[发明专利]校正外部磁场的扭矩测量

说明书

本发明提供了一种校正外部磁场的扭矩测量。本发明涉及具有以下特征的驱动轴承：安装成能够绕旋转轴线旋转并且包括磁致伸缩磁化材料的元件，可以向该元件施加扭矩，并且磁致伸缩磁化材料形成为根据所施加的扭矩在元件外部的第一位置处产生磁场；以及测量电路。测量电路包括：用于在第一位置处检测总磁场的第一磁场传感器，总磁场包括由磁致伸缩磁化材料产生的磁场以及外部磁场，第一磁场传感器配置成根据检测到的总磁场输出第一信号；以及用于在与第一位置不同的第二位置处检测外部磁场的第二磁场传感器，第二磁场传感器配置成根据检测到的外部磁场输出第二信号；测量电路配置成使用第一信号和第二信号确定所施加的扭矩的值。

技术领域

本发明涉及具有扭矩传感器的驱动轴承、特别是底部支架。

背景技术

扭矩传感器在现有技术中是已知的并且安装在电动助力自行车(pedelec)或电动自行车(e-bike)的底部支架或驱动轴承中。在EP 3 050790B1中公开了这种基于逆磁致伸缩效应原理的扭矩传感器的示例。轴承的磁化轴根据所施加的扭矩在轴外部产生对应的磁场，可以使用磁场传感器对该磁场进行非接触式检测。

对根据扭矩的磁场变化进行的测量可以通过测量电路中的受变化磁场影响的测量线圈来执行。这些测量线圈与磁化轴无接触地附接(例如平行于旋转轴线)，并且检测在负载下由于逆磁致伸缩而发生的磁场变化。磁场变化通常与外部施加的力成正比，并且与扭矩建立关系。为此，在扭矩传感器的制造阶段执行一次性校准。

在校准期间，通过建立磁场-扭矩值曲线的零点，还考虑了在没有施加任何扭矩的情况下存在于磁化轴的测量位置处的恒定残余磁场，使得扭矩值零被分配给该残余磁场。

发明内容

然而，从现有技术已知的这种测量方法具有下文提到的缺点。

磁干扰场可能会永久地或仅暂时地出现，并且会篡改测量结果。

例如，对电动助力自行车/电动自行车进行的维修、特别是对驱动轴承/底部支架或其附近进行的维修，可能会导致使用磁化备件——比如磁性螺钉——这会导致影响测量结果的永久性附加磁场并且将会需要新的校准。

另一示例是短期磁干扰场或外部磁场，比如在穿过地面中的感应回路或在高压线下经过时可能产生的那些磁场。这种短期磁干扰场或外部磁场还可以在干扰阶段内产生交变磁场。

地球磁场也可以是干扰磁场源，既可以是恒定的也可以是可变的，可变是指例如在行驶经过改变地球磁场的物体、比如静止或移动的车辆时。

基于本发明的目的在于至少部分地克服所提到的缺点。

该目的通过具有扭矩传感器的驱动轴承、特别是底部支架来满足。

根据权利要求1，根据本发明的驱动轴承包括以下特征：安装成能够绕旋转轴线旋转并且包括磁致伸缩磁化材料的元件，其中，可以向该元件施加扭矩，并且磁致伸缩磁化材料形成为根据所施加的扭矩在元件外部的第一位置处产生磁场；以及测量电路。测量电路包括：第一磁场传感器，该第一磁场传感器用于在第一位置处检测总磁场的至少一个分量，其中，总磁场包括由磁致伸缩磁化材料产生的磁场以及外部磁场，并且其中，第一磁场传感器配置成根据检测到的总磁场的分量输出第一信号；以及第二磁场传感器，该第二磁场传感器用于在与第一位置不同的第二位置处检测外部磁场的至少一个分量，其中，第二磁场传感器配置成根据检测到的外部磁场输出第二信号；其中，测量电路配置成使用第一信号和第二信号确定所施加的扭矩的值。

干扰磁场对通过第一磁场传感器进行的磁场测量的影响以及最终对所确定的扭矩的影响可以以此方式进行校正。特别地，测量电路可以包括评估单元，该评估单元连接至第一磁场传感器和第二磁场传感器并且确定扭矩的值。

安装成可旋转的元件将所施加的扭矩例如从可以在一个点处与该元件连接的驱动装置传输至可以在另一点处与该元件连接的从动装置。

根据本发明的驱动轴承可以进一步改进如下。