[发明专利]旋转角和转矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及根据专利权利要求1的前序的旋转角和转矩传感器。这样的传感器从DE 198 34 322 A1已知。

背景技术

本发明的优选应用领域为机动车辆的转向，其中不仅要测量转向器轴的转角，而且还要测量施加在转向器轴上充当转矩的力。此转矩可测量为置于转向器轴的两个部段之间的扭杆的转矩角。就此而言，扭杆的其它参数是已知的。

最初提到的DE 198 34 322 A1公开了一种用于同时测量可转动轴的转矩和旋转角的旋转角和转矩传感器。在两个轴段上放置第一齿轮和第二齿轮，它们随着所分配的轴段转动。第一齿轮与携带磁体的第三齿轮啮合。第一磁性传感器分配给该磁体。另一轴段的第二齿轮与第四齿轮和第五齿轮啮合，且也给这些齿轮分配磁体和磁性传感器。第四齿轮与第五齿轮的齿数相差至少1，使得能以已知方式来确定轴段的绝对旋转角，即使是对于大于360°的旋转角而言。在第三齿轮和第四齿轮上的齿数相同，且同样第一齿轮和第二齿轮的齿数也相同，使得对于无转矩旋转，第三齿轮和第四齿轮同步转动。但如果出现转矩，那么在第一轴段与第二轴段之间出现扭转或转矩角，使得第三齿轮和第四齿轮具有不同的旋转设置，这可通过评估分配给第三齿轮和第四齿轮的磁性传感器来确定，因为从这两个传感器的输出信号形成差异信号。简要地总结，已知的旋转角和转矩传感器具有五个齿轮、三个磁体和三个磁性传感器。

用于测量旋转角和/或转矩的类似的传感器也从EP 1 426 750 A1和US 7,258,027 B2已知，其中也使用齿轮、磁体和磁性传感器。

在最初提到的传感器中，问题在于磁体相互屏蔽，这些磁体的磁场允许仅影响所分配的磁性传感器，而不是邻接磁性传感器的磁体。因此关于这样的传感器的小型化，可能出现问题。而且，磁体的材料成本是非常重要的方面。

发明内容

因此，本发明的任务是为了产生一种更简单且更少干扰的旋转角和转矩传感器，其也能以更具有成本效益的方式制造。

这个问题由专利权利要求1所示的特点解决。本发明的有利实施例和额外形式在附属权利要求中给出。

如在现有技术中那样，本发明的旋转角和转矩传感器使用五个齿轮和三个传感器，但是仅使用两个磁体。两个磁性传感器分配给磁体之一。第一磁性传感器直接分配给相对应的磁体且检测其角设置。本发明规定至少两个圆弧段形磁性引导件分配给第一磁体，每个弧段彼此成一定间隔。这些圆弧段形磁性引导件的磁场由相对应数量的磁通引导件引导到第二磁性引导件，第二磁性传感器测量磁场强度且优选地为霍尔传感器。

附图说明

在下文中，使用与附图有关的实施例示例来更详细地解释本发明。附图示出:

图1：从斜上方观察的根据本发明的旋转角和转矩传感器的示意透视图。

图2：从斜下方观察的图1的旋转角和转矩传感器的透视示意图。

图3:图1和图2的旋转角和转矩传感器的截面图。

图4:沿着图3的线A-A所截取的放大截面。

图5:本发明的第二实施例示例的类似于图4的截面图。

图6:本发明的第二实施例示例的类似于图1的视图。

图7:类似于图6的视图，但省略了齿轮以使得磁通引导件的布置清楚。

具体实施方式

图1至图3的传感器附连到轴上，该轴具有第一轴段1和第二轴段2，第一轴段1例如为机动车辆转向机构的转向器轴，第二轴段2例如为所谓的机动车辆转向的小齿轮轴。两个轴段1和2由扭杆3而彼此连接。

附连带有多个齿N1的第一齿轮4以便不随着第一轴段1转动。具有相同齿数N1的第二齿轮5与第二轴段2连接。第一齿轮4与第三齿轮6啮合，第三齿轮6具有第二齿数N2，出于传动比的目的，第二齿数N2通常显著地小于齿数N1。第二齿轮5与第四齿轮7啮合，第四齿轮7具有与第三齿轮6相同的齿轮模数。此外，第二齿轮5与第五齿轮8啮合，第五齿轮8的齿数N3同样显著地小于第二齿轮5的齿数N1，但其不同于齿数N2且实际上优选地相差至少一个齿。

第一磁体9分配给第四齿轮7，第一磁体9随着齿轮7一起转动且被直径地磁化。

第二磁体10分配给第五齿轮8上，第二磁体10随着第五齿轮8转动且同样被直径地磁化。

第一传感器11分配给第一磁体9，第一传感器11固定地放置于条形导体板24上且检测第一磁体9的旋转设置。此例如可为AMR传感器。