本发明专利技术涉及一种扭矩传感器(12)，该扭矩传感器用于对引入到机动车辆的上部轴(3)中的扭矩进行测量，其中，能够围绕纵向轴线(100)旋转的上部轴(3)可以经由扭转杆(12)连接至下部轴(30)。扭矩传感器(11)具有两个相互啮合的部件，其中，第一部件(13)可以连接至上部轴(3)并且第二部件(14)可以连接至下部轴(30)。部件(13、14)具有沿纵向方向突出的表面，其中，一部件(13、14)的表面与另一部件(13、14)的相关联的表面沿纵向方向至少部分地交叠。扭矩传感器具有至少一个传感器对，其中，一个传感器对具有：传感器线圈(23)，该传感器线圈布置在一部件(13、14)的沿纵向方向突出的表面中的一个表面上，该传感器线圈可以产生高频的交变磁场；以及金属元件(22)，该金属元件布置在另一部件(13、14)的沿纵向方向突出的表面中的一个表面上。引入到上部轴(3)中的扭矩引起传感器线圈(23)与金属元件(22)之间的距离的改变，其中，扭矩传感器包括下述装置：该装置设计成对由距离的改变引起的交变磁场的频率进行测量以及根据该频率确定引入到上部轴(3)中的扭矩。根据该频率确定引入到上部轴(3)中的扭矩。根据该频率确定引入到上部轴(3)中的扭矩。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有感应地联接、相互啮合的部件的扭矩传感器
[0001]本专利技术涉及具有权利要求1的前序部分的特征的扭矩传感器、特别是用于机动车辆的机电式辅助动力转向系统的扭矩传感器。
[0002]扭矩传感器通常具有旋转角度传感器。此处，可以相对于彼此旋转一定限制范围的两个轴部分经由扭转弹簧弹性地联接至彼此。当一个轴部分相对于另一个轴部分通过由车辆的驾驶员施加的扭矩转动时，旋转的相对角度与引入的扭矩大致成比例。为了精确地确定扭矩，能够准确地测量旋转的角度是重要的。
[0003]通常，轴部分相对于彼此的转动通过对轴部分相对于固定的传感器壳体的旋转角度进行测量来确定。轴部分与壳体之间存在很大的机械运动并且最终限制了传感器的准确性。通常使用基于磁通量的传感器，该传感器对这种错位不太敏感，而且也不太准确。
[0004]从现有技术、例如从公开文献DE 29 51 148 A1和DE 10 2009 021 191 A1，已知使用了用于旋转角度和/或扭矩的非接触式检测的感应角度传感器，该感应角度传感器具有高精确性。
[0005]本专利技术的目的是提出一种扭矩传感器，该扭矩传感器具有提高的精确性并且使存在的磁场干扰对扭矩值的确定的影响减少。
[0006]该目的通过具有权利要求1的特征的扭矩传感器来实现。有利的扩展方案由从属权利要求得出。
[0007]因此，提供了一种用于对引入到机动车辆的上部轴中的扭矩进行测量的扭矩传感器，其中，能够围绕纵向轴线旋转的上部轴经由扭转杆连接至下部轴。扭矩传感器具有沿纵向轴线的纵向方向相互啮合的两个部件，其中，第一部件可以连接至上部轴并且第二部件可以连接至下部轴，并且其中，部件具有沿纵向方向突出的表面，其中，一个部件的表面与另一部件的相关联的表面沿纵向方向至少部分地交叠，并且其中，扭矩传感器具有至少一个传感器对，其中，传感器对具有传感器线圈和金属元件，该传感器线圈布置在部件的沿纵向方向突出的表面中的一个表面上，该传感器线圈可以产生高频的交变磁场，该金属元件布置在另一部件的沿纵向方向突出的表面中的一个表面上，并且其中，引入到上部轴中的扭矩引起传感器线圈与金属元件之间的距离的变化，其中，扭矩传感器包括下述装置：该装置设置成对由距离的变化引起的交变磁场的频率变化进行测量并且根据该频率变化来确定引入到上部杆中的扭矩。优选地，设置两对传感器。因此，感应扭矩传感器具有对杂散场以及机械公差的测量降低的敏感性。为了增加冗余度，可以设置多于两对的传感器。
[0008]优选地，两个部件中的每个部件具有至少两个表面，其中，传感器线圈布置在第一表面上并且金属元件布置在第二表面上，并且其中，传感器线圈和金属元件远离彼此指向。然而，还可以设置的是，部件中的一个部件承载仅传感器线圈并且另一部件承载仅金属元件，使得仅具有传感器线圈的部件需要电力供给。由于每个部件存在至少两个表面，也可以确定扭矩的方向，因为一个传感器对的元件之间的距离减小同时另一传感器对的元件之间的距离增加，并且一个传感器对的元件之间的距离增加同时另一传感器对的元件之间的距离减小。
[0009]为了使信号足够强，有利的是，一个部件的传感器线圈与另一部件的金属元件相
对于彼此定向并且位于距彼此接近的距离处。
[0010]优选地，部件同心地围绕相应的轴并且呈大致筒形设计。
[0011]在一个实施方式中，部件具有圆形基板，至少一个突出部从该圆形基板突出，所述至少一个突出部在扇形区的上方延伸并且所述至少一个突出部在沿纵向方向并且沿着半径延伸的侧向端面上形成了所述表面。优选地，所述表面是平坦的。
[0012]每个部件优选地设置两个突出部，这两个突出部以相同的方式设计并且沿着周向、对称地围绕纵向轴线布置在基板的共同侧部上。
[0013]有利地，两个部件是相同的设计。
[0014]频率测量所需的电子装置优选地布置在线圈支承部件的基板的表面上。
[0015]由于部件随着轴旋转，因此传感器对的电力供给和测量信号的传输优选地以无线的方式进行。有利的是，在线圈承载部件的基板的表面上或端面上布置WPT(无线动力传递)线圈，该WPT线圈设置成从与传感器壳体连接的初级线圈感应地接收电能。
[0016]优选地，信号联接线圈布置在线圈承载部件的基板的周向表面上，该线圈设置成将传感器对的数字输出信号传输至与固定的传感器壳体附接的次级线圈。
[0017]此外，提供了一种用于机动车辆的机电式动力转向系统，该机电式动力转向系统包括：上部轴和下部轴，该上部轴连接至方向盘，该下部轴经由扭转杆连接至上部轴；前面所描述的扭矩传感器；以及电动马达，该电动马达用以根据通过扭矩传感器测量的扭矩而支持由驾驶员引入到方向盘中的转向运动。
[0018]下面根据附图对本专利技术的优选的实施方式进行更详细地说明。相同的或功能相同的部件在附图中被提供有相同的附图标记。在附图中：
[0019]图1：示出了机电式动力转向系统的示意图，
[0020]图2：示出了穿过扭矩传感器的纵向截面，
[0021]图3：示出了扭矩传感器的两个部件的空间视图，
[0022]图4：示出了穿过在一个侧部上布置有电子装置的扭矩传感器的纵向截面，
[0023]图5：示出了穿过在同心地布置有WPT线圈的一个侧部上布置有电子装置的扭矩传感器的纵向截面。
[0024]在图1中，示意性地描绘了具有方向盘2的机电式机动车辆动力转向系统1，方向盘2在旋转方面固定地联接至上部轴3。借助于方向盘2，驾驶员将对应的扭矩引入到上部轴3中作为转向指令。然后扭矩经由上部轴3和下部轴30传递至转向小齿轮4。小齿轮4以已知的方式与齿条50的齿形部段50啮合。转向小齿轮4与齿条5一起形成转向传动机构。齿条5在其自由端部处经由未示出的球窝接头连接至拉杆6。拉杆6自身经由转向节以已知的方式连接至机动车辆的转向轮7。方向盘2的旋转经由转向轴3、30和小齿轮4的连接而导致齿条5的纵向移位，并且因此导致转向轮7的转动。转向轮7经历来自道路70的抵抗转向运动的反作用。为了使车轮7转动，因此需要力，该力需要在方向盘2上的对应扭矩。伺服单元9的电动马达8被设置成用于在该转向运动中辅助驾驶员。伺服单元9可以作为辅助动力支持装置9、10、11而被联接至转向轴3、转向小齿轮4或齿条5。相应的辅助动力支持装置9、10、11将辅助扭矩引入到转向轴3、转向小齿轮4和/或齿条5中，这在转向工作中支持驾驶员。在图1中示出的三个不同的辅助动力支持装置9、10、11示出了对于它们的布置而言的替代性位置。通常，所示出的位置中的仅一个位置由辅助动力支持装置占据。伺服单元可以作为叠加转向装置布
置在转向柱上或作为辅助动力支持装置布置在小齿轮4或齿条5上。
[0025]图2和图3示出了图1中所示的机电式机动车辆动力转向系统的扭矩传感器12，该扭矩传感器12具有相互啮合的两个筒形部件13、14。上部轴3经由扭转杆15连接至下部轴30。第一部件13在扭转方面固定地连接至上部轴3并且第二部件14在扭转方面固定地联接至下部轴3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种扭矩传感器(12)，所述扭矩传感器(12)用于对引入到机动车辆的上部轴(3)中的扭矩进行测量，其中，能够围绕纵向轴线(100)旋转的所述上部轴(3)能够经由扭转杆(12)连接至下部轴(30)，其特征在于，所述扭矩传感器(11)具有沿所述纵向轴线(100)的纵向方向相互啮合的两个部件，其中，第一部件(13)能够连接至所述上部轴(3)并且第二部件(14)能够连接至所述下部轴(30)，并且其中，所述部件(13、14)具有沿所述纵向方向突出的表面，其中，一个部件(13、14)的表面与另一部件(13、14)的相关联表面在所述纵向方向上至少部分地交叠，并且其中，所述扭矩传感器具有至少一个传感器对，其中，传感器对具有传感器线圈(23)和金属元件(22)，所述传感器线圈(23)能够产生高频的交变磁场，所述传感器线圈(23)布置在一个部件(13、14)的沿所述纵向方向突出的所述表面中的一个表面上，所述金属元件(22)布置在另一个部件(13、14)的沿所述纵向方向突出的所述表面中的一个表面上，并且其中，引入到所述上部轴(3)中的扭矩引起所述传感器线圈(23)与所述金属元件(22)之间的距离的变化，其中，所述扭矩传感器包括下述装置：所述装置设计成对由距离的所述变化引起的所述交变磁场的频率变化进行测量并且根据所述频率变化来确定引入到所述上部轴(3)中的所述扭矩。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，两个所述部件(13、14)中的每个部件具有至少两个表面，其中，传感器线圈(23)布置在第一表面上并且金属元件(22)布置在第二表面上，并且其中，所述传感线圈(23)和所述金属元件(22)远离彼此指向。3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，一个部件(13、14)的所述传感器线圈(23)和另一部件(13、14)的所述金属元件(22)以及一个部件(13、14)的所述金属元件(22)和另一部件(13、14)的所述传感器线圈(23)朝向彼此定向并且位于距彼此接近的距离处。4.根据前述权利要求中的任一项所述的扭矩传感器，其特征在于，所述部件(13、14)同心地围绕相应的所述轴(...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐尔坦，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：
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