[發明專利]扭矩傳感器裝置和機電轉向系統

有效

• 申請號: 201980081649.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN113167665B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 羅曼·阿耶爾;邁克爾·多納;彼得·克諾爾
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯普利斯坦股份公司;蒂森克虜伯股份公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10;B62D6/10;G01L5/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃霖;郭浩

本發明涉及一種扭矩傳感器裝置(1)，該扭矩傳感器裝置包括：?可連接至第一部分軸(2)以與其共同旋轉的環形磁體(4)；?可連接至第二部分軸并布置在由環形磁體(4)引起的磁場中的至少一個磁軛(5)；以及?可連接至第二部分軸并傳導由所述至少一個磁軛(5)產生的磁通的至少兩個磁通導體(6)；?具有第一殼體(8)的傳感器單元(7)，該傳感器單元通過測量在磁通導體(6)之間產生的磁通的密度來檢測部分軸(2)之間的旋轉角度的變化；?圍繞環形磁體(4)、所述至少一個磁軛(5)、所述至少兩個磁通導體(6)以及傳感器單元(7)的第二殼體(12)，并且該第二殼體具有由殼體蓋(13)至少部分地封閉的殼體開口(123)，其中，第二殼體(12)和殼體蓋(13)由用于扭矩傳感器裝置(1)的磁屏蔽的導磁材料制成。

技術領域

本發明涉及扭矩傳感器裝置，且涉及具有這種扭矩傳感器裝置的用于機動車輛的機電助力轉向系統。

背景技術

扭矩傳感器用于機動車輛中以測量由駕駛員引入到方向盤中的扭矩。當前使用的扭矩傳感器是磁傳感器，其測量值可能很容易受到外部磁場的干擾。在將來并且目前已經達到一定程度地，機動車輛將全部或部分地電動運行，這可能導致通過通常位于轉向系統附近的高載流量電纜而受到高強度外部磁場影響的測量值。

現有技術公開了一系列具有磁屏蔽的扭矩傳感器。

文獻US?7,021,161?B2公開了一種轉向角傳感器，該轉向角傳感器具有連接至上轉向軸的第一齒輪，該第一齒輪與較小的第二齒輪接合，其中，較小的齒輪被具有用于第一齒輪的切口的屏蔽罩圍繞。該屏蔽罩為第二齒輪的傳感器的磁場定界。

公開文獻EP?3?276?317?A1、EP?3?276?318?A1和EP?3?239?678?A1公開了具有磁屏蔽罩的扭矩傳感器裝置，該磁屏蔽罩的橫截面呈C形，并且該磁屏蔽罩周向地圍繞布置在下轉向軸上的磁通導體。

發明內容

本發明的目的是提出一種扭矩傳感器裝置，該扭矩傳感器裝置在確定扭矩值方面受現有的外部磁干擾場的影響減小，并且與之相關聯地具有提高的精度。

該目的通過本發明的扭矩傳感器裝置并通過具有該扭矩傳感器裝置的用于機動車輛的機電助力轉向系統來實現。

因此，本發明提供了一種扭矩傳感器裝置，包括：

-環形磁體，該環形磁體能夠以防扭轉的方式連接至第一部分軸，

-至少一個磁軛，所述至少一個磁軛能夠連接至第二部分軸并布置在源自環形磁體的磁場中，

-至少兩個磁通導體，所述至少兩個磁通導體能夠連接至第二部分軸并傳導由所述至少一個磁軛產生的磁通，

-傳感器單元，該傳感器單元具有第一殼體，該傳感器單元通過測量在磁通導體之間產生的磁通的密度來檢測部分軸之間的旋轉角的變化，

-第二殼體，該第二殼體圍繞環形磁體、所述至少一個磁軛、所述至少兩個磁通導體和傳感器單元，并且該第二殼體具有由殼體蓋至少部分地封閉的殼體開口，其中，第二殼體和殼體蓋由用于扭矩傳感器裝置的磁屏蔽的導磁材料制成。

由于整個扭矩傳感器裝置都被殼體包圍，因此可以保護其免受破壞性外部磁場的影響。

優選地，殼體蓋具有切口，在安裝時，第一部分軸穿過該切口，并且該切口中容置有內套管，其中，內套管同樣由用于扭矩傳感器裝置的磁屏蔽的導磁材料制成。因此，屏蔽在扭矩傳感器裝置的整個周圍延伸，并磁性地封閉。

內套管優選地是可調節的轉向柱的一部分。優選地，內套管被焊接至殼體蓋。

在優選的實施方式中，屏蔽的軟磁材料具有高磁導率和低矯頑力，特別是鐵素體鋼。