[发明专利]转向系统中扭矩测量用的传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于车辆转向系统中的扭矩测量的传感装置。

背景技术

在DE 101 27 169 B4中介绍了一种用于车辆的转向系统，它配有一个电伺服电动机以用于转向力支持。为了确定支持扭矩的大小，就必须要知道实时作用于转向摆臂轴的扭矩，此扭矩可利用一种传感装置测定。

作为用于扭矩测量的传感装置，通常在转向系统中使用磁基的系统，该磁基系统包含以不能相对旋转的方式设置在轴上的磁体及包含磁场传感器，该磁场传感器是固定在外壳上的或不能相对旋转地与轴的第二部分相连，并且在相对旋转的情况下可以探测出磁场变化。作为传感器，例如可使用霍尔传感器或MR传感器。在轴一侧使用具有多极的磁环，这些磁环要么直接地要么经过一个支承环而支撑在轴上，其中该传感器通常以径向距离被定位在磁体外部。

现今的趋势是在转向系统中采用具有不断增大刚性的轴，不过这样一来针对扭矩测量而言就出现了这样的问题：在给定的扭矩的情况下，轴会产生一种较小的扭转，从而使得被磁场传感器所探测的磁场变化也是较小的。于是由该传感器提供的信号相应地是比较不准确的。

发明内容

本发明的任务是采取简单的结构性措施。如此地发展一种传感装置用于车辆转向系统中的扭矩测量，使得在设计结构紧凑的条件下产生尽可能准确的扭矩信号。

根据本发明，上述任务是利用权利要求1中所述特征加以解决的。各从属权利要求提出一些有利的发展。

本发明提出的传感装置用于车辆转向系统中的扭矩测量，特别用测定经过方向盘由驾驶者所预定的手动转向力矩。转向系统最好配置一个电动驱动电动机以用于伺服支持，其中原则上也可考虑使用一种液动或电动液动的伺服支持。

传感装置包含以不能相对旋转的方式设置在转向系统的一个轴上的磁体及包含磁场传感器，该磁场传感器针对磁体要么设置在轴的第二部段上(承载着磁体的那个轴部段相对于该第二部段实施一个相对旋转运动)，要么在外壳固定地加以定位。在此，该磁体由一个磁体支架支承着，该磁体支架与轴相连。在磁体和磁场传感器之间的相对旋转运动过程中，可以经过传感器探测出由磁体发出的磁场的变化，其中，磁场的这种变化就是相对旋转的尺度，从而也是起作用的扭矩的尺度。

根据本发明设定：承载着磁体的磁体支座具有一个相对于轴以径向距离布置的容纳部位；磁体设置在该容纳部位的面向轴的内侧上。这一点相对于现有技术的实施形式而言，意味着在磁体相对于轴或磁体支座的设置方面的背弃。根据本发明提出的实施形式，磁体处在磁体支座的容纳部位的内侧上，并面向轴；相反地，按现有技术的实施形式，磁体设置在磁体支座的外侧上，并沿径向朝外指向。与现有技术相比，根据本发明的新式布置具有以下优点：虽然总体结构是紧凑的，但磁体离轴仍有较大的径向距离，从而使轴的角度变化可以在磁体的一个比较大的行程中反映出来，相应地也可确定磁场的一个相当关键的变化，这一点对测量信号的质量起着正面作用。

同时由于根据本发明的一个优选的实施形式，磁场传感器与轴的旋转轴线的径向距离最大仅仅具有如磁体与轴的旋转轴线的径向距离，所以也可沿径向达到一种紧凑结构的实施形式。在此，磁场传感器要么沿径向处于在轴外侧和磁体之间的中间区域内，从而使传感器沿径向朝外受到磁体的遮蔽，该磁场传感器要么离磁体的轴向端侧有一定轴向距离。在这两种情况下，磁场传感器都处在由磁体外侧所决定的半径之内。将磁场传感器设置在轴外侧和磁体之间，具有如下优点：沿轴向也可达到一种很紧凑的实施形式，这是因为该传感器原则上不须沿轴向超出于磁体。

由于实现了最佳配置，所以在相同的结构体积大小的情况下能够达到50％量值范围内的信号改善。反过来说，也可以在相同信号质量的情况下达到明显减小结构体积的目的。

根据一个有利的实施形式，磁体是设计呈扇形的()，特别是按矩形或者作为弧形体加以设计，这样就不再需要环形磁体了。不过，配置一个环形的磁体仍是有利的。

磁体支座最好利用一个环被套装在轴上，并与该轴相连，例如压紧在其上。可以有利的是，设置一个金属套，该金属套与磁体支座相连，磁体支座经过该金属套而与轴相连。根据本发明的另一个有利的实施形式，磁体支座是塑料注塑成型件，在此在采用磁体套的情况下，该磁体套可以被磁体支座的材料加以压力注塑包封。磁体支座可选地可以经过金属套按压制方式或压制连接方式而与轴相连。从原则上说，也可采用粘接方法或者采用经过机械固定方式的连接方法。