[发明专利]转矩感测装置和车辆

说明书

本发明涉及一种转矩感测装置(100)用于主动感测沿着旋转轴线(X)作用到通过肌力和/或马达力能驱动的车辆(1)的轴(15)上并且尤其作用到曲轴(15)上的转矩，具有励磁单元(20)，该励磁单元构造成用于给所述轴(15)加载以随时间变化的磁场，和第一传感器单元(30)和第二传感器单元(40)，所述第一传感器单元和所述第二传感器单元构造成用于感测由所述轴(15)承载的磁场，其中，所述第一传感器单元和所述第二传感器单元(40)尤其在还具有相同结构的情况下相对于彼此具有不同的取向，使得它们在运行中关于所述轴(15)并且尤其关于所述旋转轴线(X)相对彼此不同地取向。

技术领域

本发明涉及一种转矩感测装置和一种车辆。本发明尤其涉及一种用于主动感测沿着旋转轴线作用到通过肌力和/或马达力可驱动的车辆的轴和尤其曲轴上的转矩的转矩感测装置和一种通过肌力和/或马达力可驱动的车辆、自行车、电动自行车、电动脚踏车、电动助力车或类似车辆。

背景技术

例如在车辆技术的领域中，在监测和/或控制驱动装置时经常值得期望的是，感测作用到驱动单元的轴上的转矩。

为此通常使用以下转矩感测装置，所述转矩感测装置利用与在轴中的机械应力相关的效应，以便能够推断出作用到轴上的转矩的值。在此，可以使用表现出与机械负载相关的压电效应或反磁致伸缩效应的材料。在此，转矩的值分别与例如可被动量取的电压或可测量的磁场和它们的变化有关。

在此，不利的是，一方面仅获得被施加以转矩的材料本身提供的电或磁的量值。另一方面，这种操作由于在热领域中的干扰影响(例如在温度漂移的意义上)或者在机械领域中的干扰影响(例如在出现驱动部件的振动或变形的意义上)而具有相应的测量误差。该测量误差经常不被发现并且可以在分析处理假定产生的转矩的所感测的值时导致错估。

发明内容

相对地，根据本发明的转矩感测装置具有以下优点：在待探究的轴的区域中没有特别的材料准备措施的情况下能够以高的可靠性和精度求取作用到轴上的转矩。根据本发明，这通过独立权利要求1的特征由此实现：建立用于主动感测沿着旋转轴线X作用到静止的或旋转的轴上的并且尤其作用到通过肌力和/或马达力可驱动的车辆的静止的或旋转的轴上的转矩的转矩感测装置，该转矩感测装置具有励磁单元和第一传感器单元以及第二传感器单元，该励磁单元构造成用于给轴加载以随时间变化的磁场，所述第一传感器单元以及第二传感器单元构造成用于感测由轴承载的磁场，其中，第一和第二传感器单元(尤其在还具有相同结构的情况下)相对于彼此具有不同的取向，使得它们在运行中关于轴并且尤其关于旋转轴线X相对彼此不同地取向。通过根据本发明的措施并且尤其通过第一和第二传感器单元相对彼此偏离的取向，所述第一和第二传感器单元以不同的方式感测由轴承载的磁场，该磁场由励磁单元通过加载以随时间变化的磁场并且尤其加载以磁交变场而激励产生。通过相应的分析处理、例如所感测信号的差分，可以与第一和第二传感器单元的由干扰影响造成的信号分量分离地观察在所感测的磁场中的取决于取向的信号分量的意义上的、来自转矩加载的效应，所述干扰影响不取决于传感器单元的取向或者相比与所加载的转矩相关的信号分量更独立于传感器单元的取向。

在实际中，这意味着，两个传感器单元测量相同的以转矩加载的轴，但具有不同的取向。在此，一个传感器单元可以如此设置，使得该传感器单元以特别高的敏感性感测与转矩加载相关的磁场，而第二传感器单元近似用作为补偿传感器并且以一取向定向，该第二传感器单元虽然不改变地感测干扰影响，但由所述干扰影响相对较少地影响来自转矩加载的效应。

在理想情况下，这样构造传感器单元的相对彼此的取向，使得一个传感器单元仅感测干扰并且另一传感器单元感测包括干扰在内的转矩所基于的信号，由此由信号的(必要时加权的)差可以特别精确地获取转矩。在此，45°的相对彼此的扭转是特别有利的。

根据本发明，尤其消除与外部磁场例如地磁场和/或周围环境、轴的旋转(例如由于不理想的轴几何形状)、振动、温度变化或类似影响相关的干扰。

下面示出本发明的优选扩展方案。