[發明專利]轉向系統中扭矩測量用的傳感裝置

有效

• 申請號: 200980147168.2
• 申請日: 2009-11-19
• 公開（公告）號: CN102224402A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: W·阿貝勒
• 申請（專利權）人: ZF操作系統有限公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 俞海舟

技術領域

本發明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的用于車輛轉向系統中的扭矩測量的傳感裝置。

背景技術

在DE?101?27?169?B4中介紹了一種用于車輛的轉向系統，它配有一個電伺服電動機以用于轉向力支持。為了確定支持扭矩的大小，就必須要知道實時作用于轉向擺臂軸的扭矩，此扭矩可利用一種傳感裝置測定。

作為用于扭矩測量的傳感裝置，通常在轉向系統中使用磁基的系統，該磁基系統包含以不能相對旋轉的方式設置在軸上的磁體及包含磁場傳感器，該磁場傳感器是固定在外殼上的或不能相對旋轉地與軸的第二部分相連，并且在相對旋轉的情況下可以探測出磁場變化。作為傳感器，例如可使用霍爾傳感器或MR傳感器。在軸一側使用具有多極的磁環，這些磁環要么直接地要么經過一個支承環而支撐在軸上，其中該傳感器通常以徑向距離被定位在磁體外部。

現今的趨勢是在轉向系統中采用具有不斷增大剛性的軸，不過這樣一來針對扭矩測量而言就出現了這樣的問題：在給定的扭矩的情況下，軸會產生一種較小的扭轉，從而使得被磁場傳感器所探測的磁場變化也是較小的。于是由該傳感器提供的信號相應地是比較不準確的。

發明內容

本發明的任務是采取簡單的結構性措施。如此地發展一種傳感裝置用于車輛轉向系統中的扭矩測量，使得在設計結構緊湊的條件下產生盡可能準確的扭矩信號。

根據本發明，上述任務是利用權利要求1中所述特征加以解決的。各從屬權利要求提出一些有利的發展。

本發明提出的傳感裝置用于車輛轉向系統中的扭矩測量，特別用測定經過方向盤由駕駛者所預定的手動轉向力矩。轉向系統最好配置一個電動驅動電動機以用于伺服支持，其中原則上也可考慮使用一種液動或電動液動的伺服支持。

傳感裝置包含以不能相對旋轉的方式設置在轉向系統的一個軸上的磁體及包含磁場傳感器，該磁場傳感器針對磁體要么設置在軸的第二部段上(承載著磁體的那個軸部段相對于該第二部段實施一個相對旋轉運動)，要么在外殼固定地加以定位。在此，該磁體由一個磁體支架支承著，該磁體支架與軸相連。在磁體和磁場傳感器之間的相對旋轉運動過程中，可以經過傳感器探測出由磁體發出的磁場的變化，其中，磁場的這種變化就是相對旋轉的尺度，從而也是起作用的扭矩的尺度。

根據本發明設定：承載著磁體的磁體支座具有一個相對于軸以徑向距離布置的容納部位；磁體設置在該容納部位的面向軸的內側上。這一點相對于現有技術的實施形式而言，意味著在磁體相對于軸或磁體支座的設置方面的背棄。根據本發明提出的實施形式，磁體處在磁體支座的容納部位的內側上，并面向軸；相反地，按現有技術的實施形式，磁體設置在磁體支座的外側上，并沿徑向朝外指向。與現有技術相比，根據本發明的新式布置具有以下優點：雖然總體結構是緊湊的，但磁體離軸仍有較大的徑向距離，從而使軸的角度變化可以在磁體的一個比較大的行程中反映出來，相應地也可確定磁場的一個相當關鍵的變化，這一點對測量信號的質量起著正面作用。

同時由于根據本發明的一個優選的實施形式，磁場傳感器與軸的旋轉軸線的徑向距離最大僅僅具有如磁體與軸的旋轉軸線的徑向距離，所以也可沿徑向達到一種緊湊結構的實施形式。在此，磁場傳感器要么沿徑向處于在軸外側和磁體之間的中間區域內，從而使傳感器沿徑向朝外受到磁體的遮蔽，該磁場傳感器要么離磁體的軸向端側有一定軸向距離。在這兩種情況下，磁場傳感器都處在由磁體外側所決定的半徑之內。將磁場傳感器設置在軸外側和磁體之間，具有如下優點：沿軸向也可達到一種很緊湊的實施形式，這是因為該傳感器原則上不須沿軸向超出于磁體。

由于實現了最佳配置，所以在相同的結構體積大小的情況下能夠達到50％量值范圍內的信號改善。反過來說，也可以在相同信號質量的情況下達到明顯減小結構體積的目的。

根據一個有利的實施形式，磁體是設計呈扇形的()，特別是按矩形或者作為弧形體加以設計，這樣就不再需要環形磁體了。不過，配置一個環形的磁體仍是有利的。

磁體支座最好利用一個環被套裝在軸上，并與該軸相連，例如壓緊在其上。可以有利的是，設置一個金屬套，該金屬套與磁體支座相連，磁體支座經過該金屬套而與軸相連。根據本發明的另一個有利的實施形式，磁體支座是塑料注塑成型件，在此在采用磁體套的情況下，該磁體套可以被磁體支座的材料加以壓力注塑包封。磁體支座可選地可以經過金屬套按壓制方式或壓制連接方式而與軸相連。從原則上說，也可采用粘接方法或者采用經過機械固定方式的連接方法。