测量作用在机动车辆转向轴上的力矩的装置和检查该装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测试用于测量作用在机动车辆的转向轴(01)上的力矩(M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量作用在机动车辆转向轴上的力矩的装置和检查该装置的方法


[0001]本专利技术首先涉及一种用于测试用于测量作用在机动车辆转向轴上的力矩的装置的方法。转向轴具有轴线，该转向轴在该轴线上延伸并且可以绕该轴线旋转。使用逆磁致伸缩效应测量力矩。转向轴具有至少两个磁化区域，这些磁化区域围绕轴线周向延伸并且形成用于测量的初级传感器。装置包括至少四个磁场传感器作为次级传感器。根据本专利技术的方法使得能够识别装置的故障。本专利技术还涉及一种用于测量作用在机动车辆转向轴上的力矩的装置。

技术介绍

[0002]美国专利第6,758,105 B2号公开了用于检测轴(例如机动车辆的转向柱)上的扭转载荷的磁弹性力矩传感器装置。力矩传感器组件包括限定轴向通道并具有轴向开口的模制塑料体。力矩传感器装置还包括U形引线框架，该U形引线框架嵌入模制塑料体中并且具有在模制塑料体的侧部内围绕通道延伸的侧部。磁流量传感器嵌入模制塑料体的侧部部分并且连接至引线框架。轴通过模制塑料体中的轴向开口径向地接收，并且同轴地定位在通道内以供使用。磁通传感器以预定且固定的布置围绕轴定位。传感器阵列优选地包括直径上相对或轴向上间隔地布置在包括轴线的平面中的传感器。
[0003]美国专利第8,672,086 B2号公开了一种转向设备，其包括可旋转转向轴，该转向轴具有外侧、用于连接转向元件的输入端以及用于连接至车辆的至少一个方向盘的输出端。使用电动机来驱动转向轴。转向轴是磁化的并且也可以用作力矩传感器。至少一个磁场传感器相邻于转向轴的外侧定位。转向轴和至少一个磁场传感器形成力矩传感器，用于检测由可手动操作的转向元件施加至转向轴的力矩。
[0004]美国专利第8,650,969 B2号、美国专利第9,630,648 B2号和美国专利第8,584,533 B2号示出了磁致伸缩力矩传感器，其基于轴等材料的磁导率由于扭转而改变的事实。
[0005]美国专利第8,020,454 B2号和美国专利第9,114,833 B2号示出了尤其用于机动车辆的转向轴的力矩传感器，其包括具有交替磁极的磁极环。
[0006]美国专利第8,943,879 B2号和美国专利第8,776,619 B2号示出了使用磁齿结构的尤其用于机动车辆的转向轴的力矩传感器。
[0007]从美国专利第9,296,415 B2号已知一种电子操作的机动车辆转向柱，其包括用于转向轴的力矩传感器。
[0008]美国专利第8,893,562 B2号公开了一种用于检测磁弹性力矩传感器中的磁噪声的方法。力矩传感器包括具有相反极化的磁化的力矩转换器以及能够在二者之间切换的若干磁场传感器。
[0009]美国专利第8,578,794 B2号公开了一种磁弹性力矩传感器，其具有纵向延伸的元件和若干磁弹性活动区域以及轴向间隔开的初级和次级磁场传感器。
[0010]从美国专利第8,087,304 B2号已知一种磁弹性力矩传感器，其包括具有多个磁弹
性活动区域的纵向延伸元件。力矩传感器包括作为惠斯通电桥连接的初级和次级磁场传感器。
[0011]美国专利第2004/0154412 A1号公开了用于测量从磁弹性波产生的发散磁场的传感器。轴具有两个磁化区域，这两个磁化区域中的每一个分配有用于测量磁场的两个线圈。
[0012]美国专利第2014/0360285 A1号公开了一种磁弹性力矩传感器，利用该磁弹性力矩传感器可以测量作用在中空轴上的力矩。中空轴具有交替极性的三个周向磁化的磁化区域。四个次级磁场传感器与磁化区域相对地布置。
[0013]从美国专利第9,151,686 B2号已知一种磁弹性力矩传感器，据称其具有降低的信号噪声。力矩传感器包括中空轴，该中空轴具有交替极性的三个周向磁化的磁化区域。多达八个磁场传感器与磁化区域相对地布置。
[0014]DE10 2015 209 286 A1公开了使用逆磁致伸缩效应测量机械元件上的力和/或力矩的装置和方法。机械元件具有至少一个磁化区域以用于磁化。使用至少两个间隔开的磁场传感器来测量由磁化以及力和/或力矩引起的磁场。根据方法，单独处理来自磁场传感器的测量信号。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的是基于现有技术改进在基于逆磁致伸缩效应测量作用在机动车辆转向轴上的力矩时对故障的检测，以例如能够满足功能安全性领域的更高要求。
[0016]所述目的通过根据所附权利要求1的方法和根据所附独立权利要求10的装置来实现。
[0017]使用根据本专利技术的方法来测试被设计用于测量作用在机动车辆转向轴上的力矩的装置。转向轴也被称为转向柱并且形成机动车辆的转向系统的一部分。转向轴用于将力矩从方向盘传递并且可能还传递至方向盘。转向轴具有在其中延伸的轴线。该轴线还形成转向轴的旋转轴线。利用根据本专利技术的方法，装置的正确运行被监视并且装置的故障能够被识别。
[0018]力矩作用在装置的转向轴上，因此产生机械应力并且转向轴通常轻微变形。下面给出的方向——即轴向方向、径向方向和切向方向或周向方向——与所提及的转向轴的轴线有关。
[0019]装置优选地设计用于测量位于轴线内的力矩，使得该力矩是转向轴被加载的扭转力矩。力矩的矢量位于轴线内。力矩优选地是转向力矩。装置优选地用于测量转向力矩。装置优选地形成机电动力转向系统的部件。机电动力转向系统还包括机电驱动单元和电子控制单元，该电子控制单元电连接至用于测量转向力矩的装置。机电动力转向系统的机电驱动单元基于使用装置测量的转向力矩的测量值来控制。
[0020]转向轴具有围绕轴线周向延伸的至少两个磁化区域，每个磁化区域用于形成在转向轴中的磁化。因此，存在围绕轴线的至少两个磁化区域，即圆形磁化区域，由此轴线本身优选地不形成磁化区域的一部分。磁化区域优选地仅具有相对于转向轴的围绕轴线延伸的表面的切向对准。磁化区域优选地各自沿围绕轴线的闭合路径延伸，并且磁化区域可以具有短间隙。磁化区域优选地具有相同的空间范围并且轴向间隔开。磁化区域特别优选地设计成磁化轨道的形式。磁化区域形成用于确定力矩的初级传感器。
[0021]转向轴优选地还具有磁中性区域，该磁中性区域各自轴向地布置在磁化区域之间和/或轴向地紧邻转向轴的磁化区域布置。转向轴优选地具有所提及的磁中性区域中的至少一个磁中性区域。磁中性区域既没有永久磁化，也没有被设计成暂时磁化磁中性区域的装置。磁中性区域优选地未被磁化。磁中性区域优选地各自形成在转向轴的轴向部段中。
[0022]装置还包括至少四个磁场传感器，它们形成用于确定力矩的次级传感器。初级传感器——即磁化区域——用于将要测量的力矩转换成对应的磁场，而次级传感器使得该磁场能够转换成电信号。磁场传感器各自被设计用于对由磁化和力矩引起的磁场的轴向对准方向分量进行单独测量。所提及的磁场由于逆磁致伸缩效应而产生。因此，利用装置可能的测量基于逆磁致伸缩效应。
[0023]存在磁场传感器中的至少两个磁场传感器的至少两个不同组合，这些组合中的每个组合足以测量力矩。因此，至少两个组合在其用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测试用于测量作用在机动车辆的转向轴上的力矩(M
t
)的装置的方法，所述转向轴具有轴线(03)和围绕所述轴线(03)周向延伸的用于相应磁化的至少两个磁化区域(04)，其中，所述装置包括用于测量由所述磁化以及由所述力矩(M
t
)引起的磁场的轴向分量的至少四个磁场传感器(06)，其中，分别存在所述磁场传感器(06)中的至少两个磁场传感器的至少两个组合，所述组合中的每个组合足以测量所述力矩(M
t
)，并且其中，所述方法包括以下步骤：
‑
利用所述磁场传感器(06)的组合中的第一组合确定所述力矩(M
t
)的第一测量值；
‑
利用所述磁场传感器(06)的组合中的第二组合确定所述力矩(M
t
)的第二测量值；以及
‑
将所述第一测量值与所述第二测量值进行比较。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还利用所述磁场传感器(06)的组合中的第三组合确定所述力矩(M
t
)的第三测量值，比较所述第一测量值、所述第二测量值和所述第三测量值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了比较所述测量值，计算所述测量值之间的差的绝对量或所述测量值之间的差的平方。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括计算所述测量值之间的差的绝对量之和或所述测量值之间的差的平方和的另一步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果所述绝对量之和或所述差的平方和超过先前定义的最大值，则输出错误信号。6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器(06)各自具有与所述磁场传感器(06)中的至少一个其他磁场传感器相同的切向位置。7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，所述磁场传感器(06)各自具有类似于所述磁化区域(04)之一的轴向位置。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述磁化区域(04)中的至少一个磁化区域具有与所述磁场传感器(06)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：