用于机动车辆的扭矩传感器设备、包含这种扭矩传感器设备的电动转向系统以及机动车辆技术方案

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆(33)的扭矩传感器设备(1)，用于检测机动车辆(33)的轴(34)上的扭矩，该扭矩传感器设备包括：用于布置在轴(34)的第一轴元件(36)上的定子(2)。定子(2)具有带有相应的边缘区域(5、6)的两个环形定子元件(3、4)，相应的边缘区域关于扭矩传感器设备(1)的纵向轴线(L)径向向外引导并且彼此轴向相对地定位以形成中间空间(Z)。扭矩传感器设备还包含：由定子(2)围绕的环形磁体(10)，用于布置在轴(34)的第二轴元件(37)上；磁场传感器装置(9)，该磁场传感器装置布置在中间空间(Z)中并且具有用于检测磁通量的至少一个磁场传感器(11)并具有用于将磁通量从相应的定子元件(3、4)引导到磁场传感器(11)的至少两个通量引导元件(12、13)。通量引导元件(12、13)在中间空间(Z)中形成，以沿着轴向方向(Fa)取向，并具有沿轴向方向(Fa)的杆状设计。本发明专利技术还涉及一种电动转向系统(35)，并且还涉及一种包括电动转向系统(35)的机动车辆(33)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机动车辆的扭矩传感器设备、包含这种扭矩传感器设备的电动转向系统以及机动车辆
本专利技术涉及一种用于检测机动车辆的轴上的扭矩的用于机动车辆的扭矩传感器设备，其：包括用于布置在轴的第一轴元件上的定子，其中定子具有带有相应的边缘区域的两个环形定子元件，相应的边缘区域关于扭矩传感器设备的纵向轴线径向向外引导并且彼此轴向相对地定位以形成中间空间；包括由定子围绕的环形磁体，用于布置在轴的第二轴元件上；包括磁场传感器装置，该磁场传感器装置布置在中间空间中并且具有用于检测磁通量的至少一个磁场传感器并具有用于将磁通量从相应的定子元件引导到磁场传感器的至少两个通量引导元件。本专利技术还涉及一种包括扭矩传感器设备的电动转向系统，并且还涉及一种包括电动转向系统的机动车辆。
技术介绍
扭矩传感器设备从现有技术中已知并且用于检测施加到机动车辆的轴的扭矩。这种扭矩传感器装置例如可以用在机动车辆的电动转向系统中并且用于测量机动车辆的转向轴上的扭矩。检测到的扭矩可以作为转向命令提供给转向系统的控制装置。为了检测扭矩，扭矩传感器设备可以具有环磁体和围绕环磁体的环形定子，其中定子布置在轴的第一轴元件上，环磁体布置在轴的第二轴元件上。在这种情况下，轴元件在轴向方向上彼此相对地定位并且通过扭杆或扭杆弹簧彼此连接。由于向转向轴施加扭矩，定子和环磁体围绕扭矩传感器设备的纵向轴线相对于彼此旋转，该纵向轴线沿着转向轴取向。由于环磁体相对于定子的相对旋转并因此取决于扭矩而改变的磁通量经由定子传导到两个通量引导元件，该定子通常由在轴向方向上定位为彼此相对的两个分离的定子元件构成。通量引导元件将磁通量传递给磁场传感器，例如霍尔传感器，其测量磁通量。在这种情况下，磁场传感器位于两个通量引导元件之间。根据DE102012024382A1，扭矩传感器设备的通量引导件具有板状设计，使得所述通量引导件在径向方向上突出超过定子元件的边缘区域，并因此具有特别高的空间需求。结果，扭矩传感器设备的紧凑结构是不可行的。DE102008015274A1描述了由磁场传感器和通量引导元件构成的传感器组件布置在定子元件的两个径向外部的轴向间隔开的边缘区域之间的中间空间中，其中通量引导件大体相对于定子元件平行延伸。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于扭矩传感器设备的通量引导元件，该通量引导元件制造特别简单并且能够以特别节省空间的方式布置在扭矩传感器设备上，并且因此允许扭矩传感器设备的特别紧凑的结构。根据本专利技术，该目的通过根据独立权利要求所述的扭矩传感器设备、电动转向系统以及机动车辆来实现。本专利技术的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题。根据本专利技术的用于机动车辆的扭矩传感器设备用于检测机动车辆的轴上的扭矩。扭矩传感器设备包括：用于布置在轴的第一轴元件上的定子，其中，定子具有带有相应的边缘区域的两个环形定子元件，所述边缘区域相对于扭矩传感器设备的纵向轴线径向向外引导并且彼此轴向相对地定位以便形成中间空间；以及由定子围绕的环形磁体，用于布置在轴的第二轴元件上。扭矩传感器设备还包括磁场传感器装置，该磁场传感器装置布置在中间空间中并且具有用于检测磁通量的至少一个磁场传感器并且具有用于将磁通量从相应定子元件引导到磁场传感器的至少两个通量引导元件。在这种情况下，通量引导元件在中间空间中在轴向方向上取向并且沿轴向方向具有棒状设计。扭矩传感器设备用于检测机动车辆的轴上的扭矩，该轴例如可以设计为机动车辆的电动转向系统的转向轴。转向轴具有两个轴向相对的轴元件，它们通过扭杆弹簧或扭杆相互连接，其中定子连接到第一轴元件，环形磁体或环磁体连接到第二轴元件。因此，定子可以与第一轴元件一起旋转，并且环磁体可以与第二轴元件一起旋转。定子或定子芯例如由软磁材料形成，并设计成将磁通量从磁体引导到通量引导件。定子包括两个定子元件或定子部件，它们彼此轴向相对定位，并且特别是具有同样或相同的设计。在这种情况下，每个定子元件可以具有大量的齿元件，例如在每种情况下具有八个齿元件，这些齿元件在围绕纵向轴线延伸的旋转方向上彼此间隔地布置并沿轴向方向延伸。因此，齿元件围绕扭矩传感器设备的纵向轴线或旋转轴线以环形方式布置并且特别地相对于纵向轴线平行地延伸。在这种情况下，一个定子元件的齿元件在相应的另一个相对的定子元件的方向上延伸。在这种情况下，两个彼此轴向相对定位的定子元件的齿元件布置成彼此啮合。这意味着在每种情况下，第一定子元件中的一个齿元件布置在第二定子元件的两个齿元件之间。边缘区域径向向外引导，使得其邻接定子元件的齿元件，使得两个定子元件的边缘区域彼此轴向相对地定位，以便形成中间空间或气隙。因此，边缘区域以凸缘状的方式布置在齿元件上。在这种情况下，中间空间的尺寸或体积取决于边缘区域之间的距离以及边缘区域的径向宽度。从纵向轴线看，扭矩传感器设备的环形磁体或环磁体位于定子内，也就是说被定子围绕。在这种情况下，环磁体轴向地定位于两个定子元件之间，其中定子元件的彼此啮合的齿元件围绕环形磁体。因此，环磁体在径向方向上与定子相对地定位，特别地以便形成气隙。环磁体尤其具有沿旋转方向交替的大量磁化极，其中多个极对应于定子的齿元件的总数。举例来说，如果定子元件各自具有例如八个极，则环磁体具有十六个交替磁化的极。环磁体和定子可以围绕扭矩传感器设备的纵向轴线相对于彼此旋转。磁场传感器装置布置在中间空间中。磁场传感器装置包括至少一个磁场传感器，例如霍尔传感器，其测量由定子和环磁体之间的相对旋转产生的磁通量的变化。为了收集定子元件处的磁通量并将其以集中的方式传递到至少一个磁场传感器，磁场传感器装置具有完全布置在中间空间中的至少两个通量引导元件。因此，线状通量引导元件在径向方向上定位在定子元件的边缘区域的外圆周下方，该外圆周沿旋转方向延伸。换句话说，纵向轴线和通量引导元件之间的距离小于定子的外直径。在这种情况下，通量引导元件布置在中间空间中，距离边缘区域的内侧一距离，该内侧面向中间空间，并且通量引导元件连接到所述至少一个磁场传感器。特别地，杆状通量引导元件的相应基部表面布置在中间空间内，距定子元件的相应边缘区域的内侧一距离并且与内侧完全重叠。杆状通量引导元件的顶部表面布置在磁场传感器上。因此，磁场传感器沿轴向方向布置在两个通量引导元件之间。在这种情况下，通量引导元件不接触定子元件，从而保护所述至少一个磁场传感器免于定子元件的机械接触。因此，由于间隔开的布置，所述至少一个磁场传感器以及通量引导元件，即磁场传感器装置，特别地相对于定子静止地布置。在这种情况下，杆状或线状的通量引导元件在轴向方向上基本上平行于扭矩传感器设备的纵向轴线延伸，使得杆状通量引导元件的基部表面和顶部表面特别地彼此对齐地布置。在这种情况下，通量引导元件特别设计成不沿轴向方向翘曲并且从相应的定子元件以直线延伸到磁场传感器。特别地，通量引导元件在轴向方向上的范围大于在径向方向上的范围。换句话说，通量引导元件的长度大于通量引导元件的直径。因此，通量引导元件在径向方向上具有特别小的范围并且可以以特别节省空间的方式布置在中间空间中，使得磁场传感器装置可以以特别紧凑的方式构造。扭矩传感器设备可以另外具有例如旋转角度传感器装置，通过该旋转角度传感器装置可以另外检测轴的旋转角度。旋转角度传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机动车辆(33)的扭矩传感器设备(1)，用于检测所述机动车辆(33)的轴(34)上的扭矩，该扭矩传感器设备包括：用于布置在所述轴(34)的第一轴元件(36)上的定子(2)，其中所述定子(2)具有带有相应的边缘区域(5、6)的两个环形定子元件(3、4)，相应的边缘区域关于所述扭矩传感器设备(1)的纵向轴线(L)径向向外引导并且彼此轴向相对地定位以形成中间空间(Z)；该扭矩传感器设备包括由所述定子(2)围绕的环形磁体(10)，用于布置在所述轴(34)的第二轴元件(37)上；以及包括磁场传感器装置(9)，该磁场传感器装置布置在所述中间空间(Z)中并且具有用于检测磁通量的至少一个磁场传感器(11)并具有用于将所述磁通量从相应的定子元件(3、4)引导到所述磁场传感器(11)的至少两个通量引导元件(12、13)，其特征在于，所述通量引导元件(12、13)在所述中间空间(Z)中沿着轴向方向(Fa)取向并具有沿所述轴向方向(Fa)的杆状设计。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.08 DE 102016100236.41.一种用于机动车辆(33)的扭矩传感器设备(1)，用于检测所述机动车辆(33)的轴(34)上的扭矩，该扭矩传感器设备包括：用于布置在所述轴(34)的第一轴元件(36)上的定子(2)，其中所述定子(2)具有带有相应的边缘区域(5、6)的两个环形定子元件(3、4)，相应的边缘区域关于所述扭矩传感器设备(1)的纵向轴线(L)径向向外引导并且彼此轴向相对地定位以形成中间空间(Z)；该扭矩传感器设备包括由所述定子(2)围绕的环形磁体(10)，用于布置在所述轴(34)的第二轴元件(37)上；以及包括磁场传感器装置(9)，该磁场传感器装置布置在所述中间空间(Z)中并且具有用于检测磁通量的至少一个磁场传感器(11)并具有用于将所述磁通量从相应的定子元件(3、4)引导到所述磁场传感器(11)的至少两个通量引导元件(12、13)，其特征在于，所述通量引导元件(12、13)在所述中间空间(Z)中沿着轴向方向(Fa)取向并具有沿所述轴向方向(Fa)的杆状设计。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器设备(1)，其特征在于，杆状通量引导元件(12、13)具有圆柱形设计。3.根据权利要求1所述的扭矩传感器设备(1)，其特征在于，杆状通量引导元件(12、13)具有立方形设计。4.根据权利要求1所述的扭矩传感器设备(1)，其特征在于，杆状通量引导元件(12、13)具有截头圆锥形设计。5.根据权利要求1所述的扭矩传感器设备(1)，其特征在于，杆状通量引导元件(12、13)具有截头棱锥形设计。6.根据前述权利要求中的一项所述的扭矩传感器设备(1)，其特征在于，所述磁场传感器装置(9)具有至少两个板状表面积增加元件(25)，每个板状表面积增加元件具有比所述通量引导元件(12、13)的基部表面(14、16)更大的表面(26a)，所述基部表面面向边缘区域(5、6)，其中每个通量引导元件(12、13)连接到所述表面积增加元件(25)中的一个，并且其中在每种情况下，一个表面积增加元件(25)设计成与所述定子元件(3、4)的相应边缘区域(5、6)的内侧(15、17)相距一距离并且与所述定子元件的相应边缘区域的内侧完全重叠，该内侧面向所述中间空间(Z)。7.根据权利要求6所述的扭矩传感器设备(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：D拉丘伊，E弗罗利希，P特梅泽，J汤姆，R舍佩，
申请(专利权)人：法雷奥开关和传感器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE