CN102414539A - 角度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测能转动的轴的转动位置的角度传感器，角度传感器带有以传递转矩的方式与轴连接的驱动齿轮和至少一个直接通过驱动齿轮所驱动的测量齿轮，其中，由一个/多个测量齿轮的角度位置能够获知轴的角度位置，依据本发明，其特征在于，驱动齿轮具有两个关于其周边彼此对置地布置的、在朝转动轴线去的径向方向上延伸的随动件，这些随动件嵌入到与轴刚性连接的支承环的所配属的凹口中，其中，随动件中的至少一个在周向上有弹簧弹性地以柔韧的方式构造。

Description

角度传感器

技术领域

本发明涉及一种用于检测能转动的轴的转动位置的角度传感器，该角度传感器带有以传递转矩的方式与轴连接的驱动齿轮和至少一个直接通过该驱动齿轮所驱动的测量齿轮，其中，从一个/多个测量齿轮的角度位置能够获知轴的角度位置。

背景技术

由EP 1 132 716 A1公知了依据权利要求1前序部分所述的角度传感器。在那里所示出的、用于检测轴的转动位置的不同实施形式的共同点是，通过与轴以传递转矩的方式连接的驱动齿轮驱动一个或多个测量齿轮。测量齿轮配置有转动位置传感器，通过这些转动位置传感器能够检测其相应的角度位置，其中，作为用于这种转动位置传感器的例子提及的是霍尔传感器和电位器。在此，测量齿轮通过不同地构造的、弹性的支承元件无游隙地联接到刚性地并且固定地与轴连接的驱动齿轮上。通过这种类型的联接可以实现，对轴的转动轴线与该转动轴线的理想状态的静态和/或动态偏差进行补偿。但是，为了实现这一点，必须接受的是，测量齿轮的转动轴线静态地和/或动态地与其理想状态产生偏差，这在如下情况下可能导致不可忽略的测量误差，例如容纳在测量齿轮中的永磁体关于配属给该永磁体的霍尔传感器代替绕所设置的转动轴线而绕与该转动轴线有偏差的轴线转动，或者代替单独所设置的绕所设置的转动轴线的转动运动实施了相对于单独所设置的转动运动的附加相对运动。

发明内容

相对于该在先公知的现有技术，依据本发明的角度传感器具有如下优点，即，可以固定测量齿轮的转动轴线，从而避免上面提及的缺点。

依据本发明，这通过如下方式来实现，即，驱动齿轮具有两个关于其周边彼此对置地布置的、在朝转动轴线去的径向方向上延伸的随动件，这些随动件嵌入到与轴刚性连接的支承环的、所配属的凹口中，其中，这些随动件中的至少一个在周向上有弹簧弹性地以柔韧的方式(nachgiebig)构造。

通过角度传感器的该依据本发明的构造方式，能够实现，例如通过在角度传感器的壳体中的支承来固定驱动齿轮的转动轴线，从而还可以有关于该驱动齿轮的转动轴线确定测量齿轮的转动轴线。能转动的轴的转动轴线的静态和/或动态偏差通过依据本发明的转动联接(Drehkopplung)来补偿。

在有利的实施方式中，随动件刚性地构造，并且在周向上有弹簧弹性地以柔韧的方式构造的随动件配置有整体成型的弹簧臂，这些弹簧臂此外优选在静止状态中在轻微预紧情况下贴靠在支承环的、所配属的两条棱边上。

附图说明

其它有利的构造方式和改进方案在从属权利要求中给出。本发明的实施例在附图中示出并且下面根据附图详细阐释。其中：

图1以分解图示出依据本发明的角度传感器作为用于机动车的磁性转向角度传感器的实施方式；

图2以对下侧的细节视图示出由图1的齿轮和支承环。

具体实施方式

在图1中示出在作为用于机动车的磁性转向角度传感器的实施形式中的依据本发明的角度传感器。在这种情况下，能转动的轴是机动车的在附图中未示出的转向主轴(Lenkspindel)，该能转动的轴的转动位置通过角度传感器来检测。

驱动齿轮1能转动地支承在角度传感器壳体的壳体下部件7与壳体上部件8之间。在与该驱动齿轮1的啮合嵌入中，提供有两个在壳体上部件8中在与驱动齿轮1的转动轴线平行地取向的轴14、15上以能转动的方式受支承的测量齿轮2、3。驱动齿轮1和测量齿轮2、3也像形成传感器壳体的壳体上部件和壳体下部件7、8那样制造为由各种合适的塑料制成的塑料注塑件。测量齿轮2、3比驱动齿轮1小，并且具有不同的齿数，从而能够从测量齿轮2、3的相应角度位置中以例如由德语公开文本DE 10 2006 006 359 A1所公知的方式由差拍角(Schwebungswinkel)经由多次旋转明确地获知驱动齿轮1的角度位置以及由此轴的角度位置。为了获知轴的转动位置所需要的测量齿轮2、3角度位置的检测借助于在同样容纳在角度传感器壳体7、8中的电路板9上所布置的霍尔传感器10、11来实现，这些霍尔传感器分别探测通过布置在测量齿轮2、3中的永磁体12、13所引发的磁场的取向。这些霍尔传感器位于电路板9的背离测量齿轮2、3的下侧上，此外，在电路板9上容纳有角度传感器的测量和评估电子装置的其它电子结构元件。霍尔传感器10、11相对于测量齿轮2、3进而还有永磁体12、13的精确定位通过电路板中的两个在附图中被遮盖的钻孔来实现，承载着测量齿轮的轴14、15的扩展部嵌入到这些钻孔中。为了与另外的控制器连接，在电路板9的边缘上安设有插接件16，用于接触合适的对应插接件。

驱动齿轮1与能转动的轴、即与转向主轴的传递转矩的连接借助于两个在驱动齿轮1上整体成型的随动件4、5实现。在此，随动件4、5关于驱动齿轮1的周边彼此对置地布置，并且在朝驱动齿轮1的转动轴线去的径向方向上延伸。随动件4、5嵌入到与轴刚性连接的支承环6的所配属的凹口4’、5’中，其中，随动件4刚性地构造。另外的随动件5配置有整体成型的弹簧臂5a、5b，这些弹簧臂在周向上有弹簧弹性地以柔韧的方式构造，并且在静止状态中在轻微预紧情况下贴靠在支承环6的、所配属的凹口5’的两条棱边上。支承环6具有空心柱体形的颈部(Schaft)6’，该颈部从上面进入到壳体上部件8中，并且伸出向下直至穿过驱动齿轮1。在此，支承环6的空心柱体形颈部6’配置有比驱动齿轮1的内直径更小的外直径，从而可以在驱动齿轮1的内直径与颈部6’的外直径之间实现径向上的游隙补偿。在空心柱体形颈部6’的两个彼此对置的侧面上存在用于嵌入随动件4、5的凹口4’、5’。

在理想情况下，轴和驱动齿轮1的转动轴线应该是同一的，也就是说，在空间中处于一条直线上。但是，在实际的组装中，不可忽略的、已经涉及到这些轴线彼此在固定转动位置中的状态的公差，即静态公差是起作用的。尤其在这里所示出的转向角度传感器的情况下，其中能转动的轴通过机动车的转向主轴形成，还要考虑动态公差，因为在转向主轴的情况下，一定量的运动游隙消除不了。借助依据本发明的传递转矩的连接，补偿了轴的转动轴线与驱动齿轮1的转动轴线的偏差。

为了阐释该转矩传递的工作原理，在图2中示出齿轮在转动轴线方向上的视图。驱动齿轮1和测量齿轮2、3在传感器壳体中以尽可能无游隙的方式受支承，从而使它们的位置彼此固定并且确保了无迟滞的转动传递。处于支承环6的空心柱体形颈部6’与驱动齿轮1之间的是呈环形的缝隙17，从而颈部与驱动齿轮之间唯一的接触以驱动齿轮1的随动件4、5嵌入在支承环6的所配属的凹口4’、5’中的方式产生。支承环6与驱动齿轮1之间并因此还有转向主轴与驱动齿轮1之间的公差补偿通过支承环6相对于驱动齿轮1在两个随动件4、5的连接线方向上的自由可移动性实现，以及垂直于该方向通过基于弹性地构造的随动件5的两个弹簧臂5a、5b的柔韧性的支承环6的可移动性来实现。通过总是与支承环6的配属给其的容纳部4’的两个棱边接触的刚性的第二随动件4确保，支承环6的每个转动运动都无迟滞地转化成驱动齿轮1的转动运动进而转化成测量齿轮2、3的转动运动。

Claims (7)

1.用于检测能转动的轴的转动位置的角度传感器，所述角度传感器带有以传递转矩的方式与所述轴连接的驱动齿轮(1)和直接通过所述驱动齿轮所驱动的至少一个测量齿轮(2、3)，其中，从一个/多个测量齿轮(2、3)的角度位置能够获知所述轴的角度位置，其特征在于，所述驱动齿轮(1)具有两个关于所述驱动齿轮的周边彼此对置地布置的、在朝转动轴线去的径向方向上延伸的随动件(4、5)，所述随动件嵌入到与所述轴刚性连接的支承环(6)的、所配属的凹口(4’、5’)中，其中，所述随动件中的至少一个(5)在周向上有弹簧弹性地以柔韧的方式构造。

2.根据权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，随动件(4)刚性地构造，并且在周向上有弹簧弹性地以柔韧的方式构造的随动件(5)具有整体成型的弹簧臂(5a、5b)。

3.根据权利要求2所述的角度传感器，其特征在于，所述弹簧臂(5a、5b)在静止状态中在轻微预紧情况下贴靠在所述支承环(6)的、所配属的凹口(5’)的两条棱边上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的角度传感器，其特征在于，所述驱动齿轮(1)和所述至少一个测量齿轮(2、3)在传感器壳体(7、8)中尽可能以无游隙的方式被支承。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的角度传感器，其特征在于，所述至少一个测量齿轮(2、3)配置有永磁体(7、8)，其角度位置通过所配属的磁场传感器(10、11)来检测。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的角度传感器，其特征在于，存在通过所述驱动齿轮(1)直接或间接驱动的第二测量齿轮(3)，由两个测量齿轮(2、3)的角度位置经由多于一次完整旋转能够获知所述轴的角度位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的角度传感器，其特征在于，所述角度传感器构成机动车中的转向角度传感器。

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