基準コイル
１６は測定コイルホルダ６の円筒状受け部の中に測定コ
イル７の上に同軸的に巻回されている。この場合電気的
および磁気的に絶縁するために三層の薄い円筒状層１
７，１８，１９が介在されている。詳しくはまず半径方
向内側電気絶縁層１７が、次いで測定コイル７および基
準コイル１６をその都度の他の磁界から磁気的に遮断す
る軟磁性非磁歪性材料から成る外被１８が、最後に半径
方向外側の第２の電気絶縁層１９が続いている。断面Ｕ
字形測定層ホルダ凹所１３の半径方向外側の側面環状壁
３１に隣接して別個の部品として非磁性材料から成るブ
ッシュ１４が挿入されている。このブッシュ１４は内側
面に測定層３と同じ組成および同じ特性の円筒状基準層
１５を支持している。センサ装置が組み立てられた状態
において、この基準層１５は僅かな間隔で空隙を開けた
状態で非接触で基準コイル１６を包囲し、この基準コイ
ル１６のインダクタンスは測定コイル１７のそれと同じ
ように検出される。
【００２１】基準層１５を支持するブッシュ１４を別個
の部品として挿入する結果、このブッシュ１４従って基
準層１５は伝達すべきクランク軸トルクの影響を受けな
い。従って基準コイル１６は測定層３にも作用する基準
層１５のトルクに条件づけられないすべての変化を検出
する。基準コイル１６の基準測定値は従って熱的な零点
変化および感度変化を補償するために利用される。評価
するために測定コイル７および基準コイル１６は好適に
は誘導ハーフブリッジ回路の形に結線されている。誘導
ハーフブリッジ回路のトルク相似変化を電子式に評価す
る優れた方式は、例えばANALOG DEVICES（アナログ デ
バイス）社製の集積回路ＡＤ５８９を利用することにあ
る。
【００２２】明らかなように、センサ装置はその軸方向
構造長さが非常に短いことにより自動変速装置に組み込
む際にほとんど追加的な軸方向所要場所を必要としな
い。更に上述したセンサは同時に、自動変速装置におい
てクランク軸を流体トルクコンバータに連結するための
連動ディスクの機能をも満足する。
【００２３】測定コイルホルダ６が機械的に測定層ホル
ダ１に結合されていないので、センサ装置の一部は必要
な場合に簡単に交換できる。構造に条件づけられてこの
トルクセンサに対して、追加的な測定軸部材は要らず、
また測定コイルホルダと測定層ホルダとの間の高価な球
軸受も不要である。それにも拘わらずセンサ装置は機械
的に堅牢であり、軸方向のクランク軸遊びが測定値に影
響を与えないように作られている。
【００２４】勿論上述したトルクセンサの構造は当該技
術者において容易に変更できる。即ち例えば外側環状デ
ィスク１０′を測定層ホルダ１と一体に形成することが
できる。必要な場合に施される一層の構造的適合によっ
て、上述した方式のトルクセンサは種々の車種の異なっ
た自動変速装置に対しても、並びに軸のトルクを検出し
ようとする他の用途に対しても利用させる。
【００２５】上述したトルクセンサ装置は物理的および
化学的に荒い環境のもとでの利用に対しても適用でき、
単純に構成されたインダクタンス測定電子回路の利用も
可能とする。
【００２６】基準層および測定層として、後述する新し
い化学的組成の非晶質、軟磁性および磁歪性材料から成
る層が利用される。
【００２７】非晶質測定層３並びに同種の基準層１５は
主にニッケルから成り、その場合、０重量％〜８重量％
特に０重量％〜３重量％リン、０重量％〜２重量％アン
チモンおよび０重量％〜５重量％コバルトが添加されて
いる。製造・電解浴への例えばサッカリンのような内部
応力影響化合物の添加によって、層３，１５の内部応力
が良好に影響される。１００重量％に足りない成分は主
成分ニッケルで構成されている。なお、各成分の上述し
た含有量範囲の中間値で有用な測定層および基準層を生
ずる材料組合せが実現される。またコバルトの代わりに
他の遷移金属例えば鉄を利用することもできる。更にア
ンチモンの代わりに周期表のＩＶ族あるいはＶ族の他の
元素例えば鉛を利用できる。
【００２８】遷移金属ここではコバルトは、層の結晶温
度並びにニッケルのキュリー温度をそれぞれ７００°Ｋ
より大きな値に上昇させる。
【００２９】周期表のＩＶ族あるいはＶ族の元素ここで
はアンチモンあるいは例えば鉛は、原子結合の高い含有
量によって比電気抵抗の顕著な増大を生じさせるので、
場合によって生ずる渦電流は特に効果的に減衰される。
【００３０】リン添加物は層の非晶質性および磁気等方
性を条件づけ従ってその軟磁性特性を条件づけ、その場
合３重量％以上のリン含有量は強磁性従って磁歪作用を
減少する。
【００３１】更に、サッカリンの添加が層の内部応力に
良好に影響し、これによって磁気弾性の増大に貢献する
ことが分かっている。
【００３２】測定層は上述した成分から化学式Ａ1-x Ｂ
x に基づく組成を有している。その場合Ａは好適には二
つの強磁性の遷移金属Ｍ１，Ｍ２の量であり、Ｂは半金
属ｍ１，ｍ２の量である。そのＭ１は元素Ｎｉ、Ｍ２は
元素Ｃｏおよびｍ１は元素Ｐ、ｍ２は元素Ｓｂである。
考え得る量比率は（Ｍ１0.9 、Ｍ２0.1 ）0.8 （ｍ１
0.5 、ｍ２0.5 ）0.2 である。その場合基本的には磁歪
定数は層組成によって影響される。量比率Ｍ１：Ｍ２が
９：１から１：９に連続的に変化する際、磁歪定数は負
の符号から正の符号に移行し、その場合、約１：１の量
比率において最小の磁歪点を通過する。
【００３３】測定層ホルダ１への測定層および基準層の
設置は原子成長によって行われ、例えば化学的表面還
元、電解分離、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、イオン注入法ある
いはこれらの方法の組合せおよび変更によって、例えば
超音波、レーザーあるいはプラズマなどを利用しながら
行われる。構造部品を非晶質材料から成分の機械的合金
によって中実に製造することもできる。
【００３４】この成長過程後に測定層３および基準層１
５を機械的および化学的に保護するために、８重量％以
上の高いリン含有量の薄い保護膜が設けられる。
【００３５】なお、ここで述べた軟磁性および磁歪性の
非晶質測定層は、上述したトルクセンサと異なったもの
にも利用できる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、特に測定コイルの簡単
な交換をも許すような構造的に単純で堅牢な小さな構造
の軸の非接触式トルクセンサおよびそのセンサに適した
測定層が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルクセンサを持った自動車の４段変速形自動
変速装置の入力側範囲の一部縦断面図。
【図２】図１におけるトルクセンサの拡大断面図。
【符号の説明】
１ 測定層ホルダ ３ 測定層 ５ ポンプランナ半部 ６ 測定コイルホルダ ７ 測定コイル ８ サポート ９ 測定層ホルダ１の半径方向内側終端範囲 １０ 測定層ホルダ１の半径方向外側終端範囲 １３ 断面Ｕ字形凹所 １５ 基準層 １６ 基準コイル １７ 電気絶縁層 １８ 外被 １９ 電気絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ グテールライン ドイツ連邦共和国 70736 フエルバツ ハ テクシユトラーセ ４ (72)発明者 エドムント シースレ ドイツ連邦共和国 73614 シヨルンド ルフ リヒテルウエーク 30／１ (56)参考文献 特開 昭60−209130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−59232（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118427（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−221094（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203507（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】− 測定層ホルダ（１）と測定コイルホル
    ダ（６）とを有し、 − 前記測定層ホルダ（１）が軸（４）にトルク伝達結
    合するための第１の終端範囲（９）と、後置された要素
    （５）にトルク伝達結合するための環状ディスク状に形
    成され測定層ホルダ（１）が組み立てられた際に軸
    （４）の軸線（１２）に対して垂直に延びる第２の終端
    範囲（１０）と、これら両終端範囲（９，１０）間にお
    ける円筒状面（２）とを有し、この円筒状面（２）上に
    軟磁性磁歪性の測定層（３）が配置され、この測定層
    （３）が測定層ホルダ（１）が組み立てられた際に軸
    （４）に対して同軸的に位置し、 − 前記測定コイルホルダ（６）が測定層（３）の機械
    的応力状態に関係する電気出力信号を発生するための測
    定コイル（７）を支持し、この測定コイル（７）が測定
    層（３）面に同軸的に対向して位置している、ような軸
    の非接触式トルクセンサにおいて、 − 測定コイルホルダ（６）が測定層ホルダ（１）に接
    触支持されることなしにサポート（８）に固定され、 − 測定層ホルダ（１）の軸方向構造長さが測定層
    （３）の軸方向距離に相応し、測定層ホルダ（１）の第
    ２の終端範囲（１０）が測定層（３）で占められた軸方
    向範囲内に位置している、ことを特徴とする軸の非接触
    式トルクセンサ。
  2. 【請求項２】 測定コイル（７）が磁界を発生し磁界を
    測定する要素を兼ね、そのインダクタンスを検出する電
    流回路に結線されていることを特徴とする請求項１記載
    のトルクセンサ。
  3. 【請求項３】− 第１の終端範囲が内側環状ディスク範
    囲（９）として、第２の終端範囲が外側環状ディスク範
    囲（１０）として形成され、 − 測定層ホルダ（１）が両終端範囲（９，１０）間に
    環状の断面Ｕ字形凹所（１３）を有し、この凹所（１
    ３）の中に測定コイル（７）が挿入され、測定層（３）
    が凹所（１３）の測定コイル（７）に対向して位置する
    側壁（２）上に配置されている、ことを特徴とする請求
    項１又は２記載のトルクセンサ。
  4. 【請求項４】− 非磁性材料から成るブッシュ（１４）
    が凹所（１３）の中にその測定層（３）と反対側に位置
    する外側側壁（３１）に沿って延びて設置され、ブッシ
    ュ（１４）の内側面に軟磁性磁歪性の基準層（１５）が
    配置され、 − 測定コイルホルダ（６）上に基準層（１５）に対向
    して位置する基準コイル（１６）が測定コイル（７）に
    対して同軸的に且つ測定コイル（７）に対して電気的お
    よび磁気的に絶縁して設けられている、ことを特徴とす
    る請求項３記載のトルクセンサ。
  5. 【請求項５】 測定コイル（７）と基準コイル（１６）
    との間を電気的および磁気的に絶縁するために、内側電
    気絶縁層（１７）、軟磁性材料から成る外被（１８）お
    よび外側電気絶縁層（１９）が互いに同軸的に配置され
    ていることを特徴とする請求項４記載のトルクセンサ。
  6. 【請求項６】 軟磁性磁歪性測定層は、ニッケル並びに
    周期表のＩＶ族あるいはＶ族の元素から成る族の一つあ
    るいは複数の元素特にリンとアンチモンおよび遷移金属
    特にコバルトを含んでおりかつ応力影響化合物特にサッ
    カリンが添加されている化学的浴で製造されることを特
    徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のトル
    クセンサ。
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4430503C1 (de) * 1994-08-27 1996-02-29 Daimler Benz Ag Drehmomentsensor mit Dehnmeßstreifenanordnung
DE19611189C2 (de) * 1996-03-21 2000-11-23 Daimler Chrysler Ag Magnetoelastischer Druckaufnehmer
DE19630015A1 (de) * 1996-07-25 1998-01-29 Daimler Benz Ag Vorrichtung zur berührungsfreien elektrischen Messung des Reifendruckes an einem umlaufenden Reifen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen
DE19732124C2 (de) * 1997-06-25 2003-04-17 Kuesel Mailaender Katharina Verfahren zum Prüfen eines Zahnrades sowie einer Zahnstange und Vorrichtung zum Prüfen eines Zahnrades
DE19820882C1 (de) * 1998-05-09 1999-10-28 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur berührungsfreien Drehmomentmessung
DE19821381C2 (de) * 1998-05-13 2000-01-13 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Erfassung von Drehmomenten
DE19857232C1 (de) * 1998-12-11 2000-01-27 Daimler Chrysler Ag Mitnehmerscheibe
DE19931739A1 (de) * 1999-07-08 2001-01-18 Daimler Chrysler Ag Kraftfahrzeug-Antriebsverbindungseinrichtung
AU2001233073A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnetostrictive devices and methods using high magnetostriction, high strength fega alloys
DE10024035B4 (de) * 2000-05-16 2010-06-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Komponente
US8308874B1 (en) 2001-01-29 2012-11-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnetostrictive materials, devices and methods using high magnetostriction, high strength FeGa and FeBe alloys
KR100397712B1 (ko) * 2001-03-16 2003-09-13 주식회사 만도 차량용 토크센서
US20030039856A1 (en) 2001-08-15 2003-02-27 Gillispie Bryan A. Product and method of brazing using kinetic sprayed coatings
US6685988B2 (en) * 2001-10-09 2004-02-03 Delphi Technologies, Inc. Kinetic sprayed electrical contacts on conductive substrates
US6912911B2 (en) 2002-04-30 2005-07-05 Sung J. Oh Inductively coupled stress/strain sensor
US7476422B2 (en) 2002-05-23 2009-01-13 Delphi Technologies, Inc. Copper circuit formed by kinetic spray
US6909281B2 (en) 2002-07-03 2005-06-21 Fisher Controls International Llc Position sensor using a compound magnetic flux source
US6823746B2 (en) * 2002-07-11 2004-11-30 Visteon Global Technologies, Inc. Magnetoelastic torque sensor for mitigating non-axisymmetric inhomogeneities in emanating fields
US20040065432A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-08 Smith John R. High performance thermal stack for electrical components
US6924249B2 (en) * 2002-10-02 2005-08-02 Delphi Technologies, Inc. Direct application of catalysts to substrates via a thermal spray process for treatment of the atmosphere
US20040101620A1 (en) * 2002-11-22 2004-05-27 Elmoursi Alaa A. Method for aluminum metalization of ceramics for power electronics applications
US20040142198A1 (en) * 2003-01-21 2004-07-22 Thomas Hubert Van Steenkiste Magnetostrictive/magnetic material for use in torque sensors
US6872427B2 (en) * 2003-02-07 2005-03-29 Delphi Technologies, Inc. Method for producing electrical contacts using selective melting and a low pressure kinetic spray process
US20040154412A1 (en) * 2003-02-10 2004-08-12 Viola Jeffrey L. Cross-axial sensor for measuring magnetic fields emanating from magnetoelastic shafts
CA2513831C (en) * 2003-02-21 2010-12-07 Fisher Controls International Llc Magnetic position sensor with integrated hall effect switch
US6871553B2 (en) * 2003-03-28 2005-03-29 Delphi Technologies, Inc. Integrating fluxgate for magnetostrictive torque sensors
US20040187606A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-30 Nehl Thomas Wolfgang Torque sensing apparatus for picking up a magnetic flux
US7021160B2 (en) * 2003-06-10 2006-04-04 Delphi Technologies, Inc. Apparatus for sensing position and/or torque
US20050040260A1 (en) * 2003-08-21 2005-02-24 Zhibo Zhao Coaxial low pressure injection method and a gas collimator for a kinetic spray nozzle
US7351450B2 (en) * 2003-10-02 2008-04-01 Delphi Technologies, Inc. Correcting defective kinetically sprayed surfaces
US7335341B2 (en) * 2003-10-30 2008-02-26 Delphi Technologies, Inc. Method for securing ceramic structures and forming electrical connections on the same
US7475831B2 (en) * 2004-01-23 2009-01-13 Delphi Technologies, Inc. Modified high efficiency kinetic spray nozzle
US7024946B2 (en) * 2004-01-23 2006-04-11 Delphi Technologies, Inc. Assembly for measuring movement of and a torque applied to a shaft
US7564152B1 (en) 2004-02-12 2009-07-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High magnetostriction of positive magnetostrictive materials under tensile load
DE102004052665B4 (de) * 2004-10-29 2021-09-16 Audi Ag Antriebsanordnung
US7597010B1 (en) 2005-11-15 2009-10-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of achieving high transduction under tension or compression
CN1327190C (zh) * 2006-01-25 2007-07-18 北京航空航天大学 径向/轴向六位集成一体化电涡流传感器
US7890272B2 (en) * 2006-07-13 2011-02-15 The Tokyo Electric Power Company, Incorporated Torque measurement device and program
US7996142B2 (en) * 2008-11-14 2011-08-09 General Electric Company System for closed-loop control of combustion in engines
US8844379B2 (en) 2011-05-24 2014-09-30 Ford Global Technologies, Llc Transmissions with electronics interface assembly for torque sensor
US9383273B2 (en) 2011-05-24 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Magnetic torque sensor packaging for automatic transmissions
EP2615439A1 (de) * 2012-01-13 2013-07-17 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer Kraftsensor und Verfahren zum Kompensieren einer Abstandsabhängigkeit in einem Messsignal eines derartigen Sensors
US9285282B2 (en) 2013-02-20 2016-03-15 Ford Global Technologies, Llc Magnetic sensor packaging for transmissions
US9074953B2 (en) * 2013-04-29 2015-07-07 Ford Global Technologies, Llc Sensor packaging at output side of front wheel drive (FWD) transmissions
US11060932B2 (en) 2017-07-28 2021-07-13 Prime Photonics, Lc Method and system for sensing high resolution shaft position and axial displacement
CN109372889B (zh) * 2018-11-08 2020-02-11 西安交通大学 利用磁致伸缩效应调控轴承多孔保持架润滑性能的方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1900194A1 (de) * 1969-01-03 1970-07-30 Inst Werkzeugmaschinen Verfahren zur Messung von Drehmomenten,Messstreifen und Schaltung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE3319449A1 (de) * 1983-05-28 1984-11-29 ASEA AB, Västeraas Magnetoelastischer drehmomentgeber
DE3407917A1 (de) * 1984-03-03 1985-09-05 Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zum messen einer mechanischen spannung an einer welle
JPS60209130A (ja) * 1984-04-02 1985-10-21 Nippon Soken Inc トルク検出装置
JPH0672825B2 (ja) * 1984-08-30 1994-09-14 株式会社豊田中央研究所 トルク測定装置
US4817444A (en) * 1986-03-03 1989-04-04 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Torque sensor
DE3635207A1 (de) * 1986-10-16 1988-04-28 Daimler Benz Ag Einrichtung zur beruehrungslosen indirekten elektrischen messung des drehmomentes an einer welle
JPS63210740A (ja) * 1987-02-27 1988-09-01 Honda Motor Co Ltd トルクセンサ
US4899597A (en) * 1987-02-27 1990-02-13 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Torque sensor
US4887461A (en) * 1987-06-26 1989-12-19 Nissan Motor Co., Ltd Magnetostriction type torque sensor
EP0447044A1 (en) * 1990-02-23 1991-09-18 Eaton Corporation Magneto-elastic film and process
US5307691A (en) * 1990-06-30 1994-05-03 Kubota Corporation Torque transducer
US5255567A (en) * 1990-06-30 1993-10-26 Nippon Densan Corporation Torque transducer
DE69207028T2 (de) * 1991-03-04 1996-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Berührungslos arbeitender Drehmomentmessfühler
JPH05203507A (ja) * 1992-01-29 1993-08-10 Mitsubishi Materials Corp 磁歪式トルクセンサ
DE4208522C2 (de) * 1992-03-18 2000-08-10 Hottinger Messtechnik Baldwin Drehmomentsensor

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Publication number Publication date
GB2282452B (en) 1996-12-04
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DE4333199C2 (de) 1995-08-31

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