角旋转传感器系统技术方案

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。

Angular rotation sensor system

An angular rotation sensor system includes: an input axis target and an output axis target, each input axis target and an output axis target comprising a plurality of components parallel to the longitudinal axis of the input axis or the output axis; a gear target having an angular velocity presenting a predetermined ratio to the angular velocity of the input axis, which comprises a plurality of components, each of which is far from the input. The axis extends and is orthogonal to the plane parallel to the longitudinal axis of the input axis; and the control circuit system, which is arranged to determine the angular position of the input axis in response to the angular rotation sensed by the input axis target and the angular rotation sensed by the gear target; and to respond to the angular rotation sensed by the input axis target and the angular rotation sensed by the output axis target. Determine the amount of torque applied to the input shaft.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】角旋转传感器系统
技术介绍
本专利技术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。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ECU60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(angularposition)。ECU60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，ECU60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。
技术实现思路
因此，本专利技术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。在一个实施例中，角旋转传感器系统进一步包括印刷电路板(PCB)，输入轴目标传感器、输出轴目标传感器和齿轮目标传感器被设置在该PCB上，其中PCB限定平行于输入轴的纵向轴线的平面。在另一实施例中，角旋转传感器系统进一步包括：包封输入轴的第二部分的第一齿轮，该第一齿轮呈现第一齿数；以及呈现第二齿数的第二齿轮，该第二齿轮的齿与第一齿轮的齿相啮合，齿轮目标耦合到第二齿轮并且被布置成响应于第二齿轮的旋转而旋转，其中用于确定输入轴的角位置的布置进一步响应于第一齿数与第二齿数的比率。在一个实施例中，第二齿轮垂直于第一齿轮。在另一实施例中，多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件从圆形底座延伸，该平行平面由该圆形底座限定。独立地，各实施例提供了一种角旋转传感器系统，包括：包封输入轴的第一部分的输入轴目标，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；包封输出轴的一部分的输出轴目标，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该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，该多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件远离输入轴延伸并且呈现与平行于该输入轴的纵向轴线的平面正交的面；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量；输出输入轴的经确定的角位置和经确定的扭矩量。在一个实施例中，角旋转传感器系统进一步包括印刷电路板(PCB)，输入轴目标传感器、输出轴目标传感器和齿轮目标传感器被设置在该PCB上，其中PCB限定平行于输入轴的纵向轴线的平面。在另一实施例中，角旋转传感器系统进一步包括：包封输入轴的第二部分的第一齿轮，该第一齿轮呈现第一齿数；以及呈现第二齿数的第二齿轮，该第二齿轮的齿与第一齿轮的齿相啮合，齿轮目标耦合到第二齿轮并且被布置成响应于第二齿轮的旋转而旋转，其中用于确定输入轴的角位置的布置进一步响应于第一齿数与第二齿数的比率。在一个实施例中，第二齿轮垂直于第一齿轮。在另一实施例中，多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件从圆形底座延伸，该平行平面由该圆形底座限定。独立地，各实施例提供了一种感测角旋转的方法，该方法包括：提供包封输入轴的第一部分的输入轴目标；提供包封输出轴的一部分的输出轴目标；提供齿轮目标，该齿轮目标的角速度呈现与输入轴的角速度的预定比率；感测输入轴目标的角旋转；感测输出轴目标的角旋转；感测齿轮目标的角旋转；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量；以及输出输入轴的经确定的角位置和经确定的扭矩量。在一个实施例中，被提供的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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角旋转传感器系统，包括：输入轴；输出轴；耦合在所述输入轴和所述输出轴之间的扭转杆；包封所述输入轴的第一部分的输入轴目标，所述输入轴目标包括多个输入轴目标构件，所述多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件呈现与所述输入轴的纵向轴线平行的面；包封所述输出轴的一部分的输出轴目标，所述输出轴目标包括多个输出轴目标构件，所述多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件呈现与所述输出轴的纵向轴线平行的面；齿轮目标，所述齿轮目标的角速度呈现与所述输入轴的角速度的预定比率，所述齿轮目标包括多个齿轮目标构件，所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件远离所述输入轴延伸并且呈现与平行于所述输入轴的所述纵向轴线的平面正交的面；输入轴目标传感器，所述输入轴目标传感器被布置成响应于所述多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件的所述面与所述输入轴目标传感器之间的相对运动来感测所述输入轴目标的角旋转；输出轴目标传感器，所述输出轴目标传感器被布置成响应于所述多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件的所述面与所述输出轴目标传感器之间的相对运动来感测所述输出轴目标的角旋转；齿轮目标传感器，所述齿轮目标传感器被布置成响应于所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件的所述面与所述齿轮目标传感器之间的相对运动来感测所述齿轮目标的角旋转；以及控制电路系统，所述控制电路系统被布置成：响应于所述输入轴目标的所述感测到的角旋转和所述齿轮目标的所述感测到的角旋转来确定所述输入轴的角位置；响应于所述输入轴目标的所述感测到的角旋转和所述输出轴目标的所述感测到的角旋转来确定施加到所述输入轴的扭矩量；以及输出所述输入轴的所述经确定的角位置和所述经确定的扭矩量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.28 US 62/367,7421.一种角旋转传感器系统，包括：输入轴；输出轴；耦合在所述输入轴和所述输出轴之间的扭转杆；包封所述输入轴的第一部分的输入轴目标，所述输入轴目标包括多个输入轴目标构件，所述多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件呈现与所述输入轴的纵向轴线平行的面；包封所述输出轴的一部分的输出轴目标，所述输出轴目标包括多个输出轴目标构件，所述多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件呈现与所述输出轴的纵向轴线平行的面；齿轮目标，所述齿轮目标的角速度呈现与所述输入轴的角速度的预定比率，所述齿轮目标包括多个齿轮目标构件，所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件远离所述输入轴延伸并且呈现与平行于所述输入轴的所述纵向轴线的平面正交的面；输入轴目标传感器，所述输入轴目标传感器被布置成响应于所述多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件的所述面与所述输入轴目标传感器之间的相对运动来感测所述输入轴目标的角旋转；输出轴目标传感器，所述输出轴目标传感器被布置成响应于所述多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件的所述面与所述输出轴目标传感器之间的相对运动来感测所述输出轴目标的角旋转；齿轮目标传感器，所述齿轮目标传感器被布置成响应于所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件的所述面与所述齿轮目标传感器之间的相对运动来感测所述齿轮目标的角旋转；以及控制电路系统，所述控制电路系统被布置成：响应于所述输入轴目标的所述感测到的角旋转和所述齿轮目标的所述感测到的角旋转来确定所述输入轴的角位置；响应于所述输入轴目标的所述感测到的角旋转和所述输出轴目标的所述感测到的角旋转来确定施加到所述输入轴的扭矩量；以及输出所述输入轴的所述经确定的角位置和所述经确定的扭矩量。2.如权利要求1所述的角旋转传感器系统，其特征在于，进一步包括印刷电路板(PCB)，所述输入轴目标传感器、所述输出轴目标传感器和所述齿轮目标传感器被设置在所述PCB上，其中所述PCB限定平行于所述输入轴的所述纵向轴线的平面。3.如权利要求1或权利要求2所述的角旋转传感器系统，其特征在于，进一步包括：包封所述输入轴的第二部分的第一齿轮，所述第一齿轮呈现第一齿数；以及呈现第二齿数的第二齿轮，所述第二齿轮的所述齿与所述第一齿轮的所述齿相啮合，所述齿轮目标耦合到所述第二齿轮并且被布置成响应于所述第二齿轮的旋转而旋转，其中用于确定所述输入轴的所述角位置的所述布置进一步响应于所述第一齿数与所述第二齿数的比率。4.如权利要求3所述的角旋转传感器系统，其特征在于，所述第二齿轮垂直于所述第一齿轮。5.如权利要求1或权利要求2所述的角旋转传感器系统，其特征在于，所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件从圆形底座延伸，所述平行平面由所述圆形底座限定。6.一种角旋转传感器系统，包括：包封输入轴的第一部分的输入轴目标，所述输入轴目标包括多个输入轴目标构件，所述多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件呈现与所述输入轴的纵向轴线平行的面；包封输出轴的一部分的输出轴目标，所述输出轴目标包括多个输出轴目标构件，所述多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件呈现与所述输出轴的纵向轴线平行的面；齿轮目标，所述齿轮目标的角速度呈现与所述输入轴的角速度的预定比率，所述齿轮目标包括多个齿轮目标构件，所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件远离所述输入轴延伸并且呈现与平行于所述输入轴的所述纵向轴线的平面正交的面；输入轴目标传感器，所述输入轴目标传感器被布置成响应于所述多个输入轴目标构件中的每一个输入轴目标构件的所述面与所述输入轴目标传感器之间的相对运动来感测所述输入轴目标的角旋转；输出轴目标传感器，所述输出轴目标传感器被布置成响应于所述多个输出轴目标构件中的每一个输出轴目标构件的所述面与所述输出轴目标传感器之间的相对运动来感测所述输出轴目标的角旋转；齿轮目标传感器，所述齿轮目标传感器被布置成响应于所述多个齿轮目标构件中的每一个齿轮目标构件的所述面与所述齿轮目标传感器之间的相对运动来感测所述齿轮目标的角旋转；以及控制电路系统，所述控制电路系统被布置成：响应于所述输入轴目标的所述感测到的角旋转和所述齿轮目标的所述感测到的角旋转来...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世举，T·R·杰克森，
申请(专利权)人：美高森美公司，
类型：发明
国别省市：美国,US