[發明專利]電感式轉向扭矩和角度傳感器

在審

• 申請號: 201680081245.9
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108602531A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 邵靈敏;楊君;瑞安·W·艾略特
• 申請（專利權）人: KSRIP控股有限責任公司
• 主分類號: B62D6/10
• 分類號: B62D6/10;G01L5/22
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 官建紅

一種用于轉向機構的扭矩傳感器，具有通過扭桿連接到輸出軸的輸入軸。第一耦合器連接到輸入軸，而第二耦合器連接到輸出軸。每個具有多個相反地纏繞的環的第一和第二接收線圈分別鄰近第一和第二線圈布置，而電路確定耦合器之間的角度偏差。

相關申請的交叉引用

本申請要求申請號為No.62/277,098、名稱為“電感式轉向扭矩和角度傳感器”、申請日為2016年1月11日的美國專利申請，以及申請號為No.62/265,687、名稱為“電感式轉向扭矩和角度傳感器”、申請日為2015年12月10日的美國專利申請的優先權。

技術領域

本發明大體涉及一種用于轉向系統的扭矩和角度傳感器。

背景技術

在用于機動車輛的類型的轉向系統中，轉向系統通常包括連接到方向盤的輸入軸。然后輸入軸通過扭桿連接到輸出軸，輸出軸又通過連桿機械連接到車輪。因此，方向盤的旋轉使機動車輛的車輪通過扭桿，輸出軸和轉向連桿樞轉。

在許多情況下，非常希望確定輸入軸和轉向機構的輸出軸之間的角度偏轉。然后，車輛管理系統利用輸入軸和輸出軸之間的角度偏轉程度，即扭桿的角度偏轉來檢測所施加的方向盤扭矩，然后確定由車輛動力轉向所提供的適當的輔助量。例如，如果車輛停止或幾乎停止，則車輛的旋轉，例如，車輛停放情況通常在輸入軸和輸出軸之間產生相對高的角度偏轉，因此需要增加用于轉動車輪的動力系統。此外，這種偏轉很少超過20度。

以前，已經結合轉向機構使用電感式傳感器來確定方向盤扭桿的角度偏轉。在這些先前已知的電感式傳感器中，第一導電耦合器連接到扭桿的一端，而第二導電耦合器連接到扭桿的另一端。然后將PCB連接到車架并位于兩個耦合器之間。

PCB具有兩組接收線圈。一組接收線圈與第一耦合器配合，而相反地，第二組接收線圈與第二耦合器一起操作。此外，每個接收線圈包括多個周向相鄰的相反地纏繞的線圈，使得當被高頻信號激勵時，從每個接收器線圈輸出的電壓將根據其相關聯的耦合器的角度位置而變化。

然而，這些先前已知的電感式傳感器的一個缺點是同一區域中的兩個感應位置傳感器彼此干涉，因為它們都經受相同的電磁場。因此，每個角位置傳感器的輸出變為來自耦合器的兩個位置的信號的混合。在那種情況下，難以從接收器線圈的兩個輸出中提取扭轉角。

為了最小化同一區域中的兩個電感傳感器之間的干擾，先前已知過嘗試區分兩個接收器線圈的周期。然而，這需要額外的計算資源，因為混合信號必須通過某些算法解耦。除了輸入軸和轉向機構的輸出軸之間的角度偏轉之外，在許多情況下，希望知道車輪的角度位置。由于方向盤通常可以完全旋轉多圈，因此必須跟蹤轉數，以便確定方向盤的絕對角度位置，從而確定車輪的絕對角度位置。

發明內容

本發明提供了一種扭矩和角度傳感器，它克服了先前已知傳感器的上述缺點。

簡而言之，在本發明的扭矩傳感器中，如前所述，一個導電耦合器連接到扭桿的一端，而第二導電耦合器連接到扭桿的相對端。因此，兩個導電耦合器隨著方向盤的旋轉而旋轉。

然后將固定的PCB固定到車架并定位在兩個導電耦合器之間。所述PCB包括與第一耦合器相關聯的第一接收線圈和與第二耦合器相關聯的第二接收線圈。如前所述，每個接收線圈包括多個周向相鄰且相反地纏繞的線圈。因此，當被高頻RF源激勵時，從每個接收線圈輸出的電壓將根據其相關耦合器的位置而變化。然后，適當的電路可以通過電流確定兩個耦合器之間的角度偏差，從而確定施加到方向盤的扭矩，所述電路利用來自兩個傳感器的兩個接收器線圈的兩個電壓輸出作為輸入信號。

為了最小化兩個接收器線圈之間以及因此兩個傳感器之間的電干擾，兩個接收線圈在PCB上以不同的直徑構造，使得與第一耦合器相關聯的接收線圈不和與第二耦合器相關聯的接收線圈重疊。