[發明專利]校正外部磁場的扭矩測量

在審

• 申請號: 202210846553.3
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115638911A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 朱利安·納克;弗洛里安·埃克施拉格;伯恩哈德·邁爾
• 申請（專利權）人: NCTE股份公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10;G01R33/00;G01R33/09
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李增苗

本發明提供了一種校正外部磁場的扭矩測量。本發明涉及具有以下特征的驅動軸承：安裝成能夠繞旋轉軸線旋轉并且包括磁致伸縮磁化材料的元件，可以向該元件施加扭矩，并且磁致伸縮磁化材料形成為根據所施加的扭矩在元件外部的第一位置處產生磁場；以及測量電路。測量電路包括：用于在第一位置處檢測總磁場的第一磁場傳感器，總磁場包括由磁致伸縮磁化材料產生的磁場以及外部磁場，第一磁場傳感器配置成根據檢測到的總磁場輸出第一信號；以及用于在與第一位置不同的第二位置處檢測外部磁場的第二磁場傳感器，第二磁場傳感器配置成根據檢測到的外部磁場輸出第二信號；測量電路配置成使用第一信號和第二信號確定所施加的扭矩的值。

技術領域

本發明涉及具有扭矩傳感器的驅動軸承、特別是底部支架。

背景技術

扭矩傳感器在現有技術中是已知的并且安裝在電動助力自行車(pedelec)或電動自行車(e-bike)的底部支架或驅動軸承中。在EP 3 050790B1中公開了這種基于逆磁致伸縮效應原理的扭矩傳感器的示例。軸承的磁化軸根據所施加的扭矩在軸外部產生對應的磁場，可以使用磁場傳感器對該磁場進行非接觸式檢測。

對根據扭矩的磁場變化進行的測量可以通過測量電路中的受變化磁場影響的測量線圈來執行。這些測量線圈與磁化軸無接觸地附接(例如平行于旋轉軸線)，并且檢測在負載下由于逆磁致伸縮而發生的磁場變化。磁場變化通常與外部施加的力成正比，并且與扭矩建立關系。為此，在扭矩傳感器的制造階段執行一次性校準。

在校準期間，通過建立磁場-扭矩值曲線的零點，還考慮了在沒有施加任何扭矩的情況下存在于磁化軸的測量位置處的恒定殘余磁場，使得扭矩值零被分配給該殘余磁場。

發明內容

然而，從現有技術已知的這種測量方法具有下文提到的缺點。

磁干擾場可能會永久地或僅暫時地出現，并且會篡改測量結果。

例如，對電動助力自行車/電動自行車進行的維修、特別是對驅動軸承/底部支架或其附近進行的維修，可能會導致使用磁化備件——比如磁性螺釘——這會導致影響測量結果的永久性附加磁場并且將會需要新的校準。

另一示例是短期磁干擾場或外部磁場，比如在穿過地面中的感應回路或在高壓線下經過時可能產生的那些磁場。這種短期磁干擾場或外部磁場還可以在干擾階段內產生交變磁場。

地球磁場也可以是干擾磁場源，既可以是恒定的也可以是可變的，可變是指例如在行駛經過改變地球磁場的物體、比如靜止或移動的車輛時。

基于本發明的目的在于至少部分地克服所提到的缺點。

該目的通過具有扭矩傳感器的驅動軸承、特別是底部支架來滿足。

根據權利要求1，根據本發明的驅動軸承包括以下特征：安裝成能夠繞旋轉軸線旋轉并且包括磁致伸縮磁化材料的元件，其中，可以向該元件施加扭矩，并且磁致伸縮磁化材料形成為根據所施加的扭矩在元件外部的第一位置處產生磁場；以及測量電路。測量電路包括：第一磁場傳感器，該第一磁場傳感器用于在第一位置處檢測總磁場的至少一個分量，其中，總磁場包括由磁致伸縮磁化材料產生的磁場以及外部磁場，并且其中，第一磁場傳感器配置成根據檢測到的總磁場的分量輸出第一信號；以及第二磁場傳感器，該第二磁場傳感器用于在與第一位置不同的第二位置處檢測外部磁場的至少一個分量，其中，第二磁場傳感器配置成根據檢測到的外部磁場輸出第二信號；其中，測量電路配置成使用第一信號和第二信號確定所施加的扭矩的值。

干擾磁場對通過第一磁場傳感器進行的磁場測量的影響以及最終對所確定的扭矩的影響可以以此方式進行校正。特別地，測量電路可以包括評估單元，該評估單元連接至第一磁場傳感器和第二磁場傳感器并且確定扭矩的值。

安裝成可旋轉的元件將所施加的扭矩例如從可以在一個點處與該元件連接的驅動裝置傳輸至可以在另一點處與該元件連接的從動裝置。

根據本發明的驅動軸承可以進一步改進如下。