用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于获取车辆中的旋转构件(3、5)的旋转角度的传感器组件(1)，旋转构件(3、5)做多圈旋转并且与测量值发送器(7)相联接，该测量值发送器与测量值接收器结合产生表示旋转构件(3、5)的旋转角度的信号，其中，测量值发送器(7)与旋转构件(3、5)实施成运动转换器，其将旋转构件(3、5)的旋转(R1、R2)转换成测量值发送器(7)相对于旋转构件(3、5)的平移。根据本发明，布置在旋转构件(3、5)上的第一引导元件(9)和位置固定地布置的第二引导元件(12、14)引起测量值发送器(7)的平移，其中，测量值接收器获取测量值发送器(7)的相应的位置改变。
【专利说明】
用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件
技术领域
[0001]本发明涉及一种根据独立权利要求1的类型的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件。
【背景技术】
[0002]多圈旋转尤其可以利用游标方法来确定。在转向角度传感器中例如转向轴的旋转被转换到带有不同齿数的两个齿轮上。通过确定齿轮各自的旋转角度可经由角度或角度差推断出转向轴多圈旋转的角度。或者换言之两个齿轮仅在转向轴多圈旋转的情况下才再次具有相同的绝对朝向。
[0003]在文件DE10 2008 011 448 Al中例如说明了一种用于获取旋转角度的组件。所说明的组件包括发送器和传感器，其根据旋转构件的旋转角度改变检测由发送器产生的物理数值的改变作为可以数字方式评估的信号。旋转构件具有至少一个联接在其圆周处的通过旋转构件旋转而旋转的、较小圆周的行星齿轮，优选地行星齿轮带有角度传感器，行星齿轮经由轴向上联接的内摆线传动机构驱动同样旋转的内摆线盘或内摆线齿轮，其转速通过内摆线传动机构这样被降低，使得由此可利用旋转传感器系统测定转向轴多圈旋转之后旋转构件的旋转数和绝对转动角度。
[0004]从文件DE2012 202 632 Al中已知一种根据开头所述的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件。旋转构件与测量值发送器相联接，测量值发送器与至少一个传感器结合产生表示旋转构件的旋转角度的信号。在此测量值发送器与旋转构件实施成运动转换器，其将旋转构件的旋转转换成测量值发送器相对于旋转构件的轴向平移。测量值发送器具有带有固定端部和测量端部的弹性基体，其中测量端部在旋转构件处被引导。至少一个传感器测定测量值发送器的测量端部经过的位移，该位移代表旋转构件的旋转角度。
【发明内容】
[0005]与此相对，具有独立权利要求1特征的根据本发明的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件具有以下优点，即从可旋转地支承的物体(例如轴、齿轮、盘等等)除了获取在O到360°范围内的旋转角度也可获取在O至NX 360°范围内的多圈旋转。这例如在转向角度传感器中是必需的，因为方向盘可能多圈旋转。
[0006]本发明的实施方式提供了一种用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件，该旋转构件做多圈旋转并且与测量值发送器相联接，测量值发送器与测量值接收器结合产生表示旋转构件的旋转角度的信号。在此测量值发送器与旋转构件实施成运动转换器，其将旋转构件的旋转转换成测量值发送器相对于旋转构件的平移。根据本发明布置在旋转构件上的第一引导元件和位置固定地布置的第二引导元件引起测量值发送器的平移，其中测量值接收器获取测量值发送器相应的位置改变。
[0007]通过从属权利要求中提出的措施和改进方案能够有利地改善在独立权利要求1中所给出的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件。
[0008]特别有利的是，测量值发送器可实施成球体或者滑动体。为了引导测量值发送器，第一引导元件可实施成螺旋槽并且第二引导元件实施成直槽。备选地第一引导元件可实施成直槽并且第二引导元件实施成螺旋槽。通过旋转构件的旋转运动，测量值发送器在直槽中从第一位置移动到第二位置。通过确定测量值发送器在直槽中的位置可推断出旋转构件在大于O至360°的角度范围内的旋转角度。
[0009]在根据本发明的传感器组件的有利设计方案中，测量值接收器可包括至少两个检测线圈。测量值发送器这样来实施，使得当它到达相应检测线圈的获取范围中时，它改变检测线圈的电感。优选地测量值发送器实施成金属构件。测量值接收器和测量值发送器例如可构成涡流传感器，其可测定测量值发送器当前的位置。
[0010]在根据本发明的传感器组件另外的有利的设计方案中可以存在多个测量值发送器和多个实施成直槽的引导元件，其中多个测量值接收器获取测量值发送器的相应的位置改变。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个信号。
[0011]在根据本发明的传感器组件另外的有利的设计方案中，旋转构件可实施成盘或者齿轮并且直接与需检测的轴相连接。备选地旋转构件可实施成盘或齿轮并且间接地经由盘或齿轮与需检测的轴相连接。
[0012]在根据本发明的传感器组件另外的有利的设计方案中，位置固定的第二引导元件构造在多层电路板的边缘层中，其中，至少两个检测线圈构造在布置在边缘层的上方或下方的电路板层中。
【附图说明】
[0013]本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中详细阐述。在附图中相同的附图标记表示实施相同功能或类似功能的部件或元件。
[0014]图1显示了根据本发明用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件的实施例的示意图，传感器组件带有两个齿轮，
[0015]图2显示用于图1中的根据本发明的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件的齿轮的详细图示，
[0016]图3显示用于图1中的根据本发明的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件的测量值发送器和测量值接收器的第一实施例的详细图示，
[0017]图4显示图3中的测量值发送器和测量值接收器的示意性剖视图。
[0018]图5显示用于图1中的根据本发明的用于获取车辆中的旋转构件的旋转角度的传感器组件的测量值发送器和测量值接收器的第二实施例的示意性剖视图。
【具体实施方式】
[0019]如从图1至5中可见，根据本发明的用于获取车辆中的旋转构件3、5(其做多圈旋转)的旋转角度的传感器组件I包括测量值发送器7，该测量值发送器与旋转构件3、5相联接并且与测量值接收器16、16A相结合产生表示旋转构件3、5的旋转角度的信号。在此测量值发送器7与旋转构件3、5实施成运动转换器，其将旋转构件3、5的旋转R1、R2转换成测量值发送器7相对于旋转构件3、5的平移R。根据本发明布置在旋转构件3、5上的第一引导元件9和位置固定地布置的第二引导元件12、12A、14、14A引起测量值发送器7的平移，其中，测量值接收器16、16A获取测量值发送器7的相应的位置改变。
[0020]如还从图1中可见，第一旋转构件3在所示出的实施例中实施成齿轮，其直接与需检测的轴相连接，轴实施围绕第一旋转轴线DAl的旋转运动R1。第二旋转构件5同样实施成齿轮，其间接地经由实施成齿轮的第一旋转构件3与需检测的轴相连接。这表示，实施成齿轮的第一旋转构件3驱动实施成齿轮的第二旋转构件5，使得第二旋转构件实施围绕第二轴线DA2的旋转运动R2。
[0021]如从图1和图2中还可见，第一引导元件9实施成螺旋槽并且第二引导元件12、14实施成直槽。第一引导元件9的螺旋形的槽可由第一旋转构件3来提供或者可由第二旋转构件5来提供。这适用于测量第一旋转构件3的多圈旋转。通过转换到较小的实施成齿轮的旋转构件5上，根据传动比适用于测量更多数量的多圈旋转，对角度分辨率的要求较低。实施成直槽的第二引导元件12、14现在处于实施成齿轮的第一旋转构件3的外部区域之下或之上和/或处于实施成齿轮的第二旋转构件5之下或之上，如从图1中可见。同样可使用在图1中虚线示出的实施成直槽的多个第二引导元件12、14与多个测量值发送器7和相应的测量值接收器16、16A。出于清晰显示的原因在图1和图2中未示出测量值接收器16、16A。接下来参考图3至5说明测量值接收器16、16A。出于求平均值或者出于冗余的目的可使用多个信号。测量值发送器7在所示出的实施例中实施成金属的球体7A。通过相应旋转构件3、5的旋转运动，球体7A在实施成直槽的第二弓I导元件12、14中从外向内移动。通过确定球体7A的位置可推断出旋转构件在大于0°至360°的角度范围内的旋转角度。
[0022]在根据本发明的传感器组件的未示出的备选实施例中，第一引导元件可实施成在旋转构件上的直槽，并且第二引导元件可以位置固定地实施成螺旋槽。
[0023]图3和图4显示了用于确定球体7A在实施成直槽的第二引导元件12、14中的位置的测量值接收器16作为涡流传感器的可行实施方式。对此并排布置有多个检测线圈L1、L2、L3、L4。金属的球体7A影响检测线圈L1、L2、L3、L4的电感。通过测量电感可测定球体7A的位置。可以离散地确定球体7A的位置，通过测定带有最小电感的线圈或者在球体7A定位在两个线圈!^1、1^2、1^3、]^4的几何中心时，测定所涉及的带有最小电感的两个线圈Ln、Lm。可替代地，可连续地确定球体7A的位置。对此在第一步骤中，如在离散的情况下那样，识别受球体7A影响的两个线圈Ln、Lm并且在第二步骤中从两个线圈Ln、Lm的测量值中计算准确的位置。在许多实际情况中这可根据接下来的计算规则实现:(Ln-Lm)/(Ln+Lm)，其中Ln和Lm代表所涉及的线圈。
[0024]如从图4中还可见，实施成直槽的位置固定的第二引导元件12、14构造在多层电路板10的边缘层SI中，多层电路板1在所示出的实施例中包括四个层S1、S2、S3、S4。在所示出的实施例中通过在电路板10的最上层SI中的铣削实现用于引导球体7A的实施成直槽的第二引导元件12、14。第二电路板层S2以有利的方式确保在检测线圈L1、L2、L3、L4与球体7A之间的电绝缘。检测线圈L1、L2、L3、L4布置在第三电路板层S3中。在优选地实施成螺旋线圈的检测线圈L1、L2、L3、L4的内部区域与未详细示出的评估电子仪器之间的连接例如通过在第四电路板层S4中的传递(Via)和反馈来实现。因此检测线圈L1、L2、L3、L4构造在布置在边缘层SI的下方或上方的电路板层S3中。
[0025]图5显示一个实施例，在其中测量值发送器实施成金属滑动体7B。电路板1A实施成仅具有三个层S1、S2、S3。如从图5还可见，滑动体7B具有球头7.1B，球头在实施成螺旋形槽的第一引导元件9中被引导。滑动体7B在所示出的实施例中具有这样的长度，该长度大约相当于实施成直槽的第二引导元件12A、14A的长度的一半。类似于图3和图4中的电路板10，通过在电路板1A的最上层SI中的铣削实现实施成直槽的用于引导滑动体7B的第二引导元件12A、14A。在滑动体7B下方的第三电路板层S3中布置有两个检测线圈L1、L2，它们大约具有与滑动体7B相同的长度。类似于以上所说明的实施例，金属滑动体7B影响检测线圈L1、L2的电感。为了电绝缘，在最上层SI与第三层S3之间布置有绝缘层S2。滑动体7B因此效仿非常大的球体。可如在以上说明的实施例中那样确定滑动体7B的位置。对此确定两个检测线圈L1、L2的电感并且根据(L1-L2)/(L1+L2)来计算。
[0026]本发明的实施例提供了一种用于获取车辆中的旋转构件在O至NX 360°范围内的旋转角度的传感器组件，使得以有利的方式也可获取转向轴的旋转角度，因为方向盘可能多圈旋转。
【主权项】
1.一种用于获取车辆中的旋转构件(3、5)的旋转角度的传感器组件(I)，所述旋转构件(3、5)做多圈旋转并且与测量值发送器(7)相联接，该测量值发送器与测量值接收器(16、16A)结合产生表示所述旋转构件(3、5)的旋转角度的信号，其中，所述测量值发送器(7)与所述旋转构件(3、5)实施成运动转换器，其将所述旋转构件(3、5)的旋转(Rl、R2)转换成所述测量值发送器(7)相对于所述旋转构件(3、5)的平移，其特征在于，布置在所述旋转构件(3、5)上的第一引导元件(9)和位置固定地布置的第二引导元件(12、12A、14、14A)引起所述测量值发送器(7)的平移，其中，所述测量值接收器(16、16A)获取所述测量值发送器(7)的相应的位置改变。2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述测量值发送器(7)为球体(7A)或者滑动体(7B)。3.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述第一引导元件(9)为螺旋槽并且所述第二引导元件(12、12A、14、14A)为直槽。4.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述第一引导元件(9)为直槽并且所述第二引导元件(12、12A、14、14A)为螺旋槽。5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器组件，其特征在于，所述测量值接收器(16、164)包括至少两个检测线圈(1^1、1^、1^3、1^4)。6.根据权利要求5所述的传感器组件，其特征在于，所述测量值接收器(16、16A)和所述测量值发送器(7)构成涡流传感器，该涡流传感器测定所述测量值发送器(7)的当前位置。7.根据权利要求3至6中任一项所述的传感器组件，其特征在于，存在多个测量值发送器(7)和多个为直槽的引导元件(12、124、14、144)，其中，多个测量值接收器(16、16六)获取所述测量值发送器(7)的相应的位置改变。8.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器组件，其特征在于，所述旋转构件(3)为盘或者齿轮并且直接与需检测的轴相连接。9.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器组件，其特征在于，所述旋转构件(5)为盘或者齿轮并且间接地经由盘或齿轮与需检测的轴相连接。10.根据权利要求1至9中任一项所述的传感器组件，其特征在于，位置固定的所述第二引导元件(12、12六、14、14六)构造在多层电路板(10、1(^)的边缘层(51)中，其中，所述至少两个检测线圈(L1、L2、L3、L4)构造在布置于所述边缘层(SI)的上方或下方的电路板层(S3)中。
【文档编号】B62D15/02GK105890513SQ201610082480
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】A·特罗斯特, S·莱迪希, R·哈斯
【申请人】罗伯特·博世有限公司