[发明专利]角旋转传感器系统

说明书

一种角旋转传感器系统包括：输入轴目标和输出轴目标，每个输入轴目标和输出轴目标包括平行于输入轴或输出轴的纵向轴线的多个构件；具有呈现与输入轴的角速度的预定比率的角速度的齿轮目标，该齿轮目标包括多个构件，该多个构件中的每一个构件远离输入轴延伸并且正交于与输入轴的纵向轴线平行的平面；以及控制电路系统，该控制电路系统被布置成：响应于输入轴目标的感测到的角旋转和齿轮目标的感测到的角旋转来确定输入轴的角位置；并且响应于输入轴目标的感测到的角旋转和输出轴目标的感测到的角旋转来确定施加到输入轴的扭矩的量。

技术领域

本发明一般涉及电动转向盘系统领域，并尤其涉及用于感测角旋转(angularrotation)位置和扭矩的系统和方法。

背景技术

电动转向盘系统已被开发以满足更严格的燃料经济性标准。这是通过用无刷DC电动机(BLDC)替换皮带驱动液压泵来实现的，无论是否需要协助，该皮带驱动液压泵都会持续运转。电动机仅在需要转向协助时才被激活，从而节省能量。另一主要优点是取消了皮带驱动的发动机附件，以及在被安装在发动机上的液压泵与被安装在底盘上的转向齿轮之间的几个高压液压软管。这极大地简化了制造和维护。通过结合电子稳定性控制，电动转向系统可立即改变扭矩协助电平以帮助驾驶员进行纠正性操作。结果，对低成本和可靠的转向盘感测系统的需求迅速增加。

图1例示了现有技术已知的电动转向盘系统10的高级框图，该电动转向盘系统10包括：转向盘20；转向角位置传感器30；扭矩传感器40；车速传感器50；电子控制单元(ECU)60；电动机70，在一个实施例中包括BLDC电动机；减速齿轮80；和转向柱90。转向角位置传感器30被布置以跟踪转向盘 20的旋转，并且ECU 60被布置以响应于对转向角位置传感器30的跟踪来确定转向盘20的角位置(angular position)。ECU 60进一步与扭矩传感器40协作地布置以确定施加到转向盘20的扭矩。响应于经确定的角位置和所施加的扭矩，ECU 60被布置成经由电动机70将协助扭矩施加到减速齿轮80或转向柱90。所施加的协助扭矩进一步响应于由车速传感器50检测到的车辆的速度。

如图所例示的，系统10主要依赖于转向角位置传感器30和扭矩传感器40。 2010年6月1日授予Hoeller等人的美国专利7,726,208的全部内容以引用方式并入本文中，其提出了组合的转向和扭矩传感器。遗憾的是，Hoeller的设计需要若干个传感器电路，这因此需要用于转向角传感器元件和转向扭矩传感器元件的单独集成电路，这增加了成本。

发明内容

因此，本发明的主要目的是克服现有技术方法和布置的缺点。这在本公开中由角旋转传感器系统提供，该角旋转传感器系统包括：输入轴；输出轴；耦合在输入轴和输出轴之间的扭转杆；包封输入轴的输入轴目标，该输入轴目标包括多个输入轴目标构件，该多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件呈现与该输入轴的纵向轴线平行的面；包封输出轴的输出轴目标，该输出轴目标包括多个输出轴目标构件，该多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件呈现与该输出轴的纵向轴线平行的面；齿轮目标，该齿轮目标的角速度呈现与输入轴的角速度的预定比率，该齿轮目标包括多个齿轮目标构件，该齿轮目标构件呈现与输入轴的纵向轴线并且与由齿轮目标的角旋转限定的平面正交的面；输入轴目标传感器，该输入轴目标传感器被布置成响应于多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件的面与输入轴目标传感器之间的相对运动来感测输入轴目标的角旋转；输出轴目标传感器，该输出轴目标传感器被布置成响应于多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件的面与输出轴目标传感器之间的相对运动来感测输出轴目标的角旋转；齿轮目标传感器，该齿轮目标传感器被布置成响应于多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件的面与齿轮目标传感器之间的相对运动来感测齿轮目标的角旋转；以及控制电路系统，该控制电路系统被布置成：响应于输入轴目标的感测到的角旋转和齿轮目标的感测到的角旋转来确定输入轴的角位置；响应于输入轴目标的感测到的角旋转和输出轴目标的感测到的角旋转来确定施加到输入轴的扭矩；以及输出该输入轴的经确定的角位置和扭矩。