扭矩传感器装置、磁通导体装置和磁通导体制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测施加在轴上的扭矩的扭矩传感器装置(10)、用于此的磁通导体装置(16)以及磁通导体(16A、16B)，其中，扭矩传感器装置(10)具有磁装置(15)、定子装置(12)和磁通导体装置(16)，其中，磁通导体装置(16)具有第一磁通导体(16A)和第二磁通导体(16B)，并且第一磁通导体(16A)和第二磁通导体(16B)分别具有第一聚集面(17)以及分别具有至少一个传递面(18)，其中，第二磁通导体(16B)还具有与第二磁通导体(16B)的至少一个传递面(18)导磁地耦合的第二聚集面(19)，其中，第一磁通导体(16A)和第二磁通导体(16B)分别被设计并且相对于彼此布置为，使得当扭矩传感器装置(10)被干扰磁场(MS)包围时，第一干扰磁通份额(FS1)和第二磁通(F2)的第二干扰磁通份额(FS2)至少部分地相互抵消，该第一干扰磁通份额在第一磁通导体(16A)的第一聚集面(17)中至少部分地聚束并且通过第一磁通导体(16A)的至少一个传递面(18)传递给磁传感器，该第二干扰磁通份额在第二磁通导体(16B)的第二聚集面(19)中至少部分地聚束并且通过第二磁通导体(16B)的至少一个传递面(18)传递给磁传感器(21)。个传递面(18)传递给磁传感器(21)。个传递面(18)传递给磁传感器(21)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扭矩传感器装置、磁通导体装置和磁通导体


[0001]本专利技术涉及一种用于检测施加到轴上的扭矩的扭矩传感器装置，尤其是用于检测施加到机动车的转向轴上的扭矩的扭矩传感器装置，其中，扭矩传感器装置具有磁装置、定子装置和磁通导体装置。
[0002]此外，本专利技术涉及一种用于扭矩传感器装置的磁通导体装置。
[0003]此外，本专利技术涉及一种用于扭矩传感器装置和/或用于扭矩传感器装置的磁通导体装置的磁通导体。

技术介绍

[0004]由现有技术、例如由专利文献DE 10 2013 006 379 A1或EP 1 269 133 B1，原则上已知这类的尤其是用于机动车的转向轴的扭矩传感器装置。
[0005]这种扭矩传感器装置例如在电气的转向系统中使用，以便基于由驾驶员施加的转向扭矩来控制转向系统的电气驱动马达，以便例如提供相应的转向辅助。
[0006]扭矩传感器装置为此通常与轴向剖分的轴和具有定义的、已知的抗扭刚度的扭力杆结合地使用，其中，扭力杆在此将轴向剖分的轴的第一部分与该轴向剖分的轴的第二部分连接。
[0007]如果扭矩施加到轴上，则这会使轴的两个部分相对于彼此扭转可测量的扭转角，其中，扭转角依据所施加的扭矩和扭力杆的扭转刚度来调节，从而能够在扭力杆的刚度为定义的、已知的刚度的情况下由所检测的扭转角确定所施加的扭矩。
[0008]已知用于测量由所施加的扭矩产生的扭转角的不同的测量原理和传感器装置，其中，通常使用磁传感器装置或磁传感器系统，在该磁传感器装置或磁传感器系统中，具有至少一个磁元件(通常具有环绕的、设计为永磁体的环形磁体)的磁装置与转向轴的第一部分抗扭地连接，并且具有一个或多个导磁的定子的定子装置与轴的第二部分抗扭地连接，其中，定子装置在此通常沿着径向以其之间的较小的气隙同心地围绕磁装置、尤其是磁元件布置。借助磁装置产生的磁场的磁通可以通过定子装置被导引向具有至少一个磁传感器、例如霍尔传感器的磁传感器装置并且进行分析，该定子装置通常包括两个分别具有环形盘状的区域的单独的定子。
[0009]如果抗扭地与轴的第一部分连接的磁装置、尤其是该磁装置的磁元件通过轴的扭转运动相对于与轴的第二部分连接的定子装置运动，则定子装置、尤其是各个定子中的磁通密度发生变化，这可以借助磁传感器装置进行检测。定子装置中的磁通密度的变化在此尤其取决于磁装置、尤其是相应的磁元件相对于定子装置、尤其是相对于各个定子的相对运动的大小、即取决于扭转角。因此，可以由所检测的磁通密度的变化推断出扭转角，并且又可以在已知扭力杆的扭转刚度的情况下根据扭转角确定施加到轴上的扭矩。
[0010]由于由扭矩传感器装置的磁装置产生的磁场与其它磁场叠加导致对传递给磁传感器装置的磁通产生不期望的不利影响，尤其是导致通过其它磁场产生的所传递的磁通密度的改变，这导致错误的然而可信的并且因此不会被识别为有错误的传感器信号，并且因
此导致错误的扭矩值，所述其它磁场对于传感器装置的磁场来说代表干扰磁场，例如是其它传感器装置的磁场或存在于扭矩传感器装置周围的磁场、例如位于附近的电机的磁场、例如电动机或者发电机或者大电流线路的磁场。
[0011]由现有技术已知用于降低前述的这类的扭矩传感器装置的干扰敏感性的不同措施。
[0012]专利文献US 2016/0091574 A1例如建议，为了补偿由其它传感器装置的磁场造成的干扰、即所谓的“串扰”，设置至少一个与其它传感器装置的磁元件对称地布置的附加的磁元件，以补偿其它传感器装置的磁元件的磁场对真正的传感器装置的影响。然而，这尤其以了解干扰磁场的方向为前提条件。
[0013]由专利文献WO 2020/035262 A1例如已知一种用于检测施加到轴上的扭矩的转矩传感器装置，该转矩传感器装置具有定子装置、磁装置和磁传感器装置，其中，磁装置和定子装置被设计并且相对于彼此布置为，使得能够通过在磁装置和定子装置之间的沿着周向的相对运动产生具有第一磁通方向的第一磁通和具有与第一磁通方向相反的第二磁通方向的第二磁通，其中，磁传感器装置包括用于检测第一磁通的第一磁传感器和用于检测第二磁通的第二磁传感器。
[0014]专利文献DE 10 2007 057 050 A1公开了一种易受干扰性相对较低的用于测量作用在轴上的扭矩的传感器装置，其中，该轴具有第一轴区段和第二轴区段，并且这两个轴区段能够相对于彼此扭转，该传感器装置具有至少一个布置在第一轴区段上的磁编码器和布置在第二轴区段上的定子，其中，该定子具有两个分别带有突伸的指状结构的定子元件，其中，在第二轴区段上布置有至少一个附加的第二定子，该附加的第二定子同样具有分别带有突伸的指状结构的两个定子元件，并且这些定子与磁编码器相关联。
[0015]此外，专利文献DE 10 2018 112 930 A1公开了一种用于确定车辆的转向装置的转向力矩的确定装置，该确定装置具有转向轴，该转向轴具有第一轴区段和第二轴区段，该第二轴区段同轴地布置在第一轴区段后面并且能扭转地与第一轴区段机械地有效连接，其中，确定装置还具有用于产生磁场的磁元件以及用于将磁场的磁场线导引离开磁元件或者导引向磁元件的磁场接收元件，其中，此外，磁元件抗扭地布置在第一轴区段上，并且磁场接收元件抗扭地布置在第二轴区段上，其中，确定装置具有至少一个导磁元件，该导磁元件通过第一磁通连接和第二磁通连接磁导通地与磁接收元件连接，以形成至少部分地闭合的具有磁场流动方向的磁场回路，其中，在第一磁通连接中布置有第一磁传感器，并且在第二磁通连接中布置有第二磁传感器，并且其中，穿过第一磁通连接中的第一磁传感器的磁场流动方向与第二磁通连接中的第二磁传感器的磁场流动方向不同。

技术实现思路

[0016]在此背景下，本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种替换的、尤其是改进的扭矩传感器装置、尤其是下述扭矩传感器装置，在该扭矩传感器装置中，至少一个存在于扭矩传感器装置的周围环境中的外部的干扰磁场对待确定的扭矩值影响较小。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种替换的、尤其是改进的磁通导体装置以及一种替换的、尤其是改进的磁通导体、尤其是下述磁通导体装置和磁通导体，借助该磁通导体装置和磁通导体能够降低至少一个存在于扭矩传感器装置的周围环境中的外部的干扰磁场对待确定的扭
矩值的影响。
[0017]上述技术问题通过具有根据相应独立权利要求的特征的按照本专利技术的扭矩传感器装置、按照本专利技术的磁通导体装置以及按照本专利技术的磁通导体来解决。本专利技术的优选实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题，并且在以下详细阐述。
[0018]按照本专利技术的用于检测施加在轴上的扭矩、尤其是用于检测施加在机动车的转向轴上的扭矩的扭矩传感器装置具有磁装置、定子装置和磁通导体装置，其中，磁装置被设计用于产生至少一个有用磁场，并且磁装置和定子装置能够通过施加扭矩而沿着周向围绕扭矩传感器装置的中心轴线相对于彼此运动，使得能够通过磁装置和定子装置之间的沿着周向的相对运动依据由施加到扭矩传感器装置上的扭矩在定子装置中产生有用磁通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测施加在轴上的扭矩、尤其是用于检测施加在机动车的转向轴上的扭矩的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其中，所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)具有磁装置(15)、定子装置(12)和磁通导体装置(16、26、36、46、56、66)，其中，所述磁装置(15)被设计用于产生至少一个有用磁场(MN)，并且所述磁装置(15)和所述定子装置(12)能够通过施加扭矩而沿着周向(U)围绕所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)的中心轴线(Z)相对于彼此运动，使得能够通过所述磁装置(15)和所述定子装置(23)之间的沿着周向(U)的相对运动依据由施加到所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)上的扭矩在所述定子装置(12)中产生有用磁通(FN)，其中，在所述定子装置(12)中还能够依据包围所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)的干扰磁场(MS)产生第一干扰磁通(FS1)，其中，所述磁通导体装置(16、26、36、46、56、66)具有第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)和第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)，并且所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)和所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)分别具有第一聚集面(17)以及分别具有至少一个传递面(18)，其中，所述第一聚集面(17)分别被设计用于至少部分地聚束和/或至少部分地传递有用磁通(FN)和/或第一干扰磁场(FS1)，所述有用磁通在所述定子装置(12)中依据所施加的扭矩产生，所述第一干扰磁场依据包围所述扭矩传感器装置的干扰磁场(MS)产生，其中，所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的至少一个传递面(18)和所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的至少一个传递面(18)相互对置地布置为，使得所述传递面之间形成轴向间隙，磁传感器装置的至少一个磁传感器(21)能够布置在所述轴向间隙中，其中，通过所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的至少一个传递面(18)能够将在所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)中聚束的第一磁通(F1)传递给布置在所述轴向间隙中的磁传感器装置的磁传感器(21)，并且其中，通过所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的至少一个传递面(18)能够将在所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)中聚束的第二磁通(F2)传递给所述磁传感器(21)，其特征在于，所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)还具有与所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的至少一个传递面(18)导磁地耦合的第二聚集面(19)，所述第二聚集面被设计用于依据包围所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)的干扰磁场(MS)产生或至少部分地聚束和/或传递第二干扰磁通(FS2)，其中，所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)和所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)分别被设计并且相对于彼此布置为，使得当所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)被干扰磁场(MS)包围时，所述第一磁通(F1)的第一干扰磁通份额(FS1)和所述第二磁通(F2)的第二干扰磁通份额(FS2)至少部分地相互抵消，所述第一干扰磁通份额在所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的第一聚集面(17)中至少部分地聚束并且通过所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的至少一个传递面(18)传递给所述磁传感器，所述第二干扰磁通份额在所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第二
聚集面(19)中至少部分地聚束并且通过所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的至少一个传递面(18)传递给所述磁传感器(21)。2.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)同样还具有第二聚集面(19)，其中，所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的第二聚集面(19)与所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的至少一个传递面(18)导磁地耦合并且同样被设计用于依据包围所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)的干扰磁场(MS)产生或至少部分地聚束并且传递第二干扰磁通(FS2)，其中，所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)和所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)分别被设计并且相对于彼此布置为，使得当所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)被干扰磁场(MS)包围时，所述第二磁通(F2)的第一干扰磁通份额(FS1)和所述第一磁通(F1)的第二干扰磁通份额(FS2)至少部分地相互抵消，所述第一干扰磁通份额在所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第一聚集面(17)中至少部分地聚束并且通过所述第二磁通导体(16B、26B、36B、46B、56B、66B)的至少一个传递面(18)传递给所述磁传感器，所述第二干扰磁通份额在所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的第二聚集面(19)中至少部分地聚束并且通过所述第一磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A)的至少一个传递面(18)传递给所述磁传感器(21)。3.根据权利要求1或2所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第一聚集面(17)和/或第二聚集面(19)和/或至少一个传递面(18)至少部分地在垂直于所述扭矩传感器装置(10、20、...、80)的中心轴线(Z)延伸的平面中延伸。4.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第二聚集面(19)至少部分地平行于相关的磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第一聚集面(17)延伸。5.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的至少一个传递面(18)至少部分地在关于沿着所述中心轴线(Z)的方向在相关的磁通导体的(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第一聚集面(17)和第二聚集面(19)之间延伸的平面中延伸。6.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第一聚集面(17)沿着径向至少部分地布置在所述定子装置(12)内、尤其是至少部分地沿着径向与所述定子装置搭叠。7.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第二聚集面(19)相比于相关的磁通导体的第一聚集面(17)沿着径向进一步向外延伸和/或相比于相关的磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第一聚集面(17)沿着径向布置得更靠外。
8.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第二聚集面(17)沿着轴向布置在沿着所述中心轴线位于所述定子装置(12)内的高度上、尤其是至少部分地侧向地布置在所述定子装置(12)旁边。9.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第二聚集面(17)沿着轴向沿着所述中心轴线(Z)布置在所述定子装置(12)上方或者下方。10.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、26B、36B、46B、56B、66B)的第二聚集面(19)的尺寸选择为，使得由包围所述扭矩传感装置(10、20、...、80)的具有定义的场方向的定义的干扰磁场(MS)产生的并且由第二聚集面(19)聚束的第二干扰磁通(FS2)的大小为，使得补偿所述第一干扰磁通(FS1)的定义的份额、尤其是补偿由所述干扰磁场(MS)产生的第一干扰磁通(FS1)的至少25％、50％或者75％的份额。11.根据前述权利要求之一所述的扭矩传感器装置(10、20、...、80)，其特征在于，至少一个磁通导体(16A、26A、36A、46A、56A、66A；16B、...

【专利技术属性】
技术研发人员：E弗罗利希，J托姆，S帕查基尔，
申请(专利权)人：法雷奥开关和传感器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：