用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件(1)，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)做多圈旋轉(zhuǎn)并且與測量值發(fā)送器(7)相聯(lián)接，該測量值發(fā)送器與測量值接收器結(jié)合產(chǎn)生表示旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的旋轉(zhuǎn)角度的信號(hào)，其中，測量值發(fā)送器(7)與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)實(shí)施成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的旋轉(zhuǎn)(R1、R2)轉(zhuǎn)換成測量值發(fā)送器(7)相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的平移。根據(jù)本發(fā)明，布置在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)上的第一引導(dǎo)元件(9)和位置固定地布置的第二引導(dǎo)元件(12、14)引起測量值發(fā)送器(7)的平移，其中，測量值接收器獲取測量值發(fā)送器(7)的相應(yīng)的位置改變。
【專利說明】
用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的類型的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件。
【背景技術(shù)】
[0002]多圈旋轉(zhuǎn)尤其可以利用游標(biāo)方法來確定。在轉(zhuǎn)向角度傳感器中例如轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)換到帶有不同齒數(shù)的兩個(gè)齒輪上。通過確定齒輪各自的旋轉(zhuǎn)角度可經(jīng)由角度或角度差推斷出轉(zhuǎn)向軸多圈旋轉(zhuǎn)的角度?；蛘邠Q言之兩個(gè)齒輪僅在轉(zhuǎn)向軸多圈旋轉(zhuǎn)的情況下才再次具有相同的絕對朝向。
[0003]在文件DE10 2008 011 448 Al中例如說明了一種用于獲取旋轉(zhuǎn)角度的組件。所說明的組件包括發(fā)送器和傳感器，其根據(jù)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度改變檢測由發(fā)送器產(chǎn)生的物理數(shù)值的改變作為可以數(shù)字方式評(píng)估的信號(hào)。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件具有至少一個(gè)聯(lián)接在其圓周處的通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的、較小圓周的行星齒輪，優(yōu)選地行星齒輪帶有角度傳感器，行星齒輪經(jīng)由軸向上聯(lián)接的內(nèi)擺線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)同樣旋轉(zhuǎn)的內(nèi)擺線盤或內(nèi)擺線齒輪，其轉(zhuǎn)速通過內(nèi)擺線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這樣被降低，使得由此可利用旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)測定轉(zhuǎn)向軸多圈旋轉(zhuǎn)之后旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)數(shù)和絕對轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0004]從文件DE2012 202 632 Al中已知一種根據(jù)開頭所述的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與測量值發(fā)送器相聯(lián)接，測量值發(fā)送器與至少一個(gè)傳感器結(jié)合產(chǎn)生表示旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的信號(hào)。在此測量值發(fā)送器與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件實(shí)施成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成測量值發(fā)送器相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的軸向平移。測量值發(fā)送器具有帶有固定端部和測量端部的彈性基體，其中測量端部在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件處被引導(dǎo)。至少一個(gè)傳感器測定測量值發(fā)送器的測量端部經(jīng)過的位移，該位移代表旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]與此相對，具有獨(dú)立權(quán)利要求1特征的根據(jù)本發(fā)明的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件具有以下優(yōu)點(diǎn)，即從可旋轉(zhuǎn)地支承的物體(例如軸、齒輪、盤等等)除了獲取在O到360°范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度也可獲取在O至NX 360°范圍內(nèi)的多圈旋轉(zhuǎn)。這例如在轉(zhuǎn)向角度傳感器中是必需的，因?yàn)榉较虮P可能多圈旋轉(zhuǎn)。
[0006]本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件做多圈旋轉(zhuǎn)并且與測量值發(fā)送器相聯(lián)接，測量值發(fā)送器與測量值接收器結(jié)合產(chǎn)生表示旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的信號(hào)。在此測量值發(fā)送器與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件實(shí)施成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成測量值發(fā)送器相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的平移。根據(jù)本發(fā)明布置在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的第一引導(dǎo)元件和位置固定地布置的第二引導(dǎo)元件引起測量值發(fā)送器的平移，其中測量值接收器獲取測量值發(fā)送器相應(yīng)的位置改變。
[0007]通過從屬權(quán)利要求中提出的措施和改進(jìn)方案能夠有利地改善在獨(dú)立權(quán)利要求1中所給出的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件。
[0008]特別有利的是，測量值發(fā)送器可實(shí)施成球體或者滑動(dòng)體。為了引導(dǎo)測量值發(fā)送器，第一引導(dǎo)元件可實(shí)施成螺旋槽并且第二引導(dǎo)元件實(shí)施成直槽。備選地第一引導(dǎo)元件可實(shí)施成直槽并且第二引導(dǎo)元件實(shí)施成螺旋槽。通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，測量值發(fā)送器在直槽中從第一位置移動(dòng)到第二位置。通過確定測量值發(fā)送器在直槽中的位置可推斷出旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在大于O至360°的角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的有利設(shè)計(jì)方案中，測量值接收器可包括至少兩個(gè)檢測線圈。測量值發(fā)送器這樣來實(shí)施，使得當(dāng)它到達(dá)相應(yīng)檢測線圈的獲取范圍中時(shí)，它改變檢測線圈的電感。優(yōu)選地測量值發(fā)送器實(shí)施成金屬構(gòu)件。測量值接收器和測量值發(fā)送器例如可構(gòu)成渦流傳感器，其可測定測量值發(fā)送器當(dāng)前的位置。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件另外的有利的設(shè)計(jì)方案中可以存在多個(gè)測量值發(fā)送器和多個(gè)實(shí)施成直槽的引導(dǎo)元件，其中多個(gè)測量值接收器獲取測量值發(fā)送器的相應(yīng)的位置改變。出于求取平均值的目的或者出于冗余的目的可以以有利的方式使用多個(gè)信號(hào)。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件另外的有利的設(shè)計(jì)方案中，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可實(shí)施成盤或者齒輪并且直接與需檢測的軸相連接。備選地旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可實(shí)施成盤或齒輪并且間接地經(jīng)由盤或齒輪與需檢測的軸相連接。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件另外的有利的設(shè)計(jì)方案中，位置固定的第二引導(dǎo)元件構(gòu)造在多層電路板的邊緣層中，其中，至少兩個(gè)檢測線圈構(gòu)造在布置在邊緣層的上方或下方的電路板層中。
【附圖說明】
[0013]本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在以下說明中詳細(xì)闡述。在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示實(shí)施相同功能或類似功能的部件或元件。
[0014]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的實(shí)施例的示意圖，傳感器組件帶有兩個(gè)齒輪，
[0015]圖2顯示用于圖1中的根據(jù)本發(fā)明的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的齒輪的詳細(xì)圖示，
[0016]圖3顯示用于圖1中的根據(jù)本發(fā)明的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的測量值發(fā)送器和測量值接收器的第一實(shí)施例的詳細(xì)圖示，
[0017]圖4顯示圖3中的測量值發(fā)送器和測量值接收器的示意性剖視圖。
[0018]圖5顯示用于圖1中的根據(jù)本發(fā)明的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的測量值發(fā)送器和測量值接收器的第二實(shí)施例的示意性剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如從圖1至5中可見，根據(jù)本發(fā)明的用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5(其做多圈旋轉(zhuǎn))的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件I包括測量值發(fā)送器7，該測量值發(fā)送器與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5相聯(lián)接并且與測量值接收器16、16A相結(jié)合產(chǎn)生表示旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5的旋轉(zhuǎn)角度的信號(hào)。在此測量值發(fā)送器7與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5實(shí)施成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5的旋轉(zhuǎn)R1、R2轉(zhuǎn)換成測量值發(fā)送器7相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5的平移R。根據(jù)本發(fā)明布置在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5上的第一引導(dǎo)元件9和位置固定地布置的第二引導(dǎo)元件12、12A、14、14A引起測量值發(fā)送器7的平移，其中，測量值接收器16、16A獲取測量值發(fā)送器7的相應(yīng)的位置改變。
[0020]如還從圖1中可見，第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3在所示出的實(shí)施例中實(shí)施成齒輪，其直接與需檢測的軸相連接，軸實(shí)施圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線DAl的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R1。第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件5同樣實(shí)施成齒輪，其間接地經(jīng)由實(shí)施成齒輪的第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3與需檢測的軸相連接。這表示，實(shí)施成齒輪的第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3驅(qū)動(dòng)實(shí)施成齒輪的第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件5，使得第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件實(shí)施圍繞第二軸線DA2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R2。
[0021]如從圖1和圖2中還可見，第一引導(dǎo)元件9實(shí)施成螺旋槽并且第二引導(dǎo)元件12、14實(shí)施成直槽。第一引導(dǎo)元件9的螺旋形的槽可由第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3來提供或者可由第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件5來提供。這適用于測量第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3的多圈旋轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)換到較小的實(shí)施成齒輪的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件5上，根據(jù)傳動(dòng)比適用于測量更多數(shù)量的多圈旋轉(zhuǎn)，對角度分辨率的要求較低。實(shí)施成直槽的第二引導(dǎo)元件12、14現(xiàn)在處于實(shí)施成齒輪的第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3的外部區(qū)域之下或之上和/或處于實(shí)施成齒輪的第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件5之下或之上，如從圖1中可見。同樣可使用在圖1中虛線示出的實(shí)施成直槽的多個(gè)第二引導(dǎo)元件12、14與多個(gè)測量值發(fā)送器7和相應(yīng)的測量值接收器16、16A。出于清晰顯示的原因在圖1和圖2中未示出測量值接收器16、16A。接下來參考圖3至5說明測量值接收器16、16A。出于求平均值或者出于冗余的目的可使用多個(gè)信號(hào)。測量值發(fā)送器7在所示出的實(shí)施例中實(shí)施成金屬的球體7A。通過相應(yīng)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3、5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，球體7A在實(shí)施成直槽的第二弓I導(dǎo)元件12、14中從外向內(nèi)移動(dòng)。通過確定球體7A的位置可推斷出旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在大于0°至360°的角度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的未示出的備選實(shí)施例中，第一引導(dǎo)元件可實(shí)施成在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的直槽，并且第二引導(dǎo)元件可以位置固定地實(shí)施成螺旋槽。
[0023]圖3和圖4顯示了用于確定球體7A在實(shí)施成直槽的第二引導(dǎo)元件12、14中的位置的測量值接收器16作為渦流傳感器的可行實(shí)施方式。對此并排布置有多個(gè)檢測線圈L1、L2、L3、L4。金屬的球體7A影響檢測線圈L1、L2、L3、L4的電感。通過測量電感可測定球體7A的位置?？梢噪x散地確定球體7A的位置，通過測定帶有最小電感的線圈或者在球體7A定位在兩個(gè)線圈!^1、1^2、1^3、]^4的幾何中心時(shí)，測定所涉及的帶有最小電感的兩個(gè)線圈Ln、Lm?？商娲?，可連續(xù)地確定球體7A的位置。對此在第一步驟中，如在離散的情況下那樣，識(shí)別受球體7A影響的兩個(gè)線圈Ln、Lm并且在第二步驟中從兩個(gè)線圈Ln、Lm的測量值中計(jì)算準(zhǔn)確的位置。在許多實(shí)際情況中這可根據(jù)接下來的計(jì)算規(guī)則實(shí)現(xiàn):(Ln-Lm)/(Ln+Lm)，其中Ln和Lm代表所涉及的線圈。
[0024]如從圖4中還可見，實(shí)施成直槽的位置固定的第二引導(dǎo)元件12、14構(gòu)造在多層電路板10的邊緣層SI中，多層電路板1在所示出的實(shí)施例中包括四個(gè)層S1、S2、S3、S4。在所示出的實(shí)施例中通過在電路板10的最上層SI中的銑削實(shí)現(xiàn)用于引導(dǎo)球體7A的實(shí)施成直槽的第二引導(dǎo)元件12、14。第二電路板層S2以有利的方式確保在檢測線圈L1、L2、L3、L4與球體7A之間的電絕緣。檢測線圈L1、L2、L3、L4布置在第三電路板層S3中。在優(yōu)選地實(shí)施成螺旋線圈的檢測線圈L1、L2、L3、L4的內(nèi)部區(qū)域與未詳細(xì)示出的評(píng)估電子儀器之間的連接例如通過在第四電路板層S4中的傳遞(Via)和反饋來實(shí)現(xiàn)。因此檢測線圈L1、L2、L3、L4構(gòu)造在布置在邊緣層SI的下方或上方的電路板層S3中。
[0025]圖5顯示一個(gè)實(shí)施例，在其中測量值發(fā)送器實(shí)施成金屬滑動(dòng)體7B。電路板1A實(shí)施成僅具有三個(gè)層S1、S2、S3。如從圖5還可見，滑動(dòng)體7B具有球頭7.1B，球頭在實(shí)施成螺旋形槽的第一引導(dǎo)元件9中被引導(dǎo)?；瑒?dòng)體7B在所示出的實(shí)施例中具有這樣的長度，該長度大約相當(dāng)于實(shí)施成直槽的第二引導(dǎo)元件12A、14A的長度的一半。類似于圖3和圖4中的電路板10，通過在電路板1A的最上層SI中的銑削實(shí)現(xiàn)實(shí)施成直槽的用于引導(dǎo)滑動(dòng)體7B的第二引導(dǎo)元件12A、14A。在滑動(dòng)體7B下方的第三電路板層S3中布置有兩個(gè)檢測線圈L1、L2，它們大約具有與滑動(dòng)體7B相同的長度。類似于以上所說明的實(shí)施例，金屬滑動(dòng)體7B影響檢測線圈L1、L2的電感。為了電絕緣，在最上層SI與第三層S3之間布置有絕緣層S2。滑動(dòng)體7B因此效仿非常大的球體。可如在以上說明的實(shí)施例中那樣確定滑動(dòng)體7B的位置。對此確定兩個(gè)檢測線圈L1、L2的電感并且根據(jù)(L1-L2)/(L1+L2)來計(jì)算。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在O至NX 360°范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件，使得以有利的方式也可獲取轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)角度，因?yàn)榉较虮P可能多圈旋轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于獲取車輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件(I)，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)做多圈旋轉(zhuǎn)并且與測量值發(fā)送器(7)相聯(lián)接，該測量值發(fā)送器與測量值接收器(16、16A)結(jié)合產(chǎn)生表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的旋轉(zhuǎn)角度的信號(hào)，其中，所述測量值發(fā)送器(7)與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)實(shí)施成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其將所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的旋轉(zhuǎn)(Rl、R2)轉(zhuǎn)換成所述測量值發(fā)送器(7)相對于所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)的平移，其特征在于，布置在所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3、5)上的第一引導(dǎo)元件(9)和位置固定地布置的第二引導(dǎo)元件(12、12A、14、14A)引起所述測量值發(fā)送器(7)的平移，其中，所述測量值接收器(16、16A)獲取所述測量值發(fā)送器(7)的相應(yīng)的位置改變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件，其特征在于，所述測量值發(fā)送器(7)為球體(7A)或者滑動(dòng)體(7B)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器組件，其特征在于，所述第一引導(dǎo)元件(9)為螺旋槽并且所述第二引導(dǎo)元件(12、12A、14、14A)為直槽。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器組件，其特征在于，所述第一引導(dǎo)元件(9)為直槽并且所述第二引導(dǎo)元件(12、12A、14、14A)為螺旋槽。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，其特征在于，所述測量值接收器(16、164)包括至少兩個(gè)檢測線圈(1^1、1^、1^3、1^4)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器組件，其特征在于，所述測量值接收器(16、16A)和所述測量值發(fā)送器(7)構(gòu)成渦流傳感器，該渦流傳感器測定所述測量值發(fā)送器(7)的當(dāng)前位置。7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，其特征在于，存在多個(gè)測量值發(fā)送器(7)和多個(gè)為直槽的引導(dǎo)元件(12、124、14、144)，其中，多個(gè)測量值接收器(16、16六)獲取所述測量值發(fā)送器(7)的相應(yīng)的位置改變。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(3)為盤或者齒輪并且直接與需檢測的軸相連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(5)為盤或者齒輪并且間接地經(jīng)由盤或齒輪與需檢測的軸相連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，其特征在于，位置固定的所述第二引導(dǎo)元件(12、12六、14、14六)構(gòu)造在多層電路板(10、1(^)的邊緣層(51)中，其中，所述至少兩個(gè)檢測線圈(L1、L2、L3、L4)構(gòu)造在布置于所述邊緣層(SI)的上方或下方的電路板層(S3)中。
【文檔編號(hào)】B62D15/02GK105890513SQ201610082480
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】A·特羅斯特, S·萊迪希, R·哈斯
【申請人】羅伯特·博世有限公司