[发明专利]用于求得转矩和用于索引识别的传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于求得通过扭杆相互连接的输入轴与输出轴之间的转矩的传感器装置。为此，该传感器装置包括：磁铁单元，该磁铁单元具有用于产生磁场的磁极轮，其中，该磁铁单元与两个轴中的一个轴刚性地连接；磁通环单元，该磁通环单元具有用于转变和传导由磁铁单元产生的磁通的磁通环装置，其中，该磁通环单元与另一个轴刚性地连接；和传感器单元，该传感器单元具有至少一个对磁场敏感的用于感测穿过磁通环装置的磁通变化的第一传感器元件，其中，该传感器单元位置固定地安装在磁通环单元对面。

背景技术

在DE 102005031086A1中描述了一种这样的传感器装置。该传感器装置的结构和单个部件的共同作用通过图1的分解图显示，其中，出于清楚的原因既没有示出这两个轴也没有示出扭杆。

磁铁单元1的磁极轮11与两个轴中的一个轴连接并且与所述轴的轴线同心地设置。该磁极轮由环段形的北极和南极磁铁元件12和13的交替布置组成。

磁通环单元2的磁通环装置20包括由铁磁材料制成的内磁通环21和外磁通环22。这两个磁通环21、22与另一个轴连接，使得它们相互同心地且平行于轴的轴线、即平行于磁极轮11定向。在内磁通环21上构造有径向地从该轴向外指向的齿23，而外磁通环22设有径向地向内指向该轴的齿24。这两个磁通环21、22被这样地设置和设计，使得它们的齿23和24交替地嵌接并且具有距磁极轮11同样的轴向间距。此外，齿23、24的几何形状以及齿23、24之间的间距与磁极元件12和13的环段形状和大小相一致。

具有对磁场敏感的传感器元件30的传感器单元3构成已知的传感器装置的第三部件。该传感器单元3位置固定地设置在磁通环装置20对面。该传感器单元包括两个磁通收集元件31、32，借助磁通收集元件将穿过磁通环装置20的磁通有针对性地输入给传感器元件30。为此，磁通收集元件31和32彼此相邻地设置，一个设置在内磁通环21的圆周上，一个设置在外磁通环22的圆周上。传感器元件30位于磁通收集元件31和32之间，这些磁通收集元件在该区域中设有用于传感器元件30的专门的突出部33。

如果现在在输入轴和输出轴之间产生转矩，则扭杆自身扭转并且磁极轮11与磁通环装置20相反地扭转。因此，在传感器元件30的位置上的磁场强度变化。磁场强度的变化借助传感器元件30转化成电学测量信号。

在机动车领域中，在这里讨论的类型的转矩传感器例如在转向系统的范围中使用。转矩测量信号在这里用作电学转向支持装置的调节量。就此而言，被证明有利的是，转矩传感器附加地配设有索引功能，使得转矩传感器识别转向轮或者说转向柱的笔直行驶位置。这对应于输入轴或输出轴的确定的角度位置，即0°角度位置。

具有这种索引功能的转矩传感器装置在实践中已经被使用。因此，已知的是，索引功能借助机械开关元件、例如微型开关或者齿轮实现。

此外提出了一种传感器构思，该传感器构思以可磁性地操作的开关元件的形式提出无接触式地实现索引功能。该开关元件通常是数字霍尔IC，其设置在传感器单元内部的电路板上。该数字霍尔IC借助索引磁铁转换，该索引磁铁被固定在磁通环单元的圆周上的定义位置上。在索引磁铁从传感器单元旁边转过时，数字霍尔IC发出开关信号，该开关信号指出转换轮位于通过索引磁铁定义的位置中。

与索引功能的机械式实现相比，无接触式的变型被证明是有利的，因为索引磁铁和开关IC不受任何机械应力和由此也不受任何磨损。然而，已知的具有磁性地实现的索引功能的传感器装置的结构是比较耗费的，尤其这涉及到索引磁铁的布置和开关IC的安装。也就是说，索引磁铁在这里这样地设置在磁通环单元上，使得索引磁铁受到由磁极轮在磁通环中引起的磁通的影响尽可能小。该装置引起数字开关IC必须设置成距传感器元件具有相对大的间距，通过传感器元件感测穿过磁通环的磁通的变化。在实践中，开关IC因此借助专门的保持器安装到电路板的底侧上，在该电路板的正面设有对磁场敏感的传感器元件。

发明内容

通过本发明提出了一种用于转矩传感器装置的构思，根据该构思无接触地以比较小的装配耗费实现索引功能。

为此，根据本发明的传感器装置包括至少一个索引磁铁，该索引磁铁在由磁铁单元产生的磁场的区域中安装在磁通环单元上。此外，该传感器装置的传感器单元包括至少一个对磁场敏感的另外的传感器元件，它与第一传感器元件一起、但是与该第一传感器元件间隔开地设置在磁通环装置的区域中的一圆周上。此外，设有用于分析处理第一和另外的传感器元件的传感器信号的器件。