[发明专利]用于测量扭矩角的低高度传感器

说明书

一种用于测量扭矩角的传感器。所述传感器包括磁体、第一定子、第二定子、第一收集器、第二收集器和磁性传感元件。所述第一定子包括位于第一平面上的第一水平环形段和从所述第一水平环形段延伸的多个第一齿，所述多个齿位于第二平面上。所述第二定子包括位于第二平面上的第二水平环形段和从所述第二水平环形段延伸的多个第二齿，所述多个第二齿位于第二平面上。所述第一收集器位于所述第一水平环形段附近，所述第二收集器位于所述第二水平环形段附近。所述磁性传感元件磁性地耦合到所述第一收集器和所述第二收集器。

技术领域

本发明涉及扭矩传感器。更具体地，扭矩传感器被配置为测量一组轴之间的扭杆上的扭矩角，最典型地在汽车的转向系统中。

背景技术

可在具有输入轴和输出轴以及连接两个轴的柔性轴或扭力杆的系统中测量扭矩。磁性传感器安装或放置在两个轴的接口处。传感器可以包括磁体、一对定子、一对收集器和一个或多个磁性传感元件。扭杆具有已知的弹簧常数或扭转刚度。输入轴相对于输出轴的旋转运动在两者之间产生相对角位移。角位移与施加在输入轴上的扭矩(例如，通过人转动方向盘)成比例。然后，使用已知的磁原理测量角位移。

发明内容

虽然扭矩角传感器通常是已知的，但它们并不完全令人满意。在许多设计中，扭矩角传感器是笨重的并且在轴向方向上尺寸过大。这是因为磁体通常是具有径向磁通量的磁体。在典型的设计中，径向磁体(附接到扭杆的第一端)在定子组件(附接到扭杆的第二端)内旋转。定子组件通常包括两个定子，该定子具有定子环和多个齿。齿从定子环沿轴向以九十度角延伸并且围绕径向磁体。当扭矩施加在扭杆上时，磁体相对于定子组件旋转，从而在两个定子之间产生变化的磁场。磁场由两个收集器检测并且集中在磁性传感器元件上，磁性传感器元件将磁场信息转换成电信号。

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于测量扭矩角的传感器。在一个特定实施例中，传感器包括磁体、第一定子、第二定子、第一收集器、第二收集器和磁性传感元件。第一定子包括位于第一平面上的第一水平环形段和从第一水平环形段延伸的多个第一齿。第一多个齿位于第二平面上。第二定子包括位于第二平面上的第二水平环形段和从第二水平环形段延伸的多个第二齿。多个第二齿位于第二平面上。第一收集器位于第一水平环形段附近，第二收集器位于第二水平环形段附近。磁性传感元件磁性地耦合到第一收集器和第二收集器。

在另一个实施例中，本发明提供了一种用于测量转向轴扭矩的传感器。在一个特定实施例中，传感器包括环形磁体、第一定子、第二定子、第一收集器、第二收集器和磁性传感元件。环形磁体包括顶部、底部和外部。第一定子包括包围环形磁体的外部的第一水平环和从第一水平环形段延伸的多个第一齿。多个齿在环形磁体的底部附近。第二定子包括包围环形磁体的外部的第二水平环形段和从第二水平环形段延伸的多个第二齿。多个第二齿在环形磁体的底部附近。第一收集器位于第一水平环形段附近，第二收集器位于第二水平环形段附近。磁性传感元件磁性地耦合到第一收集器和第二收集器。

在另一个实施例中，本发明提供一种测量转向轴扭矩的方法。该方法包括提供环形磁体，其具有轴向磁通量、外部和底部。该方法还包括提供第一定子，该第一定子具有围绕环形磁体的外部的第一定子环和从第一定子环延伸的多个第一齿，多个第一齿在环形磁体的底部附近。该方法还包括提供第二定子，该第二定子具有围绕环形磁体的外部的第二定子环和从第二定子环延伸的多个第二齿，多个第二齿在环形磁体的底部附近。该方法还包括提供位于第一定子环附近的第一收集器；提供位于第二定子环附近的第二收集器；以及感测流经第一定子、第二定子、第一收集器和第二收集器的磁通量。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的耦接到输入轴和输出轴的传感器的立体图。

图2A是图1的传感器的磁体的立体图。

图2B是图2A的磁体的正视图。