专利名称：转向系统中扭矩测量用的传感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于车辆转向系统中的扭矩测量的传感装置。
背景技术：
在DE 101 27 169 B4中介绍了一种用于车辆的转向系统，它配有一个电伺服电动机以用于转向力支持。为了确定支持扭矩的大小，就必须要知道实时作用于转向摆臂轴的扭矩，此扭矩可利用一种传感装置测定。作为用于扭矩测量的传感装置，通常在转向系统中使用磁基的系统，该磁基系统包含以不能相对旋转的方式设置在轴上的磁体及包含磁场传感器，该磁场传感器是固定在外壳上的或不能相对旋转地与轴的第二部分相连，并且在相对旋转的情况下可以探测出磁场变化。作为传感器，例如可使用霍尔传感器或MR传感器。在轴一侧使用具有多极的磁环， 这些磁环要么直接地要么经过一个支承环而支撑在轴上，其中该传感器通常以径向距离被定位在磁体外部。现今的趋势是在转向系统中采用具有不断增大刚性的轴，不过这样一来针对扭矩测量而言就出现了这样的问题在给定的扭矩的情况下，轴会产生一种较小的扭转，从而使得被磁场传感器所探测的磁场变化也是较小的。于是由该传感器提供的信号相应地是比较不准确的。
发明内容
本发明的任务是采取简单的结构性措施。如此地发展一种传感装置用于车辆转向系统中的扭矩测量，使得在设计结构紧凑的条件下产生尽可能准确的扭矩信号。根据本发明，上述任务是利用权利要求1中所述特征加以解决的。各从属权利要求提出一些有利的发展。本发明提出的传感装置用于车辆转向系统中的扭矩测量，特别用测定经过方向盘由驾驶者所预定的手动转向力矩。转向系统最好配置一个电动驱动电动机以用于伺服支持，其中原则上也可考虑使用一种液动或电动液动的伺服支持。传感装置包含以不能相对旋转的方式设置在转向系统的一个轴上的磁体及包含磁场传感器，该磁场传感器针对磁体要么设置在轴的第二部段上(承载着磁体的那个轴部段相对于该第二部段实施一个相对旋转运动)，要么在外壳固定地加以定位。在此，该磁体由一个磁体支架支承着，该磁体支架与轴相连。在磁体和磁场传感器之间的相对旋转运动过程中，可以经过传感器探测出由磁体发出的磁场的变化，其中，磁场的这种变化就是相对旋转的尺度，从而也是起作用的扭矩的尺度。根据本发明设定承载着磁体的磁体支座具有一个相对于轴以径向距离布置的容纳部位；磁体设置在该容纳部位的面向轴的内侧上。这一点相对于现有技术的实施形式而言，意味着在磁体相对于轴或磁体支座的设置方面的背弃。根据本发明提出的实施形式，磁体处在磁体支座的容纳部位的内侧上，并面向轴；相反地，按现有技术的实施形式，磁体设置在磁体支座的外侧上，并沿径向朝外指向。与现有技术相比，根据本发明的新式布置具有以下优点虽然总体结构是紧凑的，但磁体离轴仍有较大的径向距离，从而使轴的角度变化可以在磁体的一个比较大的行程中反映出来，相应地也可确定磁场的一个相当关键的变化，这一点对测量信号的质量起着正面作用。同时由于根据本发明的一个优选的实施形式，磁场传感器与轴的旋转轴线的径向距离最大仅仅具有如磁体与轴的旋转轴线的径向距离，所以也可沿径向达到一种紧凑结构的实施形式。在此，磁场传感器要么沿径向处于在轴外侧和磁体之间的中间区域内，从而使传感器沿径向朝外受到磁体的遮蔽，该磁场传感器要么离磁体的轴向端侧有一定轴向距离。在这两种情况下，磁场传感器都处在由磁体外侧所决定的半径之内。将磁场传感器设置在轴外侧和磁体之间，具有如下优点沿轴向也可达到一种很紧凑的实施形式，这是因为该传感器原则上不须沿轴向超出于磁体。由于实现了最佳配置，所以在相同的结构体积大小的情况下能够达到50%量值范围内的信号改善。反过来说，也可以在相同信号质量的情况下达到明显减小结构体积的目的。根据一个有利的实施形式，磁体是设计呈扇形的(segmentfiirmig )，特别是按矩形或者作为弧形体加以设计，这样就不再需要环形磁体了。不过，配置一个环形的磁体仍是有利的。磁体支座最好利用一个环被套装在轴上，并与该轴相连，例如压紧在其上。可以有利的是，设置一个金属套，该金属套与磁体支座相连，磁体支座经过该金属套而与轴相连。 根据本发明的另一个有利的实施形式，磁体支座是塑料注塑成型件，在此在采用磁体套的情况下，该磁体套可以被磁体支座的材料加以压力注塑包封。磁体支座可选地可以经过金属套按压制方式或压制连接方式而与轴相连。从原则上说，也可采用粘接方法或者采用经过机械固定方式的连接方法。特别在结合一种扇形磁体的情况下，有利的做法是将磁体支座的作为磁体承载部的容纳部位设计呈梯形的，其中梯形的窄端处于轴的径向外侧，梯形的宽端则与轴相邻。根据另一个有利的实施形式，磁场传感器是固定地与一外壳部件相连，该外壳部件与第二轴部段相联接，第一轴部段在产生扭矩的情况下相对于该第二轴部段实施一种相对旋转运动。这里涉及的外壳特别指的是用于容纳卷簧的卷簧外壳。此外，有利的是将磁场传感器设置在一个印制电路板上，该印刷电路板特别是具有矩形形状并且还是其它电子元件的承载体，该印刷电路板必要时还具有附属的用于电流供给和/或用于软件连接的接点。这种印制电路板或印制电路板可以成本合算地制造出来。
其它优点和有利的实施形式见其它各权利要求
和附图所述。附图表示图1 一个轴上用于扭矩测量的传感装置的端侧视图；图2图1所示传感装置的局部剖开的侧视图3 —个轴上的一种传感装置的另一个实施例；图4图3所示实施例的侧视图。
具体实施例方式在附图中，相同的部件以相同的附图标记表示。在图1和2中示出第一个实施例。根据此实施例，配置了一个传感装置1以用于探测在一个轴2上作用的扭矩，轴2包含一个主动轴加和一个从动轴2b和一个将主动轴和从动轴相连接的扭杆2c。需要加以测量的是在主支轴加和从动轴2b之间的有效扭矩， 该扭矩在扭杆2c上导致产生一种扭转。作为有效扭矩的尺度的这种扭转可利用扭矩传感装置1测定。传感装置1包含一个扇形的偶极磁体3，该偶极磁体经过一个磁体支座4与主动轴2固定地相连。磁体3的极N和S沿径向或沿切向彼此对置。此外，传感装置1包含一个磁场传感器5，该磁场传感器能够探测出由磁体3发出的磁场的变化，这种磁场的变化是由于主动轴加和从动轴2b之间的相对旋转造成的。磁场传感器5例如是作为霍尔传感器或作为AMR传感器设计的，这种传感器是以各向异性的磁阻效应为基础的。传感器5设置在一个矩形的印刷电路板6上，此外，该电路板也是其它电子部件7 的承载体，特别是ASICS的承载体。在此电路板上还有一个电接触点8，经过该电接触点可特别连接一个电卷绕带及一个软件接口或编程接口。在其上设置了磁体3的磁体支座4包含一个环4a，该环被套置在主动轴加上； 及一个梯形状的容纳部位4b，磁体3被保持在容纳部位的沿径向居外的一侧上。如图2中所示，与磁体支座4的容纳部位4b —体地构成一个在磁体支座的沿径向居外的一侧的区域中沿轴向伸出的承载部段4c，其中磁体3设置在承载部段如的内侧上。这样就能在磁体3 和轴2或该轴的旋转轴线10之间实现一个最大的径向距离。磁体支座4是特别作为塑料注塑成型件设计的并且是固定地与主动轴加相连的，其中还可选地配置一个用于与该轴连接的金属套，该金属套是注塑到磁体支座的材料中的。磁场传感器5处在居于磁体3和轴2的外侧之间的径向居中部位中。这样磁场传感器5就沿径向被磁体3和承载部段如所遮盖，该承载部段就是磁体3的支承体，它特别是在压铸过程中被嵌置到磁体支座的材料中的。磁场传感器5 —方面沿径向处于磁体3之下，另一方面又沿轴向处于被磁体3和承载部段如所遮盖的区域之内。电路板6连同设置在其上的部件(包括磁场传感器5在内)被保持在一个卷簧外壳11上，该卷簧外壳固定地与从动轴2b相连。在根据图3和4所示的实施例中，其基本结构与图1和2所示的完全相同，所以可参考前面的说明。其不同之处乃是磁场传感器5针对磁体3的相对定位。在根据图3和4 所示的实施例中，磁场传感器5是沿轴向设置在磁体3的前面，从而不被磁体3或承载部段 4c沿径向朝外所遮盖。磁体3是相应地在端侧加以磁化的。即使在本实施例中，磁场传感器5与轴2或旋转轴线10之间的径向距离也不大于磁体3和特别是居外的承载部段如离轴2或离旋转轴线10的径向距离。附图标记清单1 传感装置
2轴
2a主动轴
2b从动轴
2c扭杆
3磁体
4磁体支座
4a环
4b容纳部位
4c承载部段
5磁场传感器
6电路板
7电部件
8接触点
9编程接口
10旋转轴线
11卷簧外壳
权利要求
1.用于车辆转向系统中的扭矩测量的传感装置，其包含磁体C3)和磁场传感器(5)，所述磁体以不能相对旋转的方式设置在轴( 上，其特征在于磁体( 被磁体支座(4)所保持，该磁体支座待与轴( 相连，该磁体支座(4)具有与轴O)以径向距离设置的容纳部位 (4b)，并且磁体(3)设置在容纳部位Gb)的面向轴O)的内侧上。
2.按权利要求1所述的传感装置，其特征在于磁场传感器(5)离轴O)的径向距离不大于磁体(3)与轴(2)的径向距离。
3.按权利要求2所述的传感装置，其特征在于磁场传感器( 沿径向定位在轴(2)和磁体⑶之间。
4.按权利要求2所述的传感装置，其特征在于磁场传感器( 沿轴向设置在磁体(3) 的之前。
5.按权利要求1至4中任一项所述的传感装置，其特征在于磁体C3)是设计呈扇形的。
6.按权利要求1至5中任一项所述的传感装置，其特征在于磁体支座(4)被套装在轴⑵上。
7.按权利要求1至6中任一项所述的传感装置，其特征在于磁体支座(4)的容纳部位Gb)具有一个沿轴向突出的承载部段( )，磁体C3)被保持在该承载部段的面向轴(2) 的内侧上。
8.按权利要求7所述的传感装置，其特征在于承载部段Ge)沿径向朝外遮盖着磁场传感器(5)。
9.按权利要求1至8中任一项所述的传感装置，其特征在于磁体支座(4)的容纳部位Gb)是设计呈梯形的。
10.按权利要求1至9中任一项所述的传感装置，其特征在于磁体支座(4)是塑料注塑成型件。
11.按权利要求1至10中任一项所述的传感装置，其特征在于磁场传感器( 被保持在卷簧外壳(11)上。
12.按权利要求1至11中任一项所述的传感装置，其特征在于磁场传感器( 设置在矩形的电路板(6)上，该电路板也是电子部件(7)的承载体。
13.车辆上的转向系统，其包含按权利要求1至12中任一项所述的、用于扭矩测量的传感装置(1)。
全文摘要
一种用于车辆转向系统中的扭矩测量的传感装置，其包含磁体和磁场传感器，所述磁体不能相对旋转地设置在轴上，其中磁体被磁体支座所保持，该磁体支座待与轴相连，该磁体支座具有与轴以径向距离加以布置的容纳部位，并且磁体设置在容纳部位的面向轴的内侧上。
文档编号G01L3/10GK102224402SQ200980147168
公开日2011年10月19日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月25日
发明者W·阿贝勒 申请人:Zf操作系统有限公司