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WO2015039651A1 - Arrangement for measuring a normal force or a bending moment on a machine element - Google Patents

Arrangement for measuring a normal force or a bending moment on a machine element Download PDF

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Publication number
WO2015039651A1
WO2015039651A1 PCT/DE2014/200093 DE2014200093W WO2015039651A1 WO 2015039651 A1 WO2015039651 A1 WO 2015039651A1 DE 2014200093 W DE2014200093 W DE 2014200093W WO 2015039651 A1 WO2015039651 A1 WO 2015039651A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machine element
axis
sensor
arrangement
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2014/200093
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Matysik
Stephan Neuschaefer-Rube
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of WO2015039651A1 publication Critical patent/WO2015039651A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0009—Force sensors associated with a bearing
    • G01L5/0023—Force sensors associated with a bearing by using magnetic sensors

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for measuring a normal force and / or a bending moment on an axis extending in a machine element using the inverse magnetostrictive effect.
  • transducer element which is intended for use in a torque or force sensor.
  • the transducer element is integral with a shaft of magnetizable material and has magnetization aligned in an axial direction.
  • DE 600 07 641 T2 shows a transducer element which is provided for a torque or force sensor converter.
  • magnetizations are formed in a radially inner region and in a radially outer region.
  • DE 601 05 794 T2 shows a force-sensitive transducer element comprising a body of magnetic material, wherein in the body at least two magnetized regions are formed, which extend at an angle to the power transmission direction and have opposite magnetization polarities.
  • DE 699 36 138 T2 shows a magnetic force sensor in which a magnetized material is exposed to a bending moment, wherein the external magnetic field of the magnetized material can be determined with the aid of a sensor arrangement.
  • WO 201 1/085400 A1 shows a magnetoelastic force sensor with which mechanical loads of an element can be measured. The element has a tangentially circulating magnetization and is loaded with a bending moment. On a middle level there is a magnetic field sensor.
  • WO 01/27638 A1 shows a vibration sensor with a shaft which is circumferentially or longitudinally magnetized. From WO 2006/053244 A2 a torque sensor is known which comprises a magnetization of a rotating shaft. The magnetization is formed circumferentially.
  • US 8,191,431 B2 shows a sensor with a magnetized shaft in which at least two magnetically active regions extend axially.
  • the object of the present invention is to expand the possibilities for measuring normal forces and bending moments on machine elements using the inverse-magnetostrictive effect.
  • the above object is achieved by an arrangement according to the appended claim 1.
  • the arrangement according to the invention is used to measure a normal force and / or a bending moment on a machine element extending in an axis.
  • the normal force is aligned in the direction of the axis. It is thus an axially aligned force, for example, a tensile force or a compressive force.
  • the bending moment is aligned perpendicular to the axis and leads to tensile forces and pressure forces inside the machine element.
  • the normal force or the bending moment acts on the machine element, which leads to mechanical stresses and the machine element usually deforms slightly.
  • the machine element has a sensor region, which forms an integral part of the machine element and is at least partially exposed to the normal force or the bending moment to be measured.
  • the normal force or the bending moment leads to the machine element to a force in the sensor region of the machine element, which is a measure of the normal force or for the bending moment.
  • the sensor area is magnetized or can be magnetized. Therefore, the sensor region is magnetized by a permanent magnetization or the arrangement further comprises a magnetizing means for temporary magnetization of the sensor region, wherein the temporary magnetization can also take place dynamically. In any case, the sensor area is magnetized in an operating state of the arrangement.
  • the sensor area can also be considered as a primary sensor. Due to the inverse-magnetostrictive effect, a change of a force occurring in the sensor area into a magnetic field takes place in the sensor area. Accordingly, the inventive arrangement further comprises at least one magnetic field sensor, which is arranged opposite the machine element.
  • the magnetic field sensor is used to determine a magnetic field and is designed for measuring at least one vectorial component of a magnetic field emerging from the machine element, which is caused on the one hand by the magnetization of the sensor region and on the other hand by the normal force and / or by the bending moment.
  • the at least one magnetic field sensor With the aid of the at least one magnetic field sensor, it is thus possible to measure the magnetic field that occurs due to the inverse magnetostrictive effect due to the magnetization of the sensor area and due to the normal force acting on the machine element or the bending moment acting on the machine element.
  • the sensor area is spatially limited by at least one shaping of the machine element, which is designed to convert the normal force acting on the machine element or the bending moment acting on the machine element into at least one shearing force.
  • the shear force is perpendicular or at least obliquely aligned with the axis.
  • the shearing force acts on the machine element, in particular in the sensor area of the machine element.
  • the shaping leads to a surface of the machine element, which deviates from the shape of the rest of the machine element.
  • the shaping has, at least in one section, a surface with an axial and / or tangential direction component. The direction of the surface is determined by a normal vector of the surface.
  • the normal vector is thus not arranged only in the radial direction, but has at least one axial and / or tangential component.
  • the direction of the surface, d. H. the normal vector of the surface can also be aligned completely axially or tangentially.
  • the indicated radial direction and the indicated tangential direction are basically related to the axis of the machine element.
  • Said portion of the surface of the molding may be formed by different geometric shapes.
  • this section of the surface can be flat or three-dimensional.
  • the section may have an axially aligned dimension and a tan. have gential aligned dimension, resulting in a normal vector with axial and / or tangential component.
  • the portion may, for example, have an axially aligned dimension and a radially oriented dimension, resulting in a normal vector with at least one axial component.
  • the shaping represents at least one possible additional spatial limitations of the sensor area.
  • the permanently or temporarily magnetized sensor area can extend further in other directions.
  • the shaping permits an indirect measurement of normal forces since the normal forces are converted into a shearing force which, on account of the inverse magnetostrictive effect, leads to a magnetic field outside the machine element, which can be measured directly with the magnetic field sensor, starting from the magnetization of the sensor area.
  • bending moments are measurable, since bending moments to normal forces, ie lead to tensile and compressive forces within the machine element.
  • a particular advantage of the arrangement according to the invention is that the possibilities for measuring forces and moments on the machine element are substantially expanded by a change in the shape of the machine element to be realized with little effort.
  • the measurement of normal forces and bending moments is preferably a supplement to the measurement options.
  • the arrangement is preferably also designed to measure shear forces, shear forces and / or torsional moments.
  • the machine element preferably forms an integral part of the arrangement.
  • the sensor region is preferably formed by a three-dimensional partial region of the volume of the machine element.
  • the surface of the molding can be directed to the outside of the machine element or it may be directed inwards when the machine element has a cavity.
  • the molding is preferably axially spaced from axial ends of the machine element.
  • the molding is preferably axially spaced from an axial section of the machine element, in which the machine element is clamped.
  • the molding is formed by a recess in the machine element, for example in the form of a depression, a groove or a hole.
  • the recess has side surfaces whose normal vector has at least one axial and / or tangential component.
  • the recess has for this purpose an axially aligned dimension and a tangentially oriented dimension.
  • the recess preferably has a bottom surface, so that the recess is not passing through the machine element.
  • the recess preferably has four of the side surfaces which together with the bottom surface form the surface of the recess.
  • the side surfaces and the bottom surface need not be even;
  • the bottom surface is preferably formed by a section of a cylinder jacket.
  • the bottom surface preferably has the projected shape of a rectangle or a trapezium.
  • the bottom surface is particularly preferably formed by a rectangle or a trapezium, which is projected onto a cylinder jacket.
  • the corners of the rectangle or the trapezoid may be rounded.
  • the side surfaces adjoining the rectangular or trapezoidal bottom surface are preferably inclined with respect to the radial direction, wherein the recess has a smaller base surface as the depth of the recess increases.
  • the recess extends within an angular section about the axis, which is preferably less than 180 °; more preferably less than 90 °.
  • the angle section is formed for example by a cylinder sector.
  • the long sides of two of the four side surfaces may be aligned parallel to the axis, while the long sides of the other two side surfaces are aligned perpendicular to the axis.
  • the longitudinal sides of two of the four side surfaces are preferably inclined with respect to the axis; Particularly preferably opposite and at an equal angle, so that the recess has the projected shape of an isosceles trapezoid whose axis of symmetry is aligned parallel to the axis of the machine element.
  • the recess is formed by a groove in the surface of the machine element.
  • the groove preferably runs completely circumferentially about the axis, so that the groove is closed.
  • the groove may, for example, be designed with a constant groove width, wherein the orientation of a center line of the groove relative to the axis changes along the rotation of the groove about the axis.
  • the groove preferably has sections in which the alignment of the center line with respect to the axis is constantly inclined. Preferably, two of these sections are present, wherein the center line in the two sections particularly preferably opposes and is inclined at an equal angle relative to the axis.
  • the groove can also be designed with a varying groove width, so that the groove width changes along the rotation of the groove about the axis.
  • the groove width can increase constantly from one point on the circumference of the machine element along the circulation in order to abruptly decrease to the initial value after the circulation.
  • the bottom surface of this groove thus has the shape of an isosceles trapezium, which is projected onto the circumference of the machine element.
  • the groove width can change along the rotation around the axis but also in another way; For example, increase and decrease several times. The change does not have to be linear.
  • the recess for example in the form of a groove, can extend symmetrically or asymmetrically along the circumference of the machine element. The extent of the recess may also be inclined relative to the axis, so that the recess extends diagonally.
  • the side surfaces of the recess may be flat or curved.
  • the transition from the basic shape of the machine element to the recess can be formed suddenly, steadily or even kink-free.
  • the machine element preferably has a plurality of the recesses.
  • the recesses may be formed differently, for example, to be able to measure different normal forces.
  • the recesses are preferably the same or mirrored to each other.
  • the recesses may repeat themselves, for example, in the axial direction or circumferentially about the axis.
  • the machine element preferably has the form of a hollow cylinder, except for the one or more recesses.
  • the machine element may also have the shape of a cylinder, a cone, a truncated cone, a hollow cone, a hollow truncated cone, a cuboid, a versatile prism, a rod, a shaft, etc., except for the one or more recesses.
  • the molding is formed by a transition region in which a diameter of the machine element changes in the direction of the axis. In the transition region, the machine element has a surface whose normal vector has an axial component. The transition region has an axially aligned dimension and a radially oriented dimension for this purpose.
  • the diameter which changes in the transition region may be an outer diameter and / or an inner diameter of the machine. act element.
  • the machine element is hollow with a likewise extending in the axis cavity.
  • the inner diameter and the outer diameter of the machine element preferably change uniformly in the direction of the axis.
  • either the inner diameter or the outer diameter of the machine element preferably changes in the direction of the axis.
  • the transition region preferably has an axial extension.
  • the transition region is preferably arranged axially between two hollow-cylindrical sections of the machine element. These two sections may have different outer and inner diameter, but also the same outer and inner diameter.
  • the transition region preferably has the shape of a hollow truncated cone, wherein the cavity is also frustoconical.
  • the hollow truncated cone is preferably arranged axially between the two hollow cylindrical sections of the machine element.
  • the hollow truncated cone can also be arranged within a cavity of one of the two hollow cylindrical sections of the machine element.
  • the molding is formed by two of the transition regions, between which axially an inner hollow cylindrical or cylindrical trained portion of the machine element is arranged.
  • the two transition regions are arranged together with the inner portion between two outer hollow cylindrical sections of the machine element.
  • the two outer sections preferably have the same outer diameter and a same inner diameter.
  • the transition region is preferably axially spaced from the axial ends of the machine element.
  • the transition region is at an axial end of the machine element arranged.
  • the transition region may be formed as a flange, wherein the flange-like end of the machine element represents the change in the outer diameter of the machine element.
  • the transition region can also be formed by a cover-like closure of the cavity, wherein the lid-like end of the machine element represents the change in the inner diameter of the machine element.
  • the machine element preferably has several of the transition areas.
  • the transition regions can be designed differently, in order for example to be able to measure different normal forces.
  • the transition regions are preferably the same or mirrored to each other.
  • the change of the diameter within the transition region can be linear or also in the form of a higher-order curve.
  • the changing diameter can change abruptly, steadily or even kink-free.
  • the machine element is preferably hollow cylindrical or cylindrical. However, the machine element can also be formed in a cuboid or prism shape. The varying diameter is then to be considered in relation to an enveloping shape of circular cross-section.
  • the sensor region of the machine element forms an integral part of the machine element and is preferably formed integrally with the rest of the machine element.
  • the sensor region is preferably formed in a magnetoelastic section of the machine element.
  • the machine element preferably consists of a magnetostrictive material.
  • the machine element preferably, not only a portion, but the machine element as such is magnetoelastic educated.
  • the machine element consists of a magnetostrictive material.
  • the sensor area is formed only by a superficial portion of the machine element.
  • the sensor area may be designed as a magnetostrictive layer, while the remaining machine element consists of another material, for example a non-magnetostrictive material such as glass fiber.
  • the sensor region of the machine element preferably has a permanent magnetization, wherein the permanent magnetization is preferably closed in itself.
  • the arrangement according to the invention comprises said magnetizing means for magnetizing the sensor area, which may be formed for example by an electromagnet or by a permanent magnet.
  • the magnetizing means allows the introduction of an electric current into the machine element, which leads to the magnetization of the machine element in the sensor area.
  • the magnetic field sensor is preferably stationary and spaced from the machine element. While the normal force or the bending moment can lead to movements or deformations of the machine element, the magnetic field sensor does not change its stationary position.
  • the magnetic field sensor can be regarded as a secondary sensor and is preferably formed by a magnetic field density sensor or by a magnetic field strength sensor. In principle, any type of sensor can be used insofar as it is suitable for measuring the magnetic fields produced by the inverse-magnetostrictive effect.
  • the arrangement comprises a plurality of the magnetic field sensors.
  • the one or more magnetic field sensors can be arranged, for example, in the recess or in a cavity of the machine element.
  • the one or more magnetic field sensors are alternatively preferably arranged outside the cavity.
  • the machine element is preferably formed by a shaft or by a flange.
  • the shaft or the flange can be designed for loads due to different forces and moments.
  • the machine element may be formed, for example, by a hollow shaft.
  • FIG. 1 a machine element in a cross-sectional view; that in Fig. 1. shown machine element in a further cross-sectional view; two recesses in a machine element of a first embodiment of the arrangement according to the invention in two views; two recesses in a machine element of a second embodiment in two views; two recesses in a machine element of a third embodiment in two views; a groove in a machine element of a fourth embodiment in two views; a groove in a machine element of a fifth embodiment in two views;
  • FIG. 10 shows a groove in a machine element of an eighth embodiment in two views
  • Fig. 1 1 a groove in a machine element of a ninth embodiment in two views
  • Fig. 12 a machine element of a tenth embodiment with a
  • FIG. 13 shows a machine element of an eleventh embodiment with an transition region
  • Transition area; 16 shows a machine element of a fourteenth embodiment with a
  • Fig. 17 a machine element of a fifteenth embodiment with a
  • FIG. 18 shows a machine element of a sixteenth embodiment with a transition region
  • FIG. 19 shows a machine element of a seventeenth embodiment with a transition region
  • FIG. 20 shows a machine element of an eighteenth embodiment with a transition region
  • FIG. FIG. 21 shows a machine element of a nineteenth embodiment with a transition region
  • FIG. FIG. 22 shows a transfer of the embodiment shown in FIG. 19 into the embodiment shown in FIG. 20;
  • FIG. 23 shows a machine element of a twentieth embodiment with a transition region
  • FIG. and FIG. 24 shows a machine element of a twenty-first embodiment with a transition region.
  • Fig. 1 shows a machine element in a cross-sectional view.
  • the machine element has the shape of a hollow cylinder and serves, for example, as a hollow shaft.
  • the machine element has an axis 01, which also represents the axis of symmetry of the machine element.
  • the machine element is exposed to normal forces, which are aligned in the direction of the axis 01, so that they act as tensile forces or as compressive forces. Furthermore, the machine element is exposed to bending moments whose axis of rotation is arranged perpendicular to the axis 01.
  • FIG. 2 shows the machine element shown in FIG. 1 in a further cross-sectional view.
  • the cutting plane is perpendicular to the axis 01 here.
  • an angle ß is illustrated.
  • Fig. 3 to Fig. 1 1 Dar represent positions of the machine element with respect to the angle ß.
  • the machine element shown in FIGS. 1 and 2 has one or more recesses 03 or grooves 08, which are shown in different embodiments in FIGS. 3 to 1.
  • FIGS. 3 to 1 each show an embodiment of the machine element of an arrangement according to the invention in two views.
  • the machine element is shown in each case via a rolling of the machine element over the angle ⁇ (shown in FIG. 2).
  • the cylinder jacket-shaped surface of the hollow cylindrical machine element is shown in each case as a rectangle.
  • Machine element each shown as a rectangle.
  • the lower part of FIGS. 3 to 11 each show a partial cross-sectional view of the machine element, the view lying in the plane of the axis 01 (shown in FIG. 1).
  • the arrangement further comprises a magnetic field sensor (not shown), which is located in the vicinity of the recesses 03 or the grooves 08.
  • the recesses 03 and grooves 08 are arranged in a sensor region (not marked) of the machine element, which consists of a magnetoelastic material.
  • the sensor area is permanently magnetised. Alternatively, the sensor area is magnetized by a magnetizing means (not shown).
  • FIG. 3 shows a first embodiment in which the machine element has two identical recesses 03, which are introduced into the surface of the hollow-cylinder-shaped machine element.
  • the recesses 03 each represent a depression.
  • the recesses 03 each have a bottom surface 04, which represents a section of a cylinder jacket surface.
  • the bottom surface 04 is bounded laterally by four side surfaces 06, which represent a transition to the cylindrical shape of the machine element.
  • the side surfaces 06 are not arranged perpendicular to this cylindrical shape. Accordingly, there are no radii of the cylindrical shape in the side surfaces 06. Instead, the side surfaces 06 are inclined relative to these radii, so that the surface of the cylindrical shape of the machine element does not abruptly pass into the depressions formed by the recesses 03.
  • the bottom surfaces 04 of the two recesses 03 each have the shape of a rectangle, which is projected onto the cylinder surface.
  • This projected rectangular shape is limited by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are aligned parallel to the axis 01, and by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are aligned perpendicular to the axis 01.
  • the corners of the projected rectangle shape are rounded.
  • Each two adjacent of the four side surfaces 06 have an angle ⁇ ' to each other, which is 90 °.
  • the two recesses 03 each extend in a sector of the cylinder mold of the machine element whose center angle is less than 90 °.
  • FIG. 4 shows a second embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 3.
  • the bottom surfaces 04 of the two recesses 03 each have the shape of an isosceles trapezium, which is projected onto the cylinder surface.
  • This projected trapezoidal shape is limited by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are aligned perpendicular to the axis 01, and by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are inclined to the axis 01.
  • an angle ⁇ is spanned, which is approximately 30 °.
  • FIG. 5 shows a third embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 4.
  • the projected trapezoidal shapes of the bottom surfaces 04 of the two recesses 03 are mirror images of each other.
  • Fig. 6 shows a fourth embodiment, in which the machine element has a recess in the form of a groove 08 which is introduced into the surface of the hollow cylindrical machine element.
  • the groove 08 represents a depression.
  • the groove 08 has a bottom surface 09, which represents a section of a cylinder jacket surface.
  • the bottom surface 09 is laterally delimited by two side surfaces 1 1, which represent a transition to the cylindrical shape of the machine element.
  • the groove 08 is formed circumferentially about the axis 01 (shown in FIG. 1) so as to be endless.
  • the width of the groove 08 is constant along its circumferential extent. The alignment of a center line of the groove 08 with respect to the axis 01 changes along the rotation of the groove 08 about the axis 01.
  • the groove 08 extends tangentially around the axis 01.
  • the groove 08 is inclined to the tangential direction, so that the center line of the groove 08 is inclined relative to the circumference of the machine element and thus also with respect to the axis 01.
  • the groove 08 describes a curve to deviate to a certain extent from the tangential direction and then again to take the tangential direction.
  • FIG. 7 shows a fifth embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 6.
  • the groove 08 describes no kink-free arc. Instead, the groove 08 has a constant inclination in those sections in which its center line is inclined with respect to the tangential direction.
  • the inclination of the center line of the groove 08 with respect to a line which lies on the lateral surface of the hollow cylindrical machine element and is arranged parallel to the axis 01 is + ⁇ ' or - ⁇ ' in these sections, so that these two sections are mirror-symmetrical the said line are arranged.
  • FIG. 8 shows a sixth embodiment which, like the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, has a groove 08.
  • this groove 08 does not have a constant groove width, but the groove width increases to a peripheral portion and then decreases again.
  • One of the two side surfaces 1 1 extends only in the tangential direction, so that the change in the groove width is realized exclusively on the other of the two side surfaces 1 1.
  • the orientation of this side surface 1 1 changes steadily and without kink, so that the course of this side surface 1 1 describes a curve, this course is mirror-symmetrical to a line which lies on the lateral surface of the hollow cylindrical machine element and is arranged parallel to the axis 01.
  • FIG. 9 shows a seventh embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 8.
  • the two side surfaces 1 1 mirror-symmetrical to each other, so that the center line of the groove 08 forms the line of symmetry for the two side surfaces 1 1 and is aligned only tangentially.
  • the groove width along the circumferential circulation of the groove 08 has not only a maximum and a minimum, but two maxima and two minima. The two maxima are also different sizes.
  • FIG. 10 shows an eighth embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 9.
  • the groove width changes along the circumferential revolution of the groove 08 linearly from a minimum to a maximum and then jump to the minimum again.
  • the two side surfaces have an angle ⁇ ' to each other, which can be varied over a wide range.
  • FIG. 11 shows a ninth embodiment, which initially resembles the embodiment shown in FIG.
  • the groove 08 is not circumferentially about the axis 01 (shown in Fig. 1), but aligned in the direction of the axis 01. Consequently, the groove 08 is not endless in this embodiment.
  • FIG. 12 shows a machine element of a tenth embodiment, which has a transition region 14.
  • the hollow-cylindrical machine element has two hollow cylindrical axial sections 12, 13 with different diameters, wherein the transitional section 14 is arranged axially between these two axial sections 12, 13.
  • the diameter changes linearly. Change it the outer diameter and the inner diameter of the hollow truncated cone-shaped transition region 14 to the same extent.
  • the jacket of the hollow truncated cone-shaped transition region 14 has an angle ⁇ with respect to the axis 01, which can be varied over a wide range.
  • FIG. 13 shows an eleventh embodiment which initially resembles the embodiment shown in FIG. 12.
  • the transition region 14 is axially reversed so that it is inside the hollow cylindrical shape of that portion 12 of the machine element in which the machine element has the larger diameter.
  • Fig. 14 shows a twelfth embodiment which is similar to the embodiment shown in Fig. 12 as much as possible.
  • the angle ⁇ can be varied between 0 ° and 360 °.
  • the outer diameter and the inner diameter of the machine element change kink-free at the transitions from the hollow-cylindrical axial sections 12, 13 to the hollow-truncated cone-shaped transition region 14. Roundings are formed at these transitions.
  • FIG. 15 shows a thirteenth embodiment which initially resembles the embodiment shown in FIG.
  • the two hollow cylindrical axial portions 12, 13 are arranged with the different diameters in a different axial order, so that the transition region 14 has a reverse axial orientation or can be regarded as mirrored. Accordingly, the angle ⁇ can be regarded as> 180 °.
  • Fig. 16 shows a fourteenth embodiment, which is similar to the embodiment shown in Fig. 15 first. However, the transition region 14 forms an axial end, so that only one of the hollow cylindrical axial portions 13 of the machine element is present. Reduced in the transition region 14 the diameter of the machine element largely leaps and bounds. The transition region 14 thus forms a cover-like conclusion of the cavity of the machine element. Since the diameter of the machine element in the transition region 14 largely changes abruptly, the transition region 14 extends in the radial direction relative to the axis 01, so that the axis 01 is given an angle ⁇ of 90 °.
  • FIG. 17 shows a fifteenth embodiment, which first resembles the embodiment shown in FIG.
  • the diameter of the machine element in the transition region 14 increases largely by leaps and bounds.
  • the transition region 14 thus forms a flange-like termination of the machine element. Since the diameter of the machine element in the transition region 14 largely changes abruptly, the transition region 14 extends in the radial direction relative to the axis 01, so that the axis 01 is given an angle ⁇ of 270 °.
  • FIG. 18 shows a sixteenth embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 12. However, the angle ⁇ is larger in this embodiment.
  • FIG. 19 shows a seventeenth embodiment, which first equals the embodiment shown in FIG.
  • the two hollow-cylindrical axial sections 12, 13 of the machine element have the same inner diameter, so that only the outer diameter changes in the transitional region 14.
  • the outer diameter changes in the axial direction kink-free.
  • FIG. 20 shows an eighteenth embodiment, which first equals the embodiment shown in FIG. However, the two hollow-cylindrical axial sections 12, 13 of the machine element have the same outer diameter, so that only the inner diameter changes in the transitional region 14.
  • Fig. 21 shows a nineteenth embodiment, which is similar to the embodiment shown in Fig. 20 first. However, the inner diameter changes in the opposite axial direction and to a lesser extent, so that the angle ⁇ is larger.
  • FIG. 22 illustrates a possible constructive transfer of the embodiment shown in FIG. 19 into the embodiment shown in FIG. 20 by means of reflection at a radial plane.
  • FIG. 23 shows a twentieth embodiment, which first equals the embodiment shown in FIG. However, this embodiment has a third axial section 16 which, like the first axial section 12, has a hollow-cylindrical shape and, moreover, is the same as the first axial section 12.
  • the second axial section 13 is formed here as fully cylindrical and is located axially between the two hollow cylindrical sections 12, 16 of the machine element. Between the axial sections 12, 13, 16 two of the transition regions 14 are arranged. The two transition regions 14 are of the same design and arranged mirror-symmetrically to one another.
  • Fig. 24 shows a twenty-first embodiment, which is similar to the embodiment shown in Fig. 23 first.
  • the central axial portion 13 is also formed as a hollow cylinder and has a larger diameter than the other two hollow cylindrical portions 12, 16 of the machine element. Accordingly, the transition regions 14 are reversed.

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Abstract

The present invention relates to an arrangement for measuring a normal force and/or a bending moment on a machine element extending along an axis (01), using the inverse magnetostrictive effect. The machine element has a sensor region, wherein the sensor region possesses permanent magnetization or the arrangement comprises a magnetizing means for magnetizing the sensor region. The arrangement further comprises at least one magnetic field sensor which is designed to measure at least one component of a magnetic field brought about by the magnetization of the sensor region and by the normal force and/or by the bending moment. According to the invention, the sensor region is delimited by a shaped portion (14) for converting the normal force or the bending moment into a shear force. The shaped portion (14) has, at least in one section, a surface with a normal vector which has an axial direction component and/or a tangential direction component.

Description

Anordnung zum Messen einer Normalkraft oder eines Biegemomentes an einem Maschinenelement  Arrangement for measuring a normal force or a bending moment on a machine element

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen einer Normal- kraft und/oder eines Biegemomentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement unter Nutzung des invers-magnetostriktiven Effektes. The present invention relates to an arrangement for measuring a normal force and / or a bending moment on an axis extending in a machine element using the inverse magnetostrictive effect.

Aus der DE 600 08 543 T2 ist ein Wandlerelement bekannt, welches für eine Verwendung in einem Drehmoment- oder Kraftsensor vorgesehen ist. Das Wandlerelement liegt einstückig in einer Welle aus magnetisierbarem Material vor und weist eine in einer axialen Richtung ausgerichtete Magnetisierung auf. From DE 600 08 543 T2 a transducer element is known which is intended for use in a torque or force sensor. The transducer element is integral with a shaft of magnetizable material and has magnetization aligned in an axial direction.

Die DE 600 07 641 T2 zeigt ein Wandlerelement, welches für einen Drehmoment- oder Kraftsensorwandler vorgesehen ist. Bei diesem Wandlerelement sind Magnetisierungen in einer radial inneren Region und in einer radial äußeren Region ausgebildet. DE 600 07 641 T2 shows a transducer element which is provided for a torque or force sensor converter. In this transducer element, magnetizations are formed in a radially inner region and in a radially outer region.

Aus der DE 603 09 678 T2 ist ein Verfahren zum Erfassen eines Drehmomentes in einer Welle bekannt, bei welchem Magnetfelder mit alternierender Polari- tat erzeugt werden, welche mit einer Sensoranordnung gemessen werden. From DE 603 09 678 T2 a method for detecting a torque in a shaft is known in which magnetic fields are generated with alternating polarity, which are measured with a sensor arrangement.

Die DE 601 05 794 T2 zeigt ein kraftempfindliches Wandlerelement mit einem Körper aus magnetischem Material, wobei in dem Körper mindestens zwei magnetisierte Bereiche ausgebildet sind, welche sich unter einem Winkel zu der Kraftübermittlungsrichtung erstrecken und entgegengesetzte Magnetisierungspolaritäten aufweisen. DE 601 05 794 T2 shows a force-sensitive transducer element comprising a body of magnetic material, wherein in the body at least two magnetized regions are formed, which extend at an angle to the power transmission direction and have opposite magnetization polarities.

Die DE 699 36 138 T2 zeigt einen magnetischen Kraftsensor, bei welchem ein magnetisiertes Material einem Biegemoment ausgesetzt ist, wobei mithilfe ei- ner Sensoranordnung das äußere Magnetfeld des magnetisierten Materials bestimmbar ist. Die WO 201 1 /085400 A1 zeigt einen magnetoelastischen Kraftsensor, mit welchem mechanische Belastungen eines Elementes messbar sind. Das Element weist eine tangential umlaufende Magnetisierung auf und wird mit einem Biegemoment belastet. Auf einer mittleren Ebene befindet sich ein Magnetfeldsen- sor. DE 699 36 138 T2 shows a magnetic force sensor in which a magnetized material is exposed to a bending moment, wherein the external magnetic field of the magnetized material can be determined with the aid of a sensor arrangement. WO 201 1/085400 A1 shows a magnetoelastic force sensor with which mechanical loads of an element can be measured. The element has a tangentially circulating magnetization and is loaded with a bending moment. On a middle level there is a magnetic field sensor.

Aus der DE 692 22 588 T2 ist ein ringförmig magnetisierter Drehmomentsensor bekannt. Die WO 2007/048143 A2 lehrt einen Sensor mit einem magnetisierten Schaft. From DE 692 22 588 T2 an annular magnetized torque sensor is known. WO 2007/048143 A2 teaches a sensor with a magnetized shaft.

Die WO 01/27638 A1 zeigt einen Schwingungssensor mit einem Schaft, der umfänglich oder longitudinal magnetisiert ist. Aus der WO 2006/053244 A2 ist ein Drehmomentsensor bekannt, der eine Magnetisierung eines rotierenden Schaftes umfasst. Die Magnetisierung ist umfänglich ausgebildet. WO 01/27638 A1 shows a vibration sensor with a shaft which is circumferentially or longitudinally magnetized. From WO 2006/053244 A2 a torque sensor is known which comprises a magnetization of a rotating shaft. The magnetization is formed circumferentially.

Die US 8,191 ,431 B2 zeigt einen Sensor mit einem magnetisierten Schaft, bei welchem sich mindestens zwei magnetisch aktive Bereiche axial erstrecken. US 8,191,431 B2 shows a sensor with a magnetized shaft in which at least two magnetically active regions extend axially.

Aus der DE 698 38 904 T2 und aus der EP 2 216 702 A1 ist ein Drehmomentsensor mit kreisförmiger Magnetisierung bekannt. Ein Nachteil dieses Drehmomentsensors besteht darin, dass er nicht zur Messung von Zug- und Druck- Spannungen sowie Biegungen geeignet ist. From DE 698 38 904 T2 and from EP 2 216 702 A1, a torque sensor with circular magnetization is known. A disadvantage of this torque sensor is that it is not suitable for measuring tensile and compressive stresses and bends.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Möglichkeiten zur Messung von Normalkräften und Biegemomenten an Maschinenelementen unter Nutzung des invers-magneto- striktiven Effektes zu erweitern. Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 . The object of the present invention, starting from the prior art, is to expand the possibilities for measuring normal forces and bending moments on machine elements using the inverse-magnetostrictive effect. The above object is achieved by an arrangement according to the appended claim 1.

Die erfindungsgemäße Anordnung dient zum Messen einer Normalkraft und/oder eines Biegemomentes an einem sich in einer Achse erstreckenden Maschinenelement. Die Normalkraft ist in Richtung der Achse ausgerichtet. Es handelt sich somit um eine axial ausgerichtete Kraft, beispielsweise um eine Zugkraft oder eine Druckkraft. Das Biegemoment ist senkrecht zur Achse ausgerichtet und führt im Inneren des Maschinenelementes zu Zugkräften und Druckkräften. Die Normalkraft bzw. das Biegemoment wirkt auf das Maschinenelement, wodurch es zu mechanischen Spannungen kommt und sich das Maschinenelement zumeist geringfügig verformt. The arrangement according to the invention is used to measure a normal force and / or a bending moment on a machine element extending in an axis. The normal force is aligned in the direction of the axis. It is thus an axially aligned force, for example, a tensile force or a compressive force. The bending moment is aligned perpendicular to the axis and leads to tensile forces and pressure forces inside the machine element. The normal force or the bending moment acts on the machine element, which leads to mechanical stresses and the machine element usually deforms slightly.

Das Maschinenelement weist einen Sensorbereich auf, welcher einen integra- len Bestandteil des Maschinenelementes bildet und der zu messenden Normalkraft bzw. dem zu messenden Biegemoment zumindest teilweise ausgesetzt ist. Jedenfalls führt die Normalkraft bzw. das Biegemoment auf das Maschinenelement zu einer Kraft im Sensorbereich des Maschinenelementes, welche ein Maß für die Normalkraft bzw. für das Biegemoment darstellt. The machine element has a sensor region, which forms an integral part of the machine element and is at least partially exposed to the normal force or the bending moment to be measured. In any case, the normal force or the bending moment leads to the machine element to a force in the sensor region of the machine element, which is a measure of the normal force or for the bending moment.

Der Sensorbereich ist magnetisiert oder kann magnetisiert werden. Daher ist der Sensorbereich durch eine Permanentmagnetisierung magnetisiert oder die Anordnung umfasst weiterhin ein Magnetisierungsmittel zur temporären Magnetisierung des Sensorbereiches, wobei die temporäre Magnetisierung auch dynamisch erfolgen kann. Jedenfalls ist der Sensorbereich in einem Betriebszustand der Anordnung magnetisiert. The sensor area is magnetized or can be magnetized. Therefore, the sensor region is magnetized by a permanent magnetization or the arrangement further comprises a magnetizing means for temporary magnetization of the sensor region, wherein the temporary magnetization can also take place dynamically. In any case, the sensor area is magnetized in an operating state of the arrangement.

Der Sensorbereich kann auch als ein Primärsensor angesehen werden. Im Sensorbereich erfolgt wegen des invers-magnetostriktiven Effektes eine Wand- lung einer im Sensorbereich auftretenden Kraft in ein Magnetfeld. Entsprechend umfasst die erfindungsgemäße Anordnung weiterhin mindestens einen Magnetfeldsensor, welcher gegenüber dem Maschinenelement angeordnet ist. Der Magnetfeldsensor dient zur Bestimmung eines magnetischen Feldes und ist zur Messung zumindest einer vektoriellen Komponente eines aus dem Maschinenelement austretenden Magnetfeldes ausgebildet, welches einerseits durch die Magnetisierung des Sensorbereiches und andererseits durch die Normalkraft und/oder durch das Biegemoment bewirkt ist. Mithilfe des mindes- tens einen Magnetfeldsensors ist es also möglich, das Magnetfeld, welches wegen des invers-magnetostriktiven Effektes aufgrund der Magnetisierung des Sensorbereiches und infolge der auf das Maschinenelement wirkenden Normalkraft bzw. des auf das Maschinenelement wirkenden Biegemomentes auftritt, zu messen. The sensor area can also be considered as a primary sensor. Due to the inverse-magnetostrictive effect, a change of a force occurring in the sensor area into a magnetic field takes place in the sensor area. Accordingly, the inventive arrangement further comprises at least one magnetic field sensor, which is arranged opposite the machine element. The magnetic field sensor is used to determine a magnetic field and is designed for measuring at least one vectorial component of a magnetic field emerging from the machine element, which is caused on the one hand by the magnetization of the sensor region and on the other hand by the normal force and / or by the bending moment. With the aid of the at least one magnetic field sensor, it is thus possible to measure the magnetic field that occurs due to the inverse magnetostrictive effect due to the magnetization of the sensor area and due to the normal force acting on the machine element or the bending moment acting on the machine element.

Erfindungsgemäß ist der Sensorbereich durch mindestens eine Ausformung des Maschinenelementes räumlich begrenzt, welche zur Wandlung der auf das Maschinenelement wirkenden Normalkraft bzw. des auf das Maschinenelement wirkenden Biegemomentes in mindestens eine Scherkraft ausgebildet ist. Die Scherkraft ist senkrecht oder zumindest schräg zur Achse ausgerichtet. Die Scherkraft wirkt auf das Maschinenelement, insbesondere im Sensorbereich des Maschinenelementes. Die Ausformung führt zu einer Oberfläche des Maschinenelementes, welche von der Formgebung des übrigen Maschinenelementes abweicht. Die Ausformung weist zumindest in einem Abschnitt eine Oberfläche mit einer axialen und/oder tangentialen Richtungskomponente auf. Die Richtung der Oberfläche ist durch einen Normalenvektor der Oberfläche bestimmt. Der Normalenvektor ist somit nicht lediglich in radialer Richtung angeordnet, sondern weist zumindest eine axiale und/oder tangentiale Komponente auf. Die Richtung der Oberfläche, d. h. der Normalenvektor der Oberflä- che, kann auch vollständig axial oder tangential ausgerichtet sein. According to the invention, the sensor area is spatially limited by at least one shaping of the machine element, which is designed to convert the normal force acting on the machine element or the bending moment acting on the machine element into at least one shearing force. The shear force is perpendicular or at least obliquely aligned with the axis. The shearing force acts on the machine element, in particular in the sensor area of the machine element. The shaping leads to a surface of the machine element, which deviates from the shape of the rest of the machine element. The shaping has, at least in one section, a surface with an axial and / or tangential direction component. The direction of the surface is determined by a normal vector of the surface. The normal vector is thus not arranged only in the radial direction, but has at least one axial and / or tangential component. The direction of the surface, d. H. the normal vector of the surface can also be aligned completely axially or tangentially.

Die angegebene radiale Richtung und die angegebene tangentiale Richtung sind grundsätzlich auf die Achse des Maschinenelementes bezogen. Der genannte Abschnitt der Oberfläche der Ausformung kann durch unterschiedliche geometrische Formen gebildet sein. Grundsätzlich kann dieser Abschnitt der Oberfläche eben oder dreidimensional geformt sein. Der Abschnitt kann beispielsweise eine axial ausgerichtete Dimension und eine tan- gential ausgerichtete Dimension aufweisen, was zu einem Normalenvektor mit axialer und/oder tangentialer Komponente führt. Auch kann der Abschnitt beispielsweise eine axial ausgerichtete Dimension und eine radial ausgerichtete Dimension aufweisen, was zu einem Normalenvektor mit zumindest einer axia- len Komponente führt. The indicated radial direction and the indicated tangential direction are basically related to the axis of the machine element. Said portion of the surface of the molding may be formed by different geometric shapes. In principle, this section of the surface can be flat or three-dimensional. For example, the section may have an axially aligned dimension and a tan. have gential aligned dimension, resulting in a normal vector with axial and / or tangential component. Also, the portion may, for example, have an axially aligned dimension and a radially oriented dimension, resulting in a normal vector with at least one axial component.

Die Ausformung stellt zumindest eine neben möglichen weiteren räumlichen Begrenzungen des Sensorbereiches dar. Der permanent oder temporär mag- netisierte Sensorbereich kann sich in andere Richtungen weitergehend erstre- cken. The shaping represents at least one possible additional spatial limitations of the sensor area. The permanently or temporarily magnetized sensor area can extend further in other directions.

Die Ausformung erlaubt eine indirekte Messung von Normal kräften, da die Normalkräfte in eine Scherkraft gewandelt werden, die wegen des invers- magnetostriktiven Effektes ausgehend von der Magnetisierung des Sensorbe- reiches zu einem Magnetfeld außerhalb des Maschinenelementes führt, welches unmittelbar mit dem Magnetfeldsensor messbar ist. Im Weiteren sind auch Biegemomente messbar, da Biegemomente zu Normal kräften, d. h. zu Zug- und Druckkräften innerhalb des Maschinenelementes führen. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass durch eine aufwandsarm zu realisierende Veränderung der Formgebung des Maschinenelementes die Möglichkeiten zur Messung von Kräften und Momenten am Maschinenelement wesentlich erweitert sind. Die Messung von Normal kräften und Biegemomenten stellt bevorzugt eine Ergänzung der Messmöglichkeiten dar. Daher ist die Anordnung bevorzugt auch zur Messung von Scherkräften, Querkräften und/oder Torsionsmomenten ausgebildet. Das Maschinenelement bildet bevorzugt einen integralen Bestandteil der Anordnung. Der Sensorbereich ist bevorzugt durch einen dreidimensionalen Teilbereich des Volumens des Maschinenelementes gebildet. Die Oberfläche der Ausformung kann nach außerhalb des Maschinenelementes gerichtet sein oder sie kann nach innen gerichtet sein, wenn das Maschinenelement einen Hohlraum aufweist. The shaping permits an indirect measurement of normal forces since the normal forces are converted into a shearing force which, on account of the inverse magnetostrictive effect, leads to a magnetic field outside the machine element, which can be measured directly with the magnetic field sensor, starting from the magnetization of the sensor area. In addition, bending moments are measurable, since bending moments to normal forces, ie lead to tensile and compressive forces within the machine element. A particular advantage of the arrangement according to the invention is that the possibilities for measuring forces and moments on the machine element are substantially expanded by a change in the shape of the machine element to be realized with little effort. The measurement of normal forces and bending moments is preferably a supplement to the measurement options. Therefore, the arrangement is preferably also designed to measure shear forces, shear forces and / or torsional moments. The machine element preferably forms an integral part of the arrangement. The sensor region is preferably formed by a three-dimensional partial region of the volume of the machine element. The surface of the molding can be directed to the outside of the machine element or it may be directed inwards when the machine element has a cavity.

Die Ausformung befindet sich bevorzugt axial beabstandet zu axialen Enden des Maschinenelementes. Insbesondere befindet sich die Ausformung bevorzugt axial beabstandet zu einem axialen Abschnitt des Maschinenelementes, in welchem das Maschinenelement eingespannt ist. The molding is preferably axially spaced from axial ends of the machine element. In particular, the molding is preferably axially spaced from an axial section of the machine element, in which the machine element is clamped.

Bei einer ersten Gruppe bevorzugter Ausführungsformen ist die Ausformung durch eine Ausnehmung im Maschinenelement gebildet, beispielsweise in Form einer Vertiefung, einer Nut oder eines Loches. Die Ausnehmung weist Seitenflächen auf, deren Normalenvektor zumindest eine axiale und/oder tangentiale Komponente aufweist. Die Ausnehmung besitzt hierfür eine axial ausgerichtete Dimension und eine tangential ausgerichtete Dimension. In a first group of preferred embodiments, the molding is formed by a recess in the machine element, for example in the form of a depression, a groove or a hole. The recess has side surfaces whose normal vector has at least one axial and / or tangential component. The recess has for this purpose an axially aligned dimension and a tangentially oriented dimension.

Die Ausnehmung besitzt bevorzugt eine Bodenfläche, sodass die Ausnehmung nicht durch das Maschinenelement hindurchgehend ist. The recess preferably has a bottom surface, so that the recess is not passing through the machine element.

Die Ausnehmung besitzt bevorzugt vier der Seitenflächen, welche gemeinsam mit der Bodenfläche die Oberfläche der Ausnehmung bilden. Die Seitenflächen und die Bodenfläche müssen nicht eben sein; beispielsweise ist die Bodenfläche bevorzugt durch einen Ausschnitt aus einem Zylindermantel gebildet. The recess preferably has four of the side surfaces which together with the bottom surface form the surface of the recess. The side surfaces and the bottom surface need not be even; For example, the bottom surface is preferably formed by a section of a cylinder jacket.

Die Bodenfläche weist bevorzugt die projizierte Form eines Rechteckes oder eines Trapezes auf. Die Bodenfläche ist besonders bevorzugt durch ein Rechteck oder ein Trapez gebildet, welches auf einen Zylindermantel projiziert ist. Die Ecken des Rechteckes bzw. des Trapezes können abgerundet sein. The bottom surface preferably has the projected shape of a rectangle or a trapezium. The bottom surface is particularly preferably formed by a rectangle or a trapezium, which is projected onto a cylinder jacket. The corners of the rectangle or the trapezoid may be rounded.

Die sich an die rechteck- bzw. trapezförmige Bodenfläche anschließenden Sei- tenflächen sind gegenüber der radialen Richtung bevorzugt geneigt, wobei die Ausnehmung mit zunehmender Tiefe der Ausnehmung eine kleiner werdende Grundfläche aufweist. Die Ausnehmung erstreckt sich innerhalb eines Winkelabschnittes um die Achse, welcher bevorzugt kleiner als 180°; weiter bevorzugt kleiner als 90° ist. Der Winkelabschnitt ist beispielsweise durch einen Zylindersektor gebildet. Die Längsseiten von zwei der vier Seitenflächen können parallel zur Achse ausgerichtet sein, während die Längsseiten der beiden anderen Seitenflächen senkrecht zur Achse ausgerichtet sind. Die Längsseiten von zwei der vier Seitenflächen sind bevorzugt gegenüber der Achse geneigt; besonders bevorzugt entgegensetzt und in einem gleichen Winkel, sodass die Ausnehmung die pro- jizierte Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, dessen Symmetrieachse parallel zur Achse des Maschinenelementes ausgerichtet ist. The side surfaces adjoining the rectangular or trapezoidal bottom surface are preferably inclined with respect to the radial direction, wherein the recess has a smaller base surface as the depth of the recess increases. The recess extends within an angular section about the axis, which is preferably less than 180 °; more preferably less than 90 °. The angle section is formed for example by a cylinder sector. The long sides of two of the four side surfaces may be aligned parallel to the axis, while the long sides of the other two side surfaces are aligned perpendicular to the axis. The longitudinal sides of two of the four side surfaces are preferably inclined with respect to the axis; Particularly preferably opposite and at an equal angle, so that the recess has the projected shape of an isosceles trapezoid whose axis of symmetry is aligned parallel to the axis of the machine element.

Bei alternativen Ausführungsformen ist die Ausnehmung durch eine Nut in der Oberfläche des Maschinenelementes gebildet. Die Nut verläuft bevorzugt voll- ständig umlaufend um die Achse, sodass die Nut geschlossen ist. In alternative embodiments, the recess is formed by a groove in the surface of the machine element. The groove preferably runs completely circumferentially about the axis, so that the groove is closed.

Die Nut kann beispielsweise mit einer konstanten Nutbreite ausgeführt sein, wobei sich die Ausrichtung einer Mittellinie der Nut gegenüber der Achse entlang des Umlaufes der Nut um die Achse ändert. Dabei weist die Nut bevorzugt Abschnitte auf, in denen die Ausrichtung der Mittellinie gegenüber der Achse konstant geneigt ist. Bevorzugt sind zwei dieser Abschnitte vorhanden, wobei die Mittellinie in den beiden Abschnitte besonders bevorzugt entgegensetzt und in einem gleichen Winkel gegenüber der Achse geneigt ist. Die Nut kann aber auch mit einer variierenden Nutbreite ausgeführt sein, sodass sich die Nutbreite entlang des Umlaufes der Nut um die Achse ändert. Beispielsweise kann die Nutbreite ab einem Punkt auf dem Umfang des Maschinenelementes konstant entlang des Umlaufes zunehmen, um nach dem Umlauf sprungartig auf den Anfangswert zu sinken. Die Bodenfläche dieser Nut weist somit die Form eines gleichschenkligen Trapezes auf, welches auf den Umfang des Maschinenelementes projiziert ist. Die Nutbreite kann sich entlang des Umlaufes um die Achse aber auch auf eine andere Weise ändern; beispielsweise mehrfach zu- und abnehmen. Die Änderung muss nicht linear sein. Grundsätzlich kann sich die Ausnehmung, beispielsweise in Form einer Nut, symmetrisch oder asymmetrisch entlang des Umfanges des Maschinenelementes erstrecken. Der Erstreckung der Ausnehmung kann auch gegenüber der Achse geneigt sein, sodass die Ausnehmung diagonal verläuft. The groove may, for example, be designed with a constant groove width, wherein the orientation of a center line of the groove relative to the axis changes along the rotation of the groove about the axis. In this case, the groove preferably has sections in which the alignment of the center line with respect to the axis is constantly inclined. Preferably, two of these sections are present, wherein the center line in the two sections particularly preferably opposes and is inclined at an equal angle relative to the axis. However, the groove can also be designed with a varying groove width, so that the groove width changes along the rotation of the groove about the axis. For example, the groove width can increase constantly from one point on the circumference of the machine element along the circulation in order to abruptly decrease to the initial value after the circulation. The bottom surface of this groove thus has the shape of an isosceles trapezium, which is projected onto the circumference of the machine element. The groove width can change along the rotation around the axis but also in another way; For example, increase and decrease several times. The change does not have to be linear. In principle, the recess, for example in the form of a groove, can extend symmetrically or asymmetrically along the circumference of the machine element. The extent of the recess may also be inclined relative to the axis, so that the recess extends diagonally.

Die Seitenflächen der Ausnehmung können eben sein oder auch gewölbt sein. So kann der Übergang von der Grundform des Maschinenelementes zu der Ausnehmung sprunghaft, stetig oder sogar knickfrei ausgebildet sein. The side surfaces of the recess may be flat or curved. Thus, the transition from the basic shape of the machine element to the recess can be formed suddenly, steadily or even kink-free.

Bevorzugt weist das Maschinenelement mehrere der Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen können unterschiedlich ausgebildet sein, um beispielsweise unterschiedliche Normalkräfte messen zu können. Die Ausnehmungen sind aber bevorzugt gleich oder gespiegelt zueinander ausgebildet. Die Ausneh- mungen können sich beispielsweise in axialer Richtung oder umlaufend um die Achse wiederholen. The machine element preferably has a plurality of the recesses. The recesses may be formed differently, for example, to be able to measure different normal forces. However, the recesses are preferably the same or mirrored to each other. The recesses may repeat themselves, for example, in the axial direction or circumferentially about the axis.

Das Maschinenelement weist ausgenommen der einen oder mehreren Ausnehmungen bevorzugt die Form eines Hohlzylinders auf. Das Maschinenele- ment kann aber auch ausgenommen der einen oder mehreren Ausnehmungen die Form eines Zylinders, eines Kegels, eines Kegelstumpfes, eines hohlen Kegels, eines hohlen Kegelstumpfes, eines Quaders, eines vielseitigen Prismas, einer Stange, einer Welle usw. aufweisen. Bei einer zweiten Gruppe bevorzugter Ausführungsformen ist die Ausformung durch einen Übergangsbereich gebildet ist, in welchem sich ein Durchmesser des Maschinenelementes in Richtung der Achse verändert. Im Übergangsbereich besitzt das Maschinenelement eine Oberfläche, deren Normalenvektor eine axiale Komponente aufweist. Der Übergangsbereich besitzt hierfür eine axial ausgerichtete Dimension und eine radial ausgerichtete Dimension. The machine element preferably has the form of a hollow cylinder, except for the one or more recesses. The machine element may also have the shape of a cylinder, a cone, a truncated cone, a hollow cone, a hollow truncated cone, a cuboid, a versatile prism, a rod, a shaft, etc., except for the one or more recesses. In a second group of preferred embodiments, the molding is formed by a transition region in which a diameter of the machine element changes in the direction of the axis. In the transition region, the machine element has a surface whose normal vector has an axial component. The transition region has an axially aligned dimension and a radially oriented dimension for this purpose.

Bei dem sich im Übergangsbereich ändernden Durchmesser kann es sich um einen Außendurchmesser und/oder um einen Innendurchmesser des Maschi- nenelementes handeln. Bevorzugt ist das Maschinenelement hohl mit einem sich ebenfalls in der Achse erstreckenden Hohlraum. In diesem Fall ändern sich der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des Maschinenelementes bevorzugt gleichförmig in Richtung der Achse. Alternativ ändert sich im Übergangsbereich bevorzugt entweder der Innendurchmesser oder der Außendurchmesser des Maschinenelementes in Richtung der Achse. The diameter which changes in the transition region may be an outer diameter and / or an inner diameter of the machine. act element. Preferably, the machine element is hollow with a likewise extending in the axis cavity. In this case, the inner diameter and the outer diameter of the machine element preferably change uniformly in the direction of the axis. Alternatively, in the transition region, either the inner diameter or the outer diameter of the machine element preferably changes in the direction of the axis.

Der Übergangsbereich hat bevorzugt eine axiale Ausdehnung. Der Übergangsbereich ist bevorzugt axial zwischen zwei hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitten des Maschinenelementes angeordnet. Diese beiden Abschnitte können unterschiedliche Außen- und Innendurchmesser, aber auch gleiche Außen- und Innendurchmesser aufweisen. Der Übergangsbereich weist bevorzugt die Form eines hohlen Kegelstumpfes auf, wobei der Hohlraum ebenfalls kegelstumpfförmig ist. Der hohle Kegelstumpf ist bevorzugt axial zwischen den beiden hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitten des Maschinenelementes angeordnet. Der hohle Kegelstumpf kann aber auch innerhalb eines Hohlraumes eines der beiden hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitte des Maschinenelementes angeordnet sein. The transition region preferably has an axial extension. The transition region is preferably arranged axially between two hollow-cylindrical sections of the machine element. These two sections may have different outer and inner diameter, but also the same outer and inner diameter. The transition region preferably has the shape of a hollow truncated cone, wherein the cavity is also frustoconical. The hollow truncated cone is preferably arranged axially between the two hollow cylindrical sections of the machine element. The hollow truncated cone can also be arranged within a cavity of one of the two hollow cylindrical sections of the machine element.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Ausformung durch zwei der Übergangsbereiche gebildet, zwischen denen axial ein innerer hohlzylindrisch oder zylindrisch ausgebildeter Abschnitt des Maschinenelementes ange- ordnet ist. Die beiden Übergangsbereiche sind gemeinsam mit dem inneren Abschnitt zwischen zwei äußeren hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitten des Maschinenelementes angeordnet. Die beiden äußeren Abschnitte weisen bevorzugt einen gleichen Außendurchmesser und einen gleichen Innendurchmesser auf. In further preferred embodiments, the molding is formed by two of the transition regions, between which axially an inner hollow cylindrical or cylindrical trained portion of the machine element is arranged. The two transition regions are arranged together with the inner portion between two outer hollow cylindrical sections of the machine element. The two outer sections preferably have the same outer diameter and a same inner diameter.

Der Übergangsbereich befindet sich bevorzugt axial beabstandet zu axialen Enden des Maschinenelementes. Bei anderen bevorzugten Ausführungsformen ist der Übergangsbereich an einem axialen Ende des Maschinenelementes angeordnet. Beispielsweise kann der Übergangsbereich flanschartig ausgebildet sein, wobei das flanschartige Ende des Maschinenelementes die Änderung des äußeren Durchmessers des Maschinenelementes darstellt. Insofern das Maschinenelement hohl ausgebildet ist, kann der Übergangsbereich auch durch einen deckelartigen Abschluss des Hohlraumes gebildet sein, wobei das deckelartige Ende des Maschinenelementes die Änderung des inneren Durchmessers des Maschinenelementes darstellt. The transition region is preferably axially spaced from the axial ends of the machine element. In other preferred embodiments, the transition region is at an axial end of the machine element arranged. For example, the transition region may be formed as a flange, wherein the flange-like end of the machine element represents the change in the outer diameter of the machine element. Insofar as the machine element is hollow, the transition region can also be formed by a cover-like closure of the cavity, wherein the lid-like end of the machine element represents the change in the inner diameter of the machine element.

Bevorzugt weist das Maschinenelement mehrere der Übergangsbereiche auf. Die Übergangsbereiche können unterschiedlich ausgebildet sein, um beispielsweise unterschiedliche Normalkräfte messen zu können. Die Übergangsbereiche sind aber bevorzugt gleich oder gespiegelt zueinander ausgebildet. The machine element preferably has several of the transition areas. The transition regions can be designed differently, in order for example to be able to measure different normal forces. However, the transition regions are preferably the same or mirrored to each other.

Die Änderung des Durchmessers innerhalb des Übergangsbereiches kann li- near oder auch in Form einer Kurve höherer Ordnung ausgebildet sein. An den axialen Enden des Übergangsbereiches, d. h. an den Übergängen zur Grundform des Maschinenelementes, kann sich der ändernde Durchmesser sprunghaft, stetig oder sogar knickfrei ändern. Das Maschinenelement ist bevorzugt hohlzylinderförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Das Maschinenelement kann aber auch quader- oder prismaför- mig ausgebildet sein. Der sich ändernde Durchmesser ist dann in Bezug auf eine einhüllende Form mit kreisförmigem Querschnitt zu betrachten. Der Sensorbereich des Maschinenelementes bildet einen integralen Bestandteil des Maschinenelementes und ist bevorzugt einstückig mit dem übrigen Maschinenelement ausgebildet. The change of the diameter within the transition region can be linear or also in the form of a higher-order curve. At the axial ends of the transition region, i. H. At the transitions to the basic shape of the machine element, the changing diameter can change abruptly, steadily or even kink-free. The machine element is preferably hollow cylindrical or cylindrical. However, the machine element can also be formed in a cuboid or prism shape. The varying diameter is then to be considered in relation to an enveloping shape of circular cross-section. The sensor region of the machine element forms an integral part of the machine element and is preferably formed integrally with the rest of the machine element.

Der Sensorbereich ist bevorzugt in einem magnetoelastisch ausgebildeten Ab- schnitt des Maschinenelementes ausgebildet. In dem magnetoelastisch ausgebildeten Abschnitt des Maschinenelementes besteht das Maschinenelement bevorzugt aus einem magnetostriktiven Material. Bevorzugt ist nicht lediglich ein Abschnitt, sondern das Maschinenelement als solches magnetoelastisch ausgebildet. In diesem Fall besteht das Maschinenelement aus einem magne- tost ktiven Material. Bei alternativen Ausführungsformen ist der Sensorbereich nur durch einen oberflächlichen Abschnitt des Maschinenelementes gebildet. Beispielsweise kann der Sensorbereich als eine magnetostriktive Schicht aus- gebildet sein, während das übrige Maschinenelement aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise einem nicht magnetostriktiven Werkstoff wie Glasfaser besteht. The sensor region is preferably formed in a magnetoelastic section of the machine element. In the magnetoelastic section of the machine element, the machine element preferably consists of a magnetostrictive material. Preferably, not only a portion, but the machine element as such is magnetoelastic educated. In this case, the machine element consists of a magnetostrictive material. In alternative embodiments, the sensor area is formed only by a superficial portion of the machine element. For example, the sensor area may be designed as a magnetostrictive layer, while the remaining machine element consists of another material, for example a non-magnetostrictive material such as glass fiber.

Der Sensorbereich des Maschinenelementes weist bevorzugt eine Perma- nentmagnetisierung auf, wobei die Permanentmagnetisierung bevorzugt in sich geschlossen ist. Alternativ oder ergänzend umfasst die erfindungsgemäße Anordnung das genannte Magnetisierungsmittel zur Magnetisierung des Sensorbereiches, welches beispielsweise durch einen Elektromagneten oder durch einen Permanentmagneten gebildet sein kann. Alternativ ermöglicht das Mag- netisierungsmittel die Einleitung eines elektrischen Stromes in das Maschinenelement, wodurch es zur Magnetisierung des Maschinenelementes im Sensorbereich kommt. The sensor region of the machine element preferably has a permanent magnetization, wherein the permanent magnetization is preferably closed in itself. Alternatively or additionally, the arrangement according to the invention comprises said magnetizing means for magnetizing the sensor area, which may be formed for example by an electromagnet or by a permanent magnet. Alternatively, the magnetizing means allows the introduction of an electric current into the machine element, which leads to the magnetization of the machine element in the sensor area.

Der Magnetfeldsensor ist bevorzugt ortsfest und beabstandet zum Maschinen- element angeordnet. Während die Normalkraft bzw. das Biegemoment zu Bewegungen oder Verformungen des Maschinenelementes führen kann, verändert der Magnetfeldsensor seine ortsfeste Position nicht. The magnetic field sensor is preferably stationary and spaced from the machine element. While the normal force or the bending moment can lead to movements or deformations of the machine element, the magnetic field sensor does not change its stationary position.

Der Magnetfeldsensor kann als ein Sekundärsensor aufgefasst werden und ist bevorzugt durch einen Magnetfelddichtesensor oder durch einen Magnetfeldstärkesensor gebildet. Grundsätzlich kann jeder Sensortyp verwendet werden, insofern er zur Messung der durch den invers-magnetostriktiven Effekt hervorgerufenen magnetischen Felder geeignet ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Anordnung mehrere der Magnetfeldsensoren. Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren könne beispielsweise in der Ausnehmung oder in einem Hohlraum des Maschinenelementes angeordnet sein. Der eine bzw. die mehreren Magnetfeldsensoren sind alternativ bevorzugt außerhalb des Hohlraumes angeordnet. The magnetic field sensor can be regarded as a secondary sensor and is preferably formed by a magnetic field density sensor or by a magnetic field strength sensor. In principle, any type of sensor can be used insofar as it is suitable for measuring the magnetic fields produced by the inverse-magnetostrictive effect. In preferred embodiments, the arrangement comprises a plurality of the magnetic field sensors. The one or more magnetic field sensors can be arranged, for example, in the recess or in a cavity of the machine element. The one or more magnetic field sensors are alternatively preferably arranged outside the cavity.

Das Maschinenelement ist bevorzugt durch eine Welle oder durch einen Flansch gebildet. Die Welle bzw. der Flansch können für Belastungen durch unterschiedliche Kräfte und Momente ausgelegt sein. Das Maschinenelement kann beispielsweise durch eine Hohlwelle gebildet sein. The machine element is preferably formed by a shaft or by a flange. The shaft or the flange can be designed for loads due to different forces and moments. The machine element may be formed, for example, by a hollow shaft.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: ein Maschinenelement in einer Querschnittsansicht; das in Fig. 1 . gezeigte Maschinenelement in einer weiteren Querschnittsansicht; zwei Ausnehmungen in einem Maschinenelement einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten; zwei Ausnehmungen in einem Maschinenelement einer zweiten Ausführungsform in zwei Ansichten; zwei Ausnehmungen in einem Maschinenelement einer dritten Ausführungsform in zwei Ansichten; eine Nut in einem Maschinenelement einer vierten Ausführungsform in zwei Ansichten; eine Nut in einem Maschinenelement einer fünften Ausführungsform in zwei Ansichten; Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the drawing. In the drawings: a machine element in a cross-sectional view; that in Fig. 1. shown machine element in a further cross-sectional view; two recesses in a machine element of a first embodiment of the arrangement according to the invention in two views; two recesses in a machine element of a second embodiment in two views; two recesses in a machine element of a third embodiment in two views; a groove in a machine element of a fourth embodiment in two views; a groove in a machine element of a fifth embodiment in two views;

Fig. 8: eine Nut in einem Maschinenelement einer sechsten Ausführu 8 shows a groove in a machine element of a sixth embodiment

form in zwei Ansichten; Fig. 9: eine Nut in einem Maschinenelement einer siebten Ausführungsform in zwei Ansichten; form in two views; 9 shows a groove in a machine element of a seventh embodiment in two views;

Fig. 10: eine Nut in einem Maschinenelement einer achten Ausführungsform in zwei Ansichten; Fig. 1 1 : eine Nut in einem Maschinenelement einer neunten Ausführungsform in zwei Ansichten; 10 shows a groove in a machine element of an eighth embodiment in two views; Fig. 1 1: a groove in a machine element of a ninth embodiment in two views;

Fig. 12: ein Maschinenelement einer zehnten Ausführungsform mit einem Fig. 12: a machine element of a tenth embodiment with a

Übergangsbereich;  Transition area;

Fig. 13: ein Maschinenelement einer elften Ausführungsform mit einem Ü- bergangsbereich; FIG. 13 shows a machine element of an eleventh embodiment with an transition region; FIG.

Fig. 14: ein Maschinenelement einer zwölften Ausführungsform mit einem 14 shows a machine element of a twelfth embodiment with a

Übergangsbereich;  Transition area;

Fig. 15: ein Maschinenelement einer dreizehnten Ausführungsform mit einem 15 shows a machine element of a thirteenth embodiment with a

Übergangsbereich; Fig. 16: ein Maschinenelement einer vierzehnten Ausführungsform mit einem  Transition area; 16 shows a machine element of a fourteenth embodiment with a

Übergangsbereich;  Transition area;

Fig. 17: ein Maschinenelement einer fünfzehnten Ausführungsform mit einem Fig. 17: a machine element of a fifteenth embodiment with a

Übergangsbereich;  Transition area;

Fig. 18: ein Maschinenelement einer sechszehnten Ausführungsform mit einem Übergangsbereich; FIG. 18 shows a machine element of a sixteenth embodiment with a transition region; FIG.

Fig. 19: ein Maschinenelement einer siebzehnten Ausführungsform mit einem Übergangsbereich; FIG. 19 shows a machine element of a seventeenth embodiment with a transition region; FIG.

Fig. 20: ein Maschinenelement einer achtzehnten Ausführungsform mit einem Übergangsbereich; Fig. 21 ein Maschinenelement einer neunzehnten Ausführungsform mit einem Übergangsbereich; Fig. 22: eine Überführung der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform in die in Fig. 20 gezeigte Ausführungsform; FIG. 20 shows a machine element of an eighteenth embodiment with a transition region; FIG. FIG. 21 shows a machine element of a nineteenth embodiment with a transition region; FIG. FIG. 22 shows a transfer of the embodiment shown in FIG. 19 into the embodiment shown in FIG. 20; FIG.

Fig. 23: ein Maschinenelement einer zwanzigsten Ausführungsform mit einem Übergangsbereich; und Fig. 24: ein Maschinenelement einer einundzwanzigsten Ausführungsform mit einem Übergangsbereich. FIG. 23 shows a machine element of a twentieth embodiment with a transition region; FIG. and FIG. 24 shows a machine element of a twenty-first embodiment with a transition region.

Fig. 1 zeigt ein Maschinenelement in einer Querschnittsansicht. Das Maschinenelement besitzt die Form eines Hohlzylinders auf und dient beispielsweise als Hohlwelle. Das Maschinenelement weist eine Achse 01 auf, welche auch die Symmetrieachse des Maschinenelementes darstellt. Das Maschinenelement ist Normalkräften ausgesetzt, die in Richtung der Achse 01 ausgerichtet sind, sodass diese als Zugkräfte oder als Druckkräfte wirken. Weiterhin ist das Maschinenelement Biegemomenten ausgesetzt, deren Drehachse senkrecht zur Achse 01 angeordnet ist. Fig. 1 shows a machine element in a cross-sectional view. The machine element has the shape of a hollow cylinder and serves, for example, as a hollow shaft. The machine element has an axis 01, which also represents the axis of symmetry of the machine element. The machine element is exposed to normal forces, which are aligned in the direction of the axis 01, so that they act as tensile forces or as compressive forces. Furthermore, the machine element is exposed to bending moments whose axis of rotation is arranged perpendicular to the axis 01.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 gezeigte Maschinenelement in einer weiteren Querschnittsansicht. Die Schnittebene liegt hier senkrecht zur Achse 01 . In dieser Darstellung ist ein Winkel ß veranschaulicht. Fig. 3 bis Fig. 1 1 enthalten Dar- Stellungen des Maschinenelementes mit Bezug auf den Winkel ß. FIG. 2 shows the machine element shown in FIG. 1 in a further cross-sectional view. The cutting plane is perpendicular to the axis 01 here. In this illustration, an angle ß is illustrated. Fig. 3 to Fig. 1 1 Dar represent positions of the machine element with respect to the angle ß.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Maschinenelement weist erfindungsgemäß eine oder mehrere Ausnehmungen 03 bzw. Nuten 08 auf, die in den Fig. 3 bis Fig. 1 1 in verschiedenen Ausführungen gezeigt sind. According to the invention, the machine element shown in FIGS. 1 and 2 has one or more recesses 03 or grooves 08, which are shown in different embodiments in FIGS. 3 to 1.

Die Fig. 3 bis Fig. 1 1 zeigen jeweils eine Ausführungsform des Maschinenelementes einer erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Ansichten. Im oberen Teil der Fig. 3 bis Fig. 1 1 ist das Maschinenelement jeweils über ein Abrollen des Maschinenelementes über den Winkel ß (gezeigt in Fig. 2) dargestellt. Dem- entsprechend ist die zylindermantelförmige Oberfläche des hohlzylinderförmigen Maschinenelementes jeweils als ein Rechteck dargestellt. Maschinenelementes jeweils als ein Rechteck dargestellt. Im unteren Teil der Fig. 3 bis Fig. 1 1 ist jeweils eine partielle Querschnittsansicht des Maschinenelementes gezeigt, wobei die Ansicht in der Ebene der Achse 01 (gezeigt in Fig. 1 ) liegt. Die Anordnung umfasst weiterhin einen Magnetfeldsensor (nicht gezeigt), welcher sich in der Nähe der Ausnehmungen 03 bzw. der Nuten 08 befindet. Die Ausnehmungen 03 bzw. Nuten 08 sind in einem Sensorbereich (nicht gekennzeichnet) des Maschinenelementes angeordnet, welcher aus einem magnetoelastischen Material besteht. Der Sensorbereich ist permanent- magnetisiert. Alternativ wird der Sensorbereich durch ein Magnetisierungsmittel (nicht gezeigt) magnetisiert. FIGS. 3 to 1 each show an embodiment of the machine element of an arrangement according to the invention in two views. In the upper part of FIGS. 3 to 11, the machine element is shown in each case via a rolling of the machine element over the angle β (shown in FIG. 2). Accordingly, the cylinder jacket-shaped surface of the hollow cylindrical machine element is shown in each case as a rectangle. Machine element each shown as a rectangle. The lower part of FIGS. 3 to 11 each show a partial cross-sectional view of the machine element, the view lying in the plane of the axis 01 (shown in FIG. 1). The arrangement further comprises a magnetic field sensor (not shown), which is located in the vicinity of the recesses 03 or the grooves 08. The recesses 03 and grooves 08 are arranged in a sensor region (not marked) of the machine element, which consists of a magnetoelastic material. The sensor area is permanently magnetised. Alternatively, the sensor area is magnetized by a magnetizing means (not shown).

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform, bei welcher das Maschinenelement zwei gleiche Ausnehmungen 03 aufweist, welche in die Oberfläche des hohlzy- linderförmigen Maschinenelementes eingebracht sind. Die Ausnehmungen 03 stellen jeweils eine Vertiefung dar. Die Ausnehmungen 03 besitzen jeweils eine Bodenfläche 04, die einen Ausschnitt einer Zylindermantelfläche darstellt. Die Bodenfläche 04 ist seitlich begrenzt durch vier Seitenflächen 06, welche einen Übergang zu der Zylinderform des Maschinenelementes darstellen. An den Kanten, welche durch die Seitenflächen 06 und die übrige Zylinderform des Maschinenelementes gebildet sind, sind die Seitenflächen 06 jedoch nicht senkrecht gegenüber dieser Zylinderform angeordnet. Entsprechend liegen in den Seitenflächen 06 keine Radien der Zylinderform. Stattdessen sind die Seitenflächen 06 gegenüber diesen Radien geneigt, sodass die Oberfläche der Zylinderform des Maschinenelementes nicht sprunghaft in die durch die Aus- nehmungen 03 gebildeten Vertiefungen übergeht. FIG. 3 shows a first embodiment in which the machine element has two identical recesses 03, which are introduced into the surface of the hollow-cylinder-shaped machine element. The recesses 03 each represent a depression. The recesses 03 each have a bottom surface 04, which represents a section of a cylinder jacket surface. The bottom surface 04 is bounded laterally by four side surfaces 06, which represent a transition to the cylindrical shape of the machine element. At the edges, which are formed by the side surfaces 06 and the rest of the cylindrical shape of the machine element, the side surfaces 06 are not arranged perpendicular to this cylindrical shape. Accordingly, there are no radii of the cylindrical shape in the side surfaces 06. Instead, the side surfaces 06 are inclined relative to these radii, so that the surface of the cylindrical shape of the machine element does not abruptly pass into the depressions formed by the recesses 03.

Die Bodenflächen 04 der beiden Ausnehmungen 03 weisen jeweils die Form eines Rechteckes auf, welches auf die Zylinderoberfläche projiziert ist. Diese projizierte Rechteckform wird begrenzt durch zwei der vier Seitenflächen 06, deren Längsachsen parallel zur Achse 01 ausgerichtet sind, und durch zwei der vier Seitenflächen 06, deren Längsachsen senkrecht zur Achse 01 ausgerichtet sind. Die Ecken der projizierten Rechteckform sind abgerundet. Jeweils zwei benachbarte der vier Seitenflächen 06 weisen einen Winkel α' zueinander auf, welcher 90° beträgt. The bottom surfaces 04 of the two recesses 03 each have the shape of a rectangle, which is projected onto the cylinder surface. This projected rectangular shape is limited by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are aligned parallel to the axis 01, and by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are aligned perpendicular to the axis 01. The corners of the projected rectangle shape are rounded. Each two adjacent of the four side surfaces 06 have an angle α ' to each other, which is 90 °.

Die beiden Ausnehmungen 03 erstrecken sich jeweils in einem Sektor der Zy- linderform des Maschinenelementes, dessen Mittelpunktswinkel kleiner als 90° ist. The two recesses 03 each extend in a sector of the cylinder mold of the machine element whose center angle is less than 90 °.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten Ausfüh- rungsform weisen die Bodenflächen 04 der beiden Ausnehmungen 03 jeweils die Form eines gleichschenkligen Trapezes auf, welches auf die Zylinderoberfläche projiziert ist. Diese projizierte Trapezform wird begrenzt durch zwei der vier Seitenflächen 06, deren Längsachsen senkrecht zur Achse 01 ausgerichtet sind, und durch zwei der vier Seitenflächen 06, deren Längsachsen zur Achse 01 geneigt sind. Zwischen den beiden zuletzt genannten Seitenflächen 06 und einer Symmetrieachse der projizierten Trapezform ist jeweils ein Winkel α aufgespannt, welcher etwa 30° beträgt. Für den Winkel α können auch andere Werte zwischen 0° und 90° gewählt werden. Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Unterschied zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind die projizierten Trapezformen der Bodenflächen 04 der beiden Ausnehmungen 03 spiegelverkehrt zueinander ausgerichtet. Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei welcher das Maschinenelement eine Ausnehmung in Form einer Nut 08 aufweist, welche in die Oberfläche des hohlzylinderförmigen Maschinenelementes eingebracht ist. Die Nut 08 stellt eine Vertiefung dar. Die Nut 08 besitzt eine Bodenfläche 09, die einen Ausschnitt einer Zylindermantelfläche darstellt. Die Bodenfläche 09 ist seitlich be- grenzt durch zwei Seitenflächen 1 1 , welche einen Übergang zu der Zylinderform des Maschinenelementes darstellen. An den Kanten, welche durch die Seitenflächen 1 1 und die übrige Zylinderform des Maschinenelementes gebildet sind, sind die Seitenflächen 1 1 senkrecht gegenüber dieser Zylinderform angeordnet. Entsprechend liegen in den Seitenflächen 1 1 Radien der Zylinderform. Folglich geht die Oberfläche der Zylinderform des Maschinenelementes sprunghaft in die durch die Nut 08 gebildete Vertiefung über. Die Nut 08 ist umlaufend um die Achse 01 (gezeigt in Fig. 1 ) ausgebildet, sodass sie endlos ist. Die Breite der Nut 08 ist entlang ihrer umfänglichen Erstre- ckung konstant. Die Ausrichtung einer Mittellinie der Nut 08 gegenüber der Achse 01 ändert sich entlang des Umlaufes der Nut 08 um die Achse 01 . In einem größeren umfänglichen Abschnitt der Nut 08 verläuft die Nut 08 tangen- tial um die Achse 01 . In weiteren umfänglichen Abschnitten verläuft die Nut 08 geneigt zur tangentialen Richtung, sodass die Mittellinie der Nut 08 gegenüber dem Umfang des Maschinenelementes und somit auch gegenüber der Achse 01 geneigt ist. In diesen umfänglichen Abschnitten beschreibt die Nut 08 einen Bogen, um bis zu einem bestimmten Maß von der tangentialen Richtung abzu- weichen und um danach wieder die tangentiale Richtung einzunehmen. FIG. 4 shows a second embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 3. In contrast to the embodiment shown in FIG. 3, the bottom surfaces 04 of the two recesses 03 each have the shape of an isosceles trapezium, which is projected onto the cylinder surface. This projected trapezoidal shape is limited by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are aligned perpendicular to the axis 01, and by two of the four side surfaces 06, whose longitudinal axes are inclined to the axis 01. Between the two last-mentioned side surfaces 06 and an axis of symmetry of the projected trapezoidal shape, an angle α is spanned, which is approximately 30 °. For the angle α, other values between 0 ° and 90 ° can be selected. FIG. 5 shows a third embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 4. In contrast to the embodiment shown in Fig. 4, the projected trapezoidal shapes of the bottom surfaces 04 of the two recesses 03 are mirror images of each other. Fig. 6 shows a fourth embodiment, in which the machine element has a recess in the form of a groove 08 which is introduced into the surface of the hollow cylindrical machine element. The groove 08 represents a depression. The groove 08 has a bottom surface 09, which represents a section of a cylinder jacket surface. The bottom surface 09 is laterally delimited by two side surfaces 1 1, which represent a transition to the cylindrical shape of the machine element. At the edges, which are formed by the side surfaces 1 1 and the remaining cylindrical shape of the machine element, the side surfaces 1 1 perpendicular to this cylinder shape arranged. Accordingly, 1 1 radii of the cylindrical shape in the side surfaces. As a result, the surface of the cylindrical shape of the machine element transitions abruptly into the recess formed by the groove 08. The groove 08 is formed circumferentially about the axis 01 (shown in FIG. 1) so as to be endless. The width of the groove 08 is constant along its circumferential extent. The alignment of a center line of the groove 08 with respect to the axis 01 changes along the rotation of the groove 08 about the axis 01. In a larger circumferential portion of the groove 08, the groove 08 extends tangentially around the axis 01. In further peripheral portions, the groove 08 is inclined to the tangential direction, so that the center line of the groove 08 is inclined relative to the circumference of the machine element and thus also with respect to the axis 01. In these peripheral sections, the groove 08 describes a curve to deviate to a certain extent from the tangential direction and then again to take the tangential direction.

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Unterschied zu der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform beschreibt die Nut 08 keinen knickfreien Bogen. Stattdessen weist die Nut 08 in denjenigen Abschnitten, in denen ihre Mittellinie gegenüber der tangentialen Richtung geneigt ist, eine konstante Neigung auf. Die Neigung der Mittellinie der Nut 08 gegenüber einer Linie, die auf der Mantelfläche des hohl- zylinderförmigen Maschinenelementes liegt und parallel zur Achse 01 angeordnet ist, beträgt in diesen Abschnitten +α' bzw. -α', sodass diese beiden Ab- schnitte spiegelsymmetrisch zu der genannten Linie angeordnet sind. FIG. 7 shows a fifth embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 6. In contrast to the embodiment shown in Fig. 6, the groove 08 describes no kink-free arc. Instead, the groove 08 has a constant inclination in those sections in which its center line is inclined with respect to the tangential direction. The inclination of the center line of the groove 08 with respect to a line which lies on the lateral surface of the hollow cylindrical machine element and is arranged parallel to the axis 01 is + α ' or -α ' in these sections, so that these two sections are mirror-symmetrical the said line are arranged.

Fig. 8 zeigt eine sechste Ausführungsform, welche wie die in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen eine Nut 08 aufweist. Jedoch besitzt diese Nut 08 keine konstante Nutbreite, sondern die Nutbreite nimmt bis zu einem um- fänglichen Abschnitt zu und anschließend wieder ab. Eine der beiden Seitenflächen 1 1 verläuft ausschließlich in tangentialer Richtung, sodass die Änderung der Nutbreite ausschließlich über die andere der beiden Seitenflächen 1 1 realisiert ist. Dabei ändert sich die Ausrichtung dieser Seitenfläche 1 1 stetig und ohne Knick, sodass der Verlauf dieser Seitenfläche 1 1 eine Kurve beschreibt, wobei dieser Verlauf spiegelsymmetrisch zu einer Linie ist, die auf der Mantelfläche des hohlzylinderförmigen Maschinenelementes liegt und parallel zur Achse 01 angeordnet ist. FIG. 8 shows a sixth embodiment which, like the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, has a groove 08. However, this groove 08 does not have a constant groove width, but the groove width increases to a peripheral portion and then decreases again. One of the two side surfaces 1 1 extends only in the tangential direction, so that the change in the groove width is realized exclusively on the other of the two side surfaces 1 1. The orientation of this side surface 1 1 changes steadily and without kink, so that the course of this side surface 1 1 describes a curve, this course is mirror-symmetrical to a line which lies on the lateral surface of the hollow cylindrical machine element and is arranged parallel to the axis 01.

Fig. 9 zeigt eine siebte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Unterschied dazu verlaufen die beiden Seitenflächen 1 1 spiegelsymmetrisch zueinander, sodass die Mittellinie der Nut 08 die Symmetrielinie für die beiden Seitenflächen 1 1 bildet und ausschließlich tangential ausgerichtet ist. Ein weiterer Unterscheid besteht darin, dass die Nutbreite entlang des umfänglichen Umlaufes der Nut 08 nicht nur ein Maximum und ein Minimum, sondern zwei Maxima und zwei Minima aufweist. Die beiden Maxima sind zudem unterschiedlich groß. Fig. 10 zeigt eine achte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Unterschied dazu ändert sich die Nutbreite entlang des umfänglichen Umlaufes der Nut 08 linear von einem Minimum zu einem Maximum und anschließend wieder sprunghaft zum Minimum. Die beiden Seitenflächen weisen einen Winkel α' zueinander auf, der in einem großen Bereich variiert werden kann. FIG. 9 shows a seventh embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 8. In contrast, the two side surfaces 1 1 mirror-symmetrical to each other, so that the center line of the groove 08 forms the line of symmetry for the two side surfaces 1 1 and is aligned only tangentially. Another difference is that the groove width along the circumferential circulation of the groove 08 has not only a maximum and a minimum, but two maxima and two minima. The two maxima are also different sizes. FIG. 10 shows an eighth embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 9. In contrast, the groove width changes along the circumferential revolution of the groove 08 linearly from a minimum to a maximum and then jump to the minimum again. The two side surfaces have an angle α ' to each other, which can be varied over a wide range.

Fig. 1 1 zeigt eine neunte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Unterschied dazu ist die Nut 08 nicht umfänglich um die Achse 01 (gezeigt in Fig. 1 ), sondern in Richtung der Achse 01 ausgerichtet. Folglich ist die Nut 08 bei dieser Ausführungsform nicht endlos. FIG. 11 shows a ninth embodiment, which initially resembles the embodiment shown in FIG. In contrast, the groove 08 is not circumferentially about the axis 01 (shown in Fig. 1), but aligned in the direction of the axis 01. Consequently, the groove 08 is not endless in this embodiment.

Fig. 12 zeigt ein Maschinenelement einer zehnten Ausführungsform, welches einen Übergangsbereich 14 aufweist. Im Unterschied zu den in Fig. 3 bis Fig. 1 1 gezeigten Ausführungsformen weist das hohlzylinderförmige Maschi- nenelement zwei hohlzylinderförmige axiale Abschnitte 12, 13 mit unterschiedlichen Durchmessern auf, wobei der Übergangsbereich 14 axial zwischen diesen beiden axialen Abschnitten 12, 13 angeordnet ist. Im hohlkegelstumpfför- migen Übergangsbereich 14 ändert sich der Durchmesser linear. Dabei ändern sich der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des hohlkegelstumpf- förmigen Übergangsbereiches 14 im gleichen Maße. FIG. 12 shows a machine element of a tenth embodiment, which has a transition region 14. In contrast to the embodiments shown in FIGS. 3 to 11, the hollow-cylindrical machine element has two hollow cylindrical axial sections 12, 13 with different diameters, wherein the transitional section 14 is arranged axially between these two axial sections 12, 13. In the hollow-cone-shaped transition region 14, the diameter changes linearly. Change it the outer diameter and the inner diameter of the hollow truncated cone-shaped transition region 14 to the same extent.

Der Mantel des hohlkegelstumpfförmigen Übergangsbereiches 14 weist ge- genüber der Achse 01 einen Winkel α auf, der in einem großen Bereich variiert werden kann. The jacket of the hollow truncated cone-shaped transition region 14 has an angle α with respect to the axis 01, which can be varied over a wide range.

Fig. 13 zeigt eine elfte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform gleicht. Im Unterschied dazu ist der Übergangsbe- reich 14 axial umgekehrt ausgerichtet, sodass er sich im Inneren der Hohlzylinderform desjenigen Abschnittes 12 des Maschinenelementes befindet, in welchem das Maschinenelement den größeren Durchmesser aufweist. FIG. 13 shows an eleventh embodiment which initially resembles the embodiment shown in FIG. 12. In contrast, the transition region 14 is axially reversed so that it is inside the hollow cylindrical shape of that portion 12 of the machine element in which the machine element has the larger diameter.

Fig. 14 zeigt eine zwölfte Ausführungsform, welche weitestgehend der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform gleicht. Der Winkel α kann zwischen 0° und 360° variiert werden. Der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Maschinenelementes ändern sich an den Übergängen von den hohlzylinder- förmigen axialen Abschnitte 12, 13 zu dem hohlkegelstumpfförmigen Übergangsbereich 14 knickfrei. An diesen Übergängen sind Rundungen ausgebil- det. Fig. 14 shows a twelfth embodiment which is similar to the embodiment shown in Fig. 12 as much as possible. The angle α can be varied between 0 ° and 360 °. The outer diameter and the inner diameter of the machine element change kink-free at the transitions from the hollow-cylindrical axial sections 12, 13 to the hollow-truncated cone-shaped transition region 14. Roundings are formed at these transitions.

Fig. 15 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform gleicht. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden hohlzylinderförmigen axialen Abschnitte 12, 13 mit den unterschiedlichen Durchmessern in einer anderen axialen Reihenfolge angeordnet, sodass auch der Übergangsbereich 14 eine umgekehrte axiale Ausrichtung aufweist bzw. als gespiegelt angesehen werden kann. Entsprechend kann der Winkel α als > 180° angesehen werden. Fig. 16 zeigt eine vierzehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform gleicht. Jedoch bildet der Übergangsbereich 14 ein axiales Ende, sodass nur einer der hohlzylinderförmigen axialen Abschnitte 13 des Maschinenelementes vorhanden ist. Im Übergangsbereich 14 verringert sich der Durchmesser des Maschinenelementes weitestgehend sprunghaft. Der Übergangsbereich 14 bildet somit einen deckelartigen Abschluss des Hohlraumes des Maschinenelementes. Da sich der Durchmesser des Maschinenelementes im Übergangsbereich 14 weitestgehend sprunghaft ändert, erstreckt sich der Übergangsbereich 14 in radialer Richtung gegenüber der Achse 01 , sodass zur Achse 01 ein Winkel α von 90° gegeben ist. FIG. 15 shows a thirteenth embodiment which initially resembles the embodiment shown in FIG. In this embodiment, the two hollow cylindrical axial portions 12, 13 are arranged with the different diameters in a different axial order, so that the transition region 14 has a reverse axial orientation or can be regarded as mirrored. Accordingly, the angle α can be regarded as> 180 °. Fig. 16 shows a fourteenth embodiment, which is similar to the embodiment shown in Fig. 15 first. However, the transition region 14 forms an axial end, so that only one of the hollow cylindrical axial portions 13 of the machine element is present. Reduced in the transition region 14 the diameter of the machine element largely leaps and bounds. The transition region 14 thus forms a cover-like conclusion of the cavity of the machine element. Since the diameter of the machine element in the transition region 14 largely changes abruptly, the transition region 14 extends in the radial direction relative to the axis 01, so that the axis 01 is given an angle α of 90 °.

Fig. 17 zeigt eine fünfzehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform gleicht. Jedoch nimmt der Durchmesser des Ma- schinenelementes im Übergangsbereich 14 weitestgehend sprunghaft zu. Der Übergangsbereich 14 bildet somit einen flanschartigen Abschluss des Maschinenelementes. Da sich der Durchmesser des Maschinenelementes im Übergangsbereich 14 weitestgehend sprunghaft ändert, erstreckt sich der Übergangsbereich 14 in radialer Richtung gegenüber der Achse 01 , sodass zur Achse 01 ein Winkel α von 270° gegeben ist. FIG. 17 shows a fifteenth embodiment, which first resembles the embodiment shown in FIG. However, the diameter of the machine element in the transition region 14 increases largely by leaps and bounds. The transition region 14 thus forms a flange-like termination of the machine element. Since the diameter of the machine element in the transition region 14 largely changes abruptly, the transition region 14 extends in the radial direction relative to the axis 01, so that the axis 01 is given an angle α of 270 °.

Fig. 18 zeigt eine sechszehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform gleicht. Der Winkel α ist bei dieser Ausführungsform jedoch größer. FIG. 18 shows a sixteenth embodiment, which initially equals the embodiment shown in FIG. 12. However, the angle α is larger in this embodiment.

Fig. 19 zeigt eine siebzehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform gleicht. Allerdings weisen die beiden hohlzylinder- förmigen axialen Abschnitte 12, 13 des Maschinenelementes einen gleichen Innendurchmesser auf, sodass sich im Übergangsbereich 14 nur der Außen- durchmesser ändert. Zudem ändert sich der Außendurchmesser in axialer Richtung knickfrei. FIG. 19 shows a seventeenth embodiment, which first equals the embodiment shown in FIG. However, the two hollow-cylindrical axial sections 12, 13 of the machine element have the same inner diameter, so that only the outer diameter changes in the transitional region 14. In addition, the outer diameter changes in the axial direction kink-free.

Fig. 20 zeigt eine achtzehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 18 gezeigten Ausführungsform gleicht. Allerdings weisen die beiden hohlzylinder- förmigen axialen Abschnitte 12, 13 des Maschinenelementes einen gleichen Außendurchmesser auf, sodass sich im Übergangsbereich 14 nur der Innendurchmesser ändert. Fig. 21 zeigt eine neunzehnte Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform gleicht. Jedoch ändert sich der Innendurchmesser in die entgegengesetzte axiale Richtung und in einem geringeren Maße, sodass der Winkel α größer ist. FIG. 20 shows an eighteenth embodiment, which first equals the embodiment shown in FIG. However, the two hollow-cylindrical axial sections 12, 13 of the machine element have the same outer diameter, so that only the inner diameter changes in the transitional region 14. Fig. 21 shows a nineteenth embodiment, which is similar to the embodiment shown in Fig. 20 first. However, the inner diameter changes in the opposite axial direction and to a lesser extent, so that the angle α is larger.

Fig. 22 verdeutlicht eine mögliche konstruktive Überführung der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform in die in Fig. 20 gezeigte Ausführungsform mittels Spiegelung an einer radialen Ebene. Fig. 23 zeigt eine zwanzigste Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform gleicht. Jedoch weist diese Ausführungsform einen dritten axialen Abschnitt 16 auf, welcher wie der erste axiale Abschnitt 12 hohl- zylinderförmig ausgebildet ist und auch im Übrigen dem ersten axialen Abschnitt 12 gleich. Der zweite axiale Abschnitt 13 ist hier vollzylindrisch ausge- bildet und befindet sich axial zwischen den beiden hohlzylinderförmigen Abschnitten 12, 16 des Maschinenelementes. Zwischen den axialen Abschnitten 12, 13, 16 sind zwei der Übergangsbereiche 14 angeordnet. Die beiden Übergangsbereiche 14 sind gleich ausgebildet und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. FIG. 22 illustrates a possible constructive transfer of the embodiment shown in FIG. 19 into the embodiment shown in FIG. 20 by means of reflection at a radial plane. FIG. 23 shows a twentieth embodiment, which first equals the embodiment shown in FIG. However, this embodiment has a third axial section 16 which, like the first axial section 12, has a hollow-cylindrical shape and, moreover, is the same as the first axial section 12. The second axial section 13 is formed here as fully cylindrical and is located axially between the two hollow cylindrical sections 12, 16 of the machine element. Between the axial sections 12, 13, 16 two of the transition regions 14 are arranged. The two transition regions 14 are of the same design and arranged mirror-symmetrically to one another.

Fig. 24 zeigt eine einundzwanzigste Ausführungsform, welche zunächst der in Fig. 23 gezeigten Ausführungsform gleicht. Jedoch ist der mittlere axiale Abschnitt 13 ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen größeren Durchmesser als die anderen beiden hohlzylinderförmigen Abschnitte 12, 16 des Maschinenelementes auf. Entsprechend sind die Übergangsbereiche 14 umgekehrt ausgerichtet. Bezugszeichenliste 01 - Achse Fig. 24 shows a twenty-first embodiment, which is similar to the embodiment shown in Fig. 23 first. However, the central axial portion 13 is also formed as a hollow cylinder and has a larger diameter than the other two hollow cylindrical portions 12, 16 of the machine element. Accordingly, the transition regions 14 are reversed. Reference List 01 - Axis

02 - - 02 - -

03 - Ausnehmung 03 - recess

04 - Bodenfläche  04 - floor area

05- - 06- Seitenfläche 05- 06 side surface

07- - 07- -

08 - Nut 08 - groove

09 - Bodenfläche  09 - floor area

10- - 11 - Seitenfläche 10-11 side area

12 - axialer Abschnitt des Maschinenelementes 12 - axial section of the machine element

13 - axialer Abschnitt des Maschinenelementes13 - axial section of the machine element

14- Übergangsbereich 14- transitional area

15- - 16- axialer Abschnitt des Maschinenelementes  15-16 axial section of the machine element

Claims

Patentansprüche Patent claims 1 . Anordnung zum Messen einer Normalkraft und/oder eines Biegemomentes an einem sich in einer Achse (01 ) erstreckenden Maschinenelement, wel- ches einen Sensorbereich aufweist, wobei der Sensorbereich eine Permanentmagnetisierung besitzt oder die Anordnung ein Magnetisierungsmittel zur Magnetisierung des Sensorbereiches umfasst; wobei die Anordnung weiterhin mindestens einen Magnetfeldsensor umfasst, welcher zur Messung zumindest einer Komponente eines durch die Magnetisierung des Sensorbereiches sowie durch die Normalkraft und/oder durch das Biegemoment bewirkten Magnetfeldes ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorbereich durch eine Ausformung (03; 08; 14) zur Wandlung der Normalkraft oder des Biegemomentes in eine Scherkraft begrenzt ist, wobei die Ausformung (03; 08; 14) zumindest in einem Abschnitt eine Oberfläche mit einem Normalenvektor aufweist, der eine axiale Richtungskomponente und/oder eine tangentiale Richtungskomponente besitzt. 1 . Arrangement for measuring a normal force and/or a bending moment on a machine element extending in an axis (01), which has a sensor area, the sensor area having permanent magnetization or the arrangement comprising a magnetization means for magnetizing the sensor area; wherein the arrangement further comprises at least one magnetic field sensor, which is designed to measure at least one component of a magnetic field caused by the magnetization of the sensor area and by the normal force and / or by the bending moment, characterized in that the sensor area is formed by a formation (03; 08; 14) is limited for converting the normal force or the bending moment into a shear force, the formation (03; 08; 14) having, at least in one section, a surface with a normal vector which has an axial directional component and/or a tangential directional component. 2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung durch eine Ausnehmung (03; 08) gebildet ist. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the shape is formed by a recess (03; 08). 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- nehmung (03; 08) mindestens eine Seitenfläche (06; 1 1 ) aufweist, deren3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the recess (03; 08) has at least one side surface (06; 1 1), the Normalenvektor zumindest eine axiale Richtungskomponente und/oder eine tangentiale Richtungskomponente besitzt. Normal vector has at least one axial directional component and / or a tangential directional component. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (03) eine Bodenfläche (04) aufweist, welche parallel zur O- berfläche des Maschinenelementes verläuft und die projizierte Form eines Rechteckes oder eines Trapezes besitzt. 4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the recess (03) has a bottom surface (04) which runs parallel to the surface of the machine element and has the projected shape of a rectangle or a trapezoid. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (03) innerhalb eines Winkelabschnittes um die Achse (01 ) erstreckt, welcher kleiner als 180° ist. 5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that the recess (03) extends within an angular section around the axis (01), which is smaller than 180 °. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung durch eine Nut (08) in der Oberfläche des Maschinenelemen- tes gebildet ist, welche sich umlaufend um die Achse (01 ) erstreckt. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the recess is formed by a groove (08) in the surface of the machine element, which extends circumferentially around the axis (01). Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement die Form eines Zylinders oder eines Hohlzylinders aufweist. Arrangement according to one of claims 2 to 6, characterized in that the machine element has the shape of a cylinder or a hollow cylinder. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung durch einen Übergangsbereich (14) gebildet ist, in welchem sich ein Durchmesser des Maschinenelementes in Richtung der Achse (01 ) verändert. Arrangement according to claim 1, characterized in that the shape is formed by a transition region (14) in which a diameter of the machine element changes in the direction of the axis (01). Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement hohl ist, wobei sich im Übergangsbereich (14) ein Innendurchmesser und/oder ein Außendurchmesser des Maschinenelementes in Richtung der Achse (01 ) verändert. Arrangement according to claim 8, characterized in that the machine element is hollow, with an inner diameter and/or an outer diameter of the machine element changing in the direction of the axis (01) in the transition region (14). 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ubergangsbereich (14) die Form eines hohlen Kegelstumpfes aufweist. 10. Arrangement according to claim 9, characterized in that the transition region (14) has the shape of a hollow truncated cone.
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