[发明专利]扭矩传感设备

说明书

技术领域

本发明涉及位置或速度的传感，具体地但不是唯一的，涉及一种用于测量扭矩的系统及其部件。

背景技术

例如，扭矩测量系统施用于车辆中，用于测量施加到旋转件(例如，方向盘)的扭矩。为了测量扭矩，测量在沿扭杆的旋转轴线的两个点之间的相对旋转位移。

电感传感器在过去已经用于非接触式位置测量中。本发明致力于研究用于结合在扭矩传感器中感应的电感位置的技术。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于产生表示施加到相对于壳体可旋转的扭杆的扭矩的旋转位移信息的设备，其中在相对于壳体固定的发射天线和相对于壳体固定的接收天线之间的电磁耦合根据相对于扭杆的各间隔开的轴向位置固定的第一和第二谐振器而改变。第一和第二谐振器具有分别不同的谐振频率，以使由第一谐振器在接收天线中感生的信号区别于由第二谐振器在接收天线中感生的信号。

附图说明

现在将参照附图说明本发明的实施例，其中：

图1示意性地显示在方向盘和齿轮齿条式转向机构的齿轮之间的连接结构的截面视图；

图2示意性地显示形成图1中所示的连接结构的一部分的位置传感器的主要部件；

图3是形成图1中所示的连接结构的一部分的套筒构件的透视图，所述套筒构件上安装有柔性印刷电路板；

图4是展平时的图3所示的柔性印刷电路板的平面视图；

图5是形成图1中所示的连接结构的一部分的第一圆盘轮(puck wheel)的透视图，所述圆盘轮上安装有柔性印刷电路板；

图6是图1中所示的第一圆盘轮的平面视图；

图7是展平时的图5所示的柔性印刷电路板的平面视图；

图8是形成图1所示的连接结构的一部分的第二圆盘轮的透视图，所述第二圆盘轮上安装有柔性印刷电路板；

图9是展平时的图8所示的柔性印刷电路板的平面视图；

图10示意性地显示当安装在图1所示的连接结构中时的第一和第二圆盘轮之间的位置关系的透视图；

图11示意性地显示套筒、第一圆盘轮和第二圆盘轮之间的位置关系的分解图；

图12是当安装在图1所示的连接结构中时的套筒、第一圆盘轮和第二圆盘轮之间的位置关系的透视图；

图13示意性地显示形成图11所示的位置传感器的一部分的ASIC的主要部件；

图14是显示形成图1所示的连接结构的一部分的第一轴的第一检测相位角和绝对位置之间的关系的图表；以及

图15是显示形成图1所示的连接结构的一部分的第一轴的第二检测相位角和绝对位置之间的关系的图表。

具体实施方式

在本发明所示的实施例中，汽车具有连接到形成齿轮齿条式转向机构的一部分的齿轮的方向盘。图1显示了方向盘和齿轮之间的连接结构的横截面视图。

第一细长的圆柱形轴1以一个纵向端5连接到方向盘(未示出)。如图1所示，第一轴1具有从远离方向盘的纵向端7延伸到阶梯状区域9的直径缩小的轴向部分3。第二细长的圆柱形轴11以一个纵向端13连接到齿轮齿条式转向机构的齿轮(未示出)，并具有从远离齿轮的纵向端17延伸的空心轴向部分15，纵向端17此后称为开放端17。如图1所示，第一轴1的直径缩小部分3安装在第二轴11的空心部分15中，且第一轴1和第二轴11轴向对准，第一轴1的阶梯状区域9相邻于第二轴11的开放端。锁紧销19将第一轴1朝向直径缩小部分3的端部7固定到第二轴11。

对于此说明书的其余部分，术语轴向指第一和第二轴1和11的公共纵向轴的方向，术语径向指远离轴向垂直辐射的直线，而术语圆周方向指与轴向和径向均垂直的方向。

第一轴1和第二轴11相对于壳体21可旋转地安装，使得当汽车的驾驶员转动方向盘时，第一轴1和第二轴11均相对于壳体21旋转。具体地，在此实施例中，第一和第二轴的旋转运动的范围为相对于壳体21两个整圈，即，720°。

在此实施例中，转向机构为电子助力转向机构，其中电动机施加根据由驾驶员施加到方向盘的扭矩而变化的辅助力。因此，必须监测驾驶员施加的扭矩。

由驾驶员施加到方向盘的扭矩通过将第一轴1固定到第二轴11的锁紧销19传递到齿轮。然而，锁紧销19和第一轴1的阶梯状区域9与第二轴11的开放端17之间的连接部之间的轴向距离造成了根据施加的扭矩变化的阶梯区域9和开放端17之间的相对旋转位移。根据本发明，电感传感器测量阶梯状区域9和开放端17之间的相对旋转位移，而施加的扭矩根据测量的相对旋转位移计算。