用于检测扭矩的传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测施加在扭转元件(10)上并围绕旋转轴线(8)作用的扭矩(13)的传感器(9)，该传感器包括：发射器元件(16)，该发射器元件能够相对于扭转元件(10)的第一轴向端以固定的方式安装并且被设计成输出能够围绕旋转轴线(8)在周向方向(24)上变化的发射场(17)，传感器芯片(18)，该传感器芯片能够相对于扭转元件(10)的与第一轴向端相对的第二端以固定方式安装，并且被设计成输出测量信号(20)，该量信号取决于到达所述传感器芯片(18)的发射场(17)，以及评估设备(21)，该评估设备被设计成基于所述测量信号(20)输出取决于扭矩(13)的传感器信号(19)，其中传感器芯片(18)被布置在距发射器元件(16)的轴向距离处、径向重叠发射器元件(16)。重叠发射器元件(16)。重叠发射器元件(16)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测扭矩的传感器


[0001]本专利技术涉及一种用于检测施加在扭转元件上并围绕旋转轴线作用的扭矩的传感器以及一种具有该传感器的车辆。

技术介绍

[0002]从EP1167936A2中已知一种用于检测施加在扭转元件上并围绕旋转轴线作用的扭矩的传感器，该传感器包括发射器元件，该发射器元件可以相对于扭转元件的第一轴向端部以固定的方式安装，并且被设计成输出能够围绕旋转轴线在周向方向上变化的发射场；传感器芯片，该传感器芯片可以相对于扭转元件的与第一轴向端相对的第二端以固定方式安装，并且被设计成输出取决于到达传感器芯片的发射场的测量信号；以及评估设备，该评估设备被设计成基于测量信号输出取决于扭矩的传感器信号。在传感器中，发射器元件和传感器芯片轴向布置在相同的高度处并且径向间隔开。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是改进已知的传感器。
[0004]该任务通过独立权利要求的特性来完成。优选实施例是从属权利要求的主题。
[0005]根据本专利技术的一方面，一种用于检测施加在扭转元件上并围绕旋转轴线作用的扭矩的传感器包括：发射器元件，该发射器元件可以相对于扭转元件的第一轴向端部以固定的方式安装，并且被设计成输出能够围绕旋转轴线在周向方向上变化的发射场；传感器芯片，该传感器芯片可以相对于扭转元件的与第一轴向端相对的第二端以固定方式安装，并且被设计成输出取决于到达传感器芯片的发射场的测量信号；以及评估设备，该评估设备被设计成基于测量信号输出取决于扭矩的传感器信号。传感器芯片被布置在距发射器元件轴向距离处、径向重叠发射器元件。这意味着，在根据本专利技术的传感器中，发射器元件和传感器芯片轴向布置在相同的高度处并且径向间隔开。
[0006]特定的传感器基于这样的思想，即用于检测扭矩的扭转元件被设计成是弹性的。由于弹性，扭转元件可以利用扭矩绕旋转轴扭转，其中发射器元件与传感器芯片在周向方向上的相对位置取决于扭矩。因为发射场在围绕旋转轴线的周向方向上也是可变的，因此输出的测量信号取决于扭矩。然而，在使用期间不仅扭矩作用在扭转元件上，而且由于机械间隙剪切力也作用在扭转元件上，这导致发射器元件和传感器芯片之间的相对径向未对准，并改变到达传感器芯片的发射场。这种变化导致测量信号方面的变化，并且因此导致扭矩的错误检测。
[0007]为了避免这种误差，因此建议利用特定的传感器将传感器芯片定位成不是径向于发射器元件，而是轴向于发射器元件。这降低了传感器对前面提及的剪切力的灵敏度，并且因此降低了扭矩检测方面的误差。
[0008]在特定传感器的实施例中，发射器元件是发射磁场作为发射场的磁体，其中传感器芯片被设计成作为到达传感器芯片的磁场的函数来输出测量信号。在没有外部能量供应
的应用中，磁场可以主要利用呈永磁体的形式的磁体生成，使得这种形式的发射场可以以可靠、节能和节省空间的方式实施。
[0009]在特定传感器的特定实施例中，磁体被设计成具有直线形状，并且与旋转轴线相切地进行布置。这种磁体可以更经济地获得，因为例如它们的形状使它们更容易堆叠以便进行运输。
[0010]在特定传感器的另外的实施例中，当扭矩为零时，相对于旋转轴线的垂直足点居中布置在磁体上。以这样的方式，在正旋转方向上旋转扭转元件的正扭矩和在负旋转方向上旋转扭转元件的负扭矩可以利用磁体在相等幅度的值的范围内进行检测。
[0011]在特定传感器的特别优选的实施例中，磁体的直线形状是条形磁体的形状，该条形磁体由于其标准形状在经济上特别划算。
[0012]在特定传感器的另一实施例中，传感器芯片相对于条形磁体可移动地布置在围绕旋转轴线引导的圆形路径上，从轴向观看，该圆形路径与条形磁体的端部边缘相交、具有与条形磁体的指向旋转轴线的边缘的相交距离，该相交距离为端部边缘的距离的5％和45％之间，优选地在15％和35％之间，特别优选地在20％和30％之间。
[0013]在特定传感器的另一实施例中，在覆盖条形磁体的区域中轴向观看，从条形磁体的指向旋转轴线的边缘的角度来看，圆形路径具有极点，该极点与条形磁体的指向旋转轴线的边缘间隔开极点距离，该极点距离为条形磁体的指向朝向旋转轴线的边缘和条形磁体的指向背离旋转轴线的边缘之间的距离的5％和45％之间、优选地15％和35％之间、特别优选地在20％和30％之间。
[0014]在特定传感器的附加实施例中，从条形磁体的角度来看，传感器芯片在圆形路径上的移动被限制在两个移动限制点之间，移动限制点中的每一个具有与条形磁体的面侧边缘的面侧距离，该面侧距离为面侧边缘的距离的5％和45％之间、优选地在15％和35％之间、特别优选地在20％和30％之间。
[0015]在特定传感器的又一实施例中，条形磁体的区域中的圆形路径相对于穿过垂直足点和旋转轴线的直线对称。
[0016]根据本专利技术的另一方面，一种车辆包括：底盘，该底盘可在行驶方向上移动；两个前轮，该两个前轮从行驶方向上观看在前部支撑底盘；两个后轮，该两个后轮从行驶方向上观看在后部支撑底盘；方向盘，该方向盘用于围绕旋转轴线旋转转向轴用于使前轮转动；所述传感器中的一个，用于检测利用方向盘施加在转向轴上的扭矩；以及电机，该电机用于根据所检测的扭矩调节前轮的转动。
附图说明
[0017]结合以下实施例描述，本专利技术的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式将变得更加清楚，这些实施例将结合附图更详细地进行解释，在附图中：
[0018]图1是具有转向系统的车辆的示意性透视图；
[0019]图2是用于来自图1的转向系统的扭矩传感器的第一变体的示意图；
[0020]图3是用于来自图1的转向系统的扭矩传感器的第二变体的示意图；
[0021]图4是从不同角度看的来自图3的扭矩传感器；
[0022]图5是用于来自图1的转向系统的扭矩传感器的第三变体的示意图；以及
[0023]图6是根据图5的扭矩传感器的第三变体的实施例的示意图；以及
[0024]在附图中，相同的技术元件被提供有相同的附图标记，并且仅被描述一次。这些图纯粹是示意性的，并且特别地不反映实际的几何比例。
具体实施例
[0025]参考图1，图1是包括转向系统2的车辆1的示意性透视图。
[0026]在本实施例中，车辆1包括由两个前轮3和两个后轮4支撑的底盘5。前轮3可以由转向系统2转动，使得车辆1可以在弯道中行驶。
[0027]转向系统2包括安装在第一转向轴7上的方向盘6，该第一转向轴7又安装成以便能够旋转旋转轴8。第一转向轴7被引导到扭矩传感器9中，并在那里以未进一步指定的方式连接到扭转元件10。第二转向轴11在旋转轴8上与第一转向轴7相对的侧部上连接到所述扭转元件10，该第二转向轴11又终止于转向齿轮12。如果利用呈转向扭矩13的形式的扭矩转动方向盘6，转向扭矩13相应地通过转向轴7、11传递到转向机构12，该转向机构作为响应使前轮3转向从而以车轮角度14在弯道中行驶。
[0028]转向过程由辅助电机15支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器(9)，用于检测施加在扭转元件(10)上并围绕旋转轴线(8)作用的扭矩(13)，包括：发射器元件(16)，所述发射器元件能够相对于所述扭转元件(10)的第一轴向端以固定的方式安装并且被设计成输出能够围绕所述旋转轴线(8)在周向方向(24)上变化的发射场(17)；传感器芯片(18)，所述传感器芯片能够相对于所述扭转元件(10)的与所述第一轴向端相对的第二端以固定方式安装，并且被设计成输出测量信号(20)，所述测量信号取决于到达所述传感器芯片(18)的发射场(17)；以及评估设备(21)，所述评估设备被设计成基于所述测量信号(20)输出取决于所述扭矩(13)的传感器信号(19)；其中，所述传感器芯片(18)轴向间隔且径向地布置在所述发射器元件(16)内，但是偏心于所述旋转轴线。2.根据权利要求1所述的传感器(9)，其中所述发射器元件(16)是发射磁场作为所述发射场(17)的磁体，其中所述传感器芯片(18)被设计成输出作为到达所述传感器芯片(18)的磁场(17)的函数的所述测量信号(20)。3.根据权利要求2所述的传感器(9)，其中所述磁体(16)被形成有直线形状或被形成有圆形形状，并且延伸到所述旋转轴线(8)或与所述转轴线(8)相切地布置。4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述磁体(16)的直线形状是条形磁体的形状、或者所述磁体(16)的圆形形状是圆形段的形状，所述直线形状和所述圆形形状各自具有矩形横截面。5.根据权利要求4所述的传感器，其中所述传感器芯片(18)相对于所述条形磁体(18)可移动地布置在围绕所述旋转轴线(8)引导的圆形路径(44)上，从轴向观看，所述圆形路径与所述条形磁体(16)的端部边缘(38，39)相交、具有与所述条形磁体(16)的指向朝向所述旋转轴线(8)的边缘(41)的相交距离(46)，所述相交距离为所述端部边缘(41，42)的距离的5％和45％之间，优选地在15％和35％之间，特别优选地在20％和30％之间。6.根据权利要求5所述的传感器(9)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：波恩斯公司，
类型：发明
国别省市：