[发明专利]用于确定扭矩的装置

说明书

本发明涉及一种用于确定旋转构件(100)处的扭矩的装置，包括至少一个被联接至第一旋转杆(100.1)的第一信号发生器(103)和至少一个被联接至第二旋转杆(100.2)的第二信号发生器(104)。第一和第二旋转杆(100.1、100.2)分别通过扭转元件(101)相对于彼此可旋转地联接。此外，该装置还包括至少一个传感器元件(105)。第一和第二信号发生器(103、104)分别包括至少一个导电的第一区域(103.1、104.1)以及至少一个不导电或弱导电的第二区域(103.2、104.2)。在此，第一和第二信号发生器(103、104)被布置在传感器元件(105)处，使得根据导电的第一区域(103.1、104.1)的重叠程度能够确定第一和第二信号发生器(103、104)彼此之间的相对旋转。

背景技术

专利申请文件DE 10 2014 208 642 A1公开了一种用于检测车辆中旋转构件处的旋转角度的传感器组件，该传感器组件具有第一测量值发生器和第二测量值发生器，第一测量值发生器在周向上以预定的第一传动比与旋转构件联接，第二测量值发生器在周向上以预定的第二传动比与旋转构件联接，其中测量值发生器分别与至少一个测量值接收器相结合地产生至少一个信息以用于确定旋转构件的当前旋转角度，并且其中两个测量值发生器安装在共同的旋转轴上。

发明内容

根据本发明的用于确定旋转构件处的扭矩的装置包括被联接至第一旋转杆的第一信号发生器和被联接至第二旋转杆的第二信号发生器。第一和第二旋转杆通过扭转元件相对于彼此可旋转地联接。此外，该装置还包括至少一个传感器元件。第一和第二信号发生器分别具有至少一个导电的区域以及至少一个不导电或弱导电的区域。弱导电的区域可理解为该弱导电的第二区域具有比导电的第一区域低的导电率。此外，第一和第二信号发生器被布置在传感器元件处，使得根据导电的第一区域的重叠程度能够确定第一和第二信号发生器彼此之间的相对旋转。

这样的装置可理解为扭矩传感器。旋转杆和扭转元件可以是转向杆或转向柱的一部分。在转向柱的情况下，有利的是可以确定驾驶员在操作转向(通常为旋转运动)时所施加的力，从而确定驾驶员进行转向干预的大小或强度。信号发生器可以是具有不同电导率区域的圆盘。这样的信号发生器可以分别直接或间接地联接到旋转杆上。信号发生器与旋转杆的联接也可以通过以下方式实现，即，信号发生器被固定在扭转元件处，该扭转元件通过所连接的旋转杆进行旋转。在此，相应地设置在扭转元件上的信号发生器也随之旋转。

该装置的优点在于，通过确定重叠程度，可以直接确定信号发生器相对于彼此旋转时在信号发生器之间的相对偏转，而不是先确定各个角度然后通过计算将各个角度彼此关联。由此，通过借助重叠程度直接确定在信号发生器之间的相对旋转，可以直接确定扭矩。在假设已知扭转元件的扭转角-扭矩特性的情况下，已知的旋转角度是所施加的扭矩的量度。此外有利的是，该装置占用的空间很小，并且仅需要单个用于确定数值的传感器，而不像在由两个单独直接测量角度形成差角时而需要两个传感器。

在有利的设计方案中，通过使第一旋转杆和第二旋转杆彼此之间发生旋转，引起第一和第二信号发生器的彼此旋转。在转向中，例如力可能作用在旋转杆上。因此，在转向中，力一方面可作用在从车轴出来的第一旋转杆上，并且另一方面可作用在从方向盘出来的第二旋转杆上。这些作用力会导致旋转杆彼此旋转。这又会引起第一和第二信号发生器的所述旋转。有利的是，可以在旋转构件的特定位置，例如在扭转元件的周围，测量从外部作用在旋转构件上的力。通过旋转杆的设计，旋转构件也可相应地适配于所需的安装情况，例如在机动车中。

在有利的设计方案中，第一信号发生器被联接至第一旋转杆，并且第二信号发生器被联接至第二旋转杆，使得在第一旋转杆和/或第二旋转杆发生旋转运动时，相应联接的信号发生器也随之运动。

在有利的设计方案中，传感器元件包括至少一个线圈。借助线圈可使用电磁测量原理。其优点在于，该测量原理无接触地工作，这可减少构件的磨损，否则构件会由于运动时的接触而受到摩擦从而受到磨损。此外，该结构和连接技术与用作敏感元件(例如直接施加在扭转元件上的应变计)的传感器相比更简单且更稳固。