CN107466363B - 用于测量驱动轴的力矩的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种组件，其包括用于车辆的驱动轴（10）和用于测量施加到所述驱动轴（10）的力矩的值的传感器（20），所述传感器（20）包括磁场产生机构和由第一线圈（26‑1）、第二线圈（26‑2）、第三线圈（26‑3）和第四线圈（26‑4）形成的布置（26），所述第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈并排设置在所述轴的第一齿轮（13）和所述轴的第二齿轮（15）之间，平行于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15），所述线圈布置被安置成浸在所述磁场中，所述第一线圈（26‑1）、所述第二线圈（26‑2）、所述第三线圈（26‑3）和所述第四线圈（26‑4）的总长度等于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）的节段（P）。

Description

用于测量驱动轴的力矩的传感器

技术领域

本发明涉及电子测量传感器的领域，且更具体地涉及一种用于测量施加于驱动轴的力矩测量传感器。

本发明尤其适用于测量机动车辆的驱动轴的力矩以及测量脚踏车的踏板轴的力矩，例如自行车。

背景技术

力矩表示方向相反并且强度相等的两个共线力的系统。力矩的特征在于它的力矩，其等于其中一个力的强度与将这两个力分隔开的距离的乘积。

已知使用传感器来测量安装在车辆中的驱动轴的力矩，例如机动车辆或脚踏车等。此类驱动轴可以是发动机的动力传递轴、变速箱轴、曲柄轴、踏板轴等。

此类传感器（也称为“力矩计”或“转矩传感器”，英语中的torque sensor）测量经受该力矩的轴的变形，以便由此推断所述力矩的值。

在这些力矩传感器中，可以区分变形仪传感器和磁性传感器。在变形仪传感器（例如具有旋转变压器的力矩计或具有远程测量系统的力矩计等）中，执行测量的电子部分安装在驱动轴上。这样显著降低了它们的鲁棒性，并且增加了它们对维护的需求，这样具有较大的缺点。

称为“非接触式”传感器的磁性传感器允许部分减轻这些缺点。在磁性传感器之中，已知基于轴的磁化的力矩计和具有差动变压器的力矩计。

根据定义，基于轴的磁化的力矩计需要由铁磁材料制成的轴，然而现在此类轴不一定能满足用于机动车辆或脚踏车的轴的坚固性和可靠性的条件，轴尤其可能随着时间而失去其磁化，这带来了一些缺点。

关于具有差动变压器的力矩计，轴包括直径相同的第一部分和第二部分，以及连接第一部分和第二部分的直径较小的中间扭转部分。该中间部分使得可以集中由施加到轴的力矩所产生的扭转，以便允许对其进行测量。传感器的具有筒状的第一元件安装在轴的第一部分上，并且部分地围绕中间部分延伸，而传感器的也具有筒状的第二元件安装在轴的第二部分上，并且也部分地围绕中间部分延伸，使得第一部分、第一元件、第二部分和第二元件是同轴的，并且第一元件和第二元件在中间部分处彼此覆盖。在传感器的第一元件和传感器的第二元件中形成开口，并且在传感器的第一元件和传感器的第二元件的两侧将初级线圈和次级线圈安装成彼此相对。在没有扭转施加到轴上的情况下，第一元件和第二元件的开口不重合，使得在初级线圈和次级线圈之间没有磁场流通。相反，当轴传递一定的动力时，中间部分变形，使得传感器的第一元件和第二元件相对于彼此成角度地位移。该角位移使得第一元件和第二元件的开口重叠，使得磁通量于是与施加到轴的力矩成比例地在初级线圈和次级线圈之间流通。然而，制造此类传感器是复杂和耗时的，尤其是因为在初级线圈、次级线圈、开口、传感器的第一元件和传感器的第二元件之间的必需的布置和对准，这具有较大的缺点。尤其，事实证明，将第一筒状元件和第二筒状元件分别同轴地安装在轴的第一部分和第二部分上是复杂且不准确的。此外，第一元件和第二元件可能在轴旋转期间产生不平衡，这又会导致另外的明显的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是通过提出一种简单、可靠、有效并且准确的用于测量施加到机动车辆或脚踏车型的驱动轴的力矩的值的解决方案来至少部分地解决这些缺点。

为此，本发明的目标首先是一种组件，其包括用于车辆的驱动轴和用于测量施加到所述驱动轴的力矩的值的传感器，

所述驱动轴包括：

• 具有第一直径的筒状的第一部分，

• 具有第二直径的筒状的第二部分，

• 中间扭转部分，其连接所述第一部分和所述第二部分，并且具有小于所述第一直径和所述第二直径的截面尺寸，以便集中由施加到所述轴的力矩所产生的扭转，

• 第一齿轮，其同轴地安装在所述第一部分上，所述第一齿轮在其周边上包括与齿隙交替的多个齿，并且其节段对应于在所述齿的周边处所测量的由连续的一个齿和一个齿隙所限定的圆弧的长度，

•第二齿轮，其与所述第一齿轮相同且与所述第一齿轮平行，所述第二齿轮同轴地安装在所述第二部分上，

所述传感器包括磁场产生机构和由第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈形成的布置，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈并排布置在所述第一齿轮和所述第二齿轮之间，平行于所述第一齿轮和所述第二齿轮，所述布置被安置成浸在所述磁场中并且被配置成使得所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的总长度等于所述第一齿轮和所述第二齿轮的节段。

第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈分别在其端子处限定第一电压、第二电压、第三电压和第四电压，然后只需进行如下操作：一方面将第一电压和第三电压之间的差值的绝对值与第二电压和第四电压之间的差值的绝对值的总和与在不存在轴的扭转的情况下预先测量的所述总和的初始值进行比较，以获得第一齿轮和第二齿轮之间的开度值，即角位移的值，这表示施加到轴的力矩的值。此外，此类布置使得可以确保第一电压、第二电压、第三电压和第四电压的总和是恒定的，而不管施加到驱动轴的力矩如何，这尤其使得可以容易地校准传感器。实际上，由于传感器所测量的信号一方面取决于传感器和第一齿轮之间的距离以及另一方面取决于传感器和第二齿轮之间的距离，所以由于机械间隙对这些距离造成的任何改变都可能会造成传感器的测量出现误差。然而，第一电压、第二电压、第三电压和第四电压的总和也根据这些距离而变化，但是当这些距离不随所施加的扭转的值变化时，该总和保持恒定，这使得可以自动的方式控制传感器的灵敏度，使得当这些距离变化时，传感器不再受到干扰。此外，利用根据本发明的传感器，力矩信息与轴的旋转无关。因此，对于所施加的同一个力矩，无论轴是否旋转，并且当其旋转时无论其转速如何，测量值都是相同的。

开度值与施加到轴上的扭转成正比，该扭转本身与施加至轴的力矩值成正比。因此，可以使用由线圈感知的磁场和施加至轴的力矩之间的对应表来提供施加至轴的力矩的值，能够以经验的方式确定该表。此类力矩值然后可以由计算机使用，例如用于管理机动车辆或机动助力脚踏车的发动机的运行参数。

应当注意，根据本发明的传感器有利地是“非接触式传感器”类型的传感器，也就是说传感器的电子元件没有安装在轴上，这使得可以让传感器变得鲁棒且可靠，特别是在轴高速转动的时候。

还将注意到，使用两个解析器类型的感应传感器，每个感应传感器各自测量靶标的位置，以便由此推断出角度偏移，将无法精确地测量力矩。实际上，解析器是一种小型旋转变压器，其一般具有一个初级线圈和电气偏移90°的两个次级线圈。初级线圈以正弦电压供电，使得次级线圈的端子处的电压是相位偏移90°的两个正弦曲线，并且其与初级线圈的相位偏移是期望进行测量的角位置的图像。然而，特别是在机动车辆领域，可能需要以小于最大力矩值的5％的精度来测量力矩，这需要以很高的精度了解两个目标的相对位置，例如小于0.04°的精度。然而，两个解析器之间的校准差以及两个传感器在测量上的噪声的总和将导致无法实现此类精度水平，特别是由于当力矩变化时靶标正在运动。

在根据本发明的传感器的一个实施例中，线圈布置具有设置在第一齿轮和第二齿轮之间的环状扇形区的形式，平行于所述第一齿轮和所述第二齿轮。该环状扇形区由外半径和小于该外半径的内半径限定，并且设置成面对第一齿轮和第二齿轮的齿，使得扇形区的由其外半径限定的圆弧的长度对应于第一齿轮和第二齿轮的节段。

优选地，第一齿轮和第二齿轮各自包括第一参考齿，第一齿轮的第一参考齿和第二齿轮的第一参考齿均在非零且小于第一齿轮和第二齿轮的节段的长度部分上面对第一线圈，以便限定对应于不存在轴的扭转的初始位置。

此类初始位置允许产生第一电压和第三电压之间的差值的绝对值与第二电压和第四电压之间的差值的绝对值的总和的非零值，这有利地使得待测量的绝不是负的电压信号。实际上，由于计算是以绝对值进行，所以在这种情况下是不可能测量的。

本发明还涉及一种包括如前所述的组件的车辆，该组件包括车辆的驱动轴和用于测量施加到所述轴上的力矩值的传感器。

本发明还涉及一种用于确定施加到车辆的驱动轴的力矩的方法，所述方法由根据先前所述的组件实施，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈各自在其端子处分别限定第一电压、第二电压、第三电压和第四电压，所述方法包括：

•所述轴在其中间部分处扭转的步骤，

• 测量步骤，在其中测量所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压和所述第四电压，

• 计算步骤，在其中计算所述第一电压和所述第三电压之间的差值的绝对值与所述第二电压和所述第四电压之间的差值的绝对值的总和，

•比较步骤，在其中将所计算出的总和与预定值进行比较以确定施加到所述轴的力矩的值，所述预定值对应于不存在所述轴的扭转。

附图说明

通过下面参照附图的说明，可以看出本发明的其它特征和优点，这些附图是以非限制性示例提供的，并且附图中类似的物体以相同的附图标记表示：

- 图1示意性地示出了根据本发明的由驱动轴和传感器形成的组件的实施例。

-图2是包括图1的传感器的线圈布置的支撑件的示意图。

-图3是在没有轴的扭转的情况下布置在图1的轴的第一齿轮和第二齿轮之间的图2的线圈布置的示意性顶视图。

-图4是在存在轴的正扭转的情况下布置在图1的轴的第一齿轮和第二齿轮之间的图2的线圈布置的示意性顶视图。

- 图5是在存在轴的负扭转的情况下布置在图1的轴的第一齿轮和第二齿轮之间的图2的线圈布置的示意性顶视图。

具体实施方式

下面参照图1至图5描述的根据本发明的组件1由驱动轴10和用于测量施加至所述驱动轴10的力矩的值的传感器20形成。

通常称为“力矩传感器”的此类传感器20被布置成安装在车辆（未示出）的固定壳体30上，以便测量所述车辆的驱动轴10的力矩。

例如，该车辆可以是机动车辆，或脚踏车（cycle），例如电动助力自行车。

以示例的方式，驱动轴10在机动车辆的情况下可以是发动机动力传递轴、变速箱轴、曲柄轴，或者在自行车的情况下是踏板轴。

如图1所示，驱动轴10沿着纵轴XX延伸，并包括筒状的第一部分12、筒状的第二部分14以及连接第一部分12和第二部分14的中间扭转部分16。

驱动轴10的筒状的第一部分12具有第一直径D1的圆形截面且旨在与车辆的第一元件（未示出）连接，第一元件例如是发动机、变速箱、踏板等等。

同样，筒状的第二部分14具有可以与第一直径D1相等的第二直径D2的圆形截面且旨在与车辆的第二元件（未示出）连接，第二元件例如是发动机、变速箱、踏板等等。

中间扭转部分16的截面可以是圆形、矩形或任何其它合适的形状。

仍然参照图1，此中间扭转部分16的至少一部分的厚度E1小于第一部分12的第一直径D1和第二部分的第二直径D2，使得中间部分16布置成，当驱动轴10受到一对力作用时（即，当驱动轴10例如由发动机或踏板被驱动旋转时），该中间部分16经历扭转变形。

根据本发明，为了允许通过传感器20测量施加至驱动轴10的力矩，驱动轴10包括第一齿轮13和第二齿轮15，两者都是金属的。

第一齿轮13在其周边上包括与齿隙19-1交替的多个齿18-1并且同轴地安装在驱动轴10的第一部分12上。换言之，第一齿轮13垂直于驱动轴10的纵轴XX延伸。

同样，第二齿轮15在其周边上包括与齿隙19-2交替的多个齿18-2，并且同轴地安装在驱动轴10的第二部分14上，其平行于第一齿轮13并且面对第一齿轮13。换言之，第二齿轮15垂直于驱动轴10的纵轴XX延伸。

第一齿轮13和第二齿轮15是相同的，特别是在齿18-1、18-2的尺寸和数量方面。在该示例中，第一齿轮13和第二齿轮15中的每一个包括十二个齿18-1、18-2，但是当然，第一齿轮13和第二齿轮15中的每一个可以包括多于或少于十二个齿18-1、18-2。

第一齿轮13和第二齿轮15的节段P被定义为在第一齿轮13的齿18-1（相应地，第二齿轮15的齿18-2）的周边处所测量的限定连续的齿18-1、18-2和齿隙19-1、19-2的圆弧长度。

仍然参照图1，传感器20包括固定本体22，该固定本体22用于固定在车辆的固定壳体30上，线圈支撑件24在第一齿轮13和第二齿轮15之间从本体22突出地延伸。当然，此固定本体22和此线圈支撑件24可以采用任何合适的形式。

如图1所示，该线圈支撑件24是具有平板形状的印刷电路，其形状限定了环状扇形区，并且在第一齿轮13和第二齿轮15之间平行于这些（齿轮）延伸。

线圈支撑件24与第一齿轮13和第二齿轮15分隔开相同的距离d（参照图3至图5）。

现在参照图2，该线圈支撑件24在它的一个表面上包括并排设置的四个相同线圈的线圈布置26，分别为第一线圈26-1、第二线圈26-2、第三线圈26-3和第四线圈26-4。

第一线圈26-1、第二线圈26-2、第三线圈26-3和第四线圈26-4各自在其端子处分别限定第一电压V1、第二电压V2、第三电压V3和第四电压V4。

参照图2至图5，此线圈布置26呈由外半径R1和小于外半径R1的内半径R2限定的环状扇形区的形状，并且布置成面对第一齿轮13和第二齿轮15的相应的齿18-1、18-2，使得由该布置26的外半径所限定的圆弧的长度L对应于第一齿轮13和第二齿轮15的节段（période）P。

以示例的方式，当第一齿轮13和第二齿轮15各自具有在其周边上均匀分布的十二个齿18-1、18-2时，每个齿18-1、18-2覆盖15°的角度扇形区，并且每个齿隙同样覆盖15°的角度扇形区，从而限定覆盖30°的角度扇形区的节段P。在这种情况下，该布置26的每个线圈被配置成覆盖7.5°的角度扇形区，即对于四个线圈的布置总共是30°，这对应于第一齿轮13和第二齿轮15中的每一个的节段P。

传感器20还包括磁场产生机构，该磁场产生机构呈称作“励磁器”的第五线圈28的形式，该磁场产生机构被配置来使该布置26浸在其产生的磁场中。

现在将参照图3至图5在本发明的实施方案中描述本发明。

在没有力矩施加到驱动轴10的情况下，如图3所示，预先确定线圈布置26、第一齿轮13和第二齿轮15的初始位置。

在以示例的方式给出的该初始位置中，第一齿轮13的参考齿18-1A准确地布置成面对第一线圈26-1和第二线圈26-2，也就是说，使得准确地在第一线圈26-1和第二线圈26-2的长度上延伸，由此如在上述示例中地覆盖15°的角度扇形区。

此外，仍然在该初始位置中，第二齿轮15的第一参考齿18-2A的一部分长度a1被布置成面对第一线圈26-1，并且因此也布置成面对第一齿轮13的第一参考齿18-1A。

（a1 + a2）表示第一齿轮13的参考齿18-1A的在其周边处所测量的长度，这也等于半节段P/2或线圈布置26的半长度L/2。

结果如图3所示，第三线圈26-3的一部分长度a3不面对第一齿轮13或第二齿轮15的任何齿18-1，并且与第二齿轮15的第一参考齿18-2A连续的第二齿轮15的第二参考齿18-2B的一部分长度a4布置为面对第三线圈26-3的一部分和整个第四线圈26-4。

总之，在长度a1上，第一齿轮13的第一参考齿18-1A和第二齿轮15的第一参考齿18-2A面对第一线圈26-1；在长度a2上，仅第一齿轮13的第一参考齿18-1A面对第一线圈26-1和第二线圈26-2；在长度a3上，齿18-1、18-2均不面对第三线圈；并且在长度a4上，仅第二齿轮15的第二参考齿18-2B面对第三线圈26-3和第四线圈26-4。

第一齿轮13和第二齿轮15之间的角度偏移取决于施加至驱动轴10的力矩。

该角度偏移，称为“角的开度”，使接收的第一线圈26-1、第二线圈26-2、第三线圈26-3和第四线圈26-4接收的磁场的量与扭转（因此与施加的力矩）的值成正比地改变，并且使第一电压V1、第二电压V2、第三电压V3和第四电压V4改变。

实际上，浸在磁场中的金属零件将在其表面上产生涡电流（Courants deFoucault），其将作用来产生与产生该涡电流的磁场相反的磁场。效果在于，在接收的第一线圈26-1、第二线圈26-2、第三线圈26-3和第四线圈26-4处看到的磁场在存在金属零件（齿18-1A、18-2A、18-2B）的情况下将比不存在（这些齿）时弱，且因此所测量的信号在存在齿18-1A、18-2A、18-2B的情况下将比不存在（这些齿）时弱。

因此，在存在第一齿轮13的第一参考齿18-1A或第二参考齿18-2B的一些部分单独面对线圈布置26（长度部分a2和a4）的情况下，线圈布置26所接收到的磁场例如比在不存在面对该布置26的齿18-1A、18-2A、18-2B的情况下接收到的磁场弱20％。

同样，在存在第一齿轮13的第一参考齿18-1A和第二齿轮15的第一参考齿18-2B的一些部分两者均面对线圈布置26（长度部分a1）的情况下，线圈布置26所接收到的磁场例如比在不存在面对布置26的齿18-1A、18-2A、18-2B的情况下所接收到的磁场弱40％。

另一方面，由线圈布置26的不面对任何齿18-1A、18-2A、18-2B的部分（在这种情况下是长度部分a3）所接收到的磁场不会变弱，因为没有齿18-1A、18-2A、18-2B存在。

结果，第一电压V1和第三电压V3之间的差值的绝对值与第二电压V2和第四电压V4之间的差值的绝对值的总和等于预定参考值，该预定参考值对应于驱动轴10的零扭转值（0°）。

当轴10在其中间部分16处经受到轴的扭转时，首先将测量第一电压、第二电压、第三电压和第四电压，然后计算第一电压和第三电压之间的差值的绝对值与第二电压和第四电压之间的差值的绝对值的总和。

最后，将由此所计算出的总和与对应于不存在轴10的扭转（初始位置）的预定值进行比较，使得确定施加到轴10的力矩的值。

由于开度值（ouverture）与施加到轴上的扭转成正比，该扭转本身与施加至轴的力矩的值成正比，所以例如可以通过使用由线圈感应的磁场与施加至轴的力矩之间的对应表来确定力矩。可以经验方式确定此类表。不言而喻，使用对应表不限制本发明的范围，并且可以使用允许根据所执行的电压的比较来确定所施加的力矩的任何合适的方法。

一旦确定，则力矩的值可以由计算机所使用，特别是用于管理车辆发动机的运行参数。

参照图4，当驱动轴10受到产生正扭转（即沿顺时针方向）的力矩作用时，轴10所经受的扭转集中在中间扭转部分16处，使得第一齿轮13和第二齿轮15相对于彼此并且相对于线圈布置26成角度地位移。

因此，在图4中给出的示例中，轴10的中间部分的扭转已经驱动第二齿轮15相对于初始位置向右，使得：

•第二齿轮15的第一参考齿18-2A现在定位成在长度b1上面对第一线圈26-1，该长度b1大于长度a1，

•仅第一齿轮13的第一参考齿18-1A定位成在长度b2上面对第一线圈26-1和第二线圈26-2，该长度b2小于长度a2，

•齿18-1、18-2定位成在长度b3上均不面对第三线圈，该长度b3大于长度a3，

•仅第二齿轮15的第二参考齿18-2B定位成在长度b4上面对第三线圈26-3和第四线圈26-4，该长度b4小于长度a4。

驱动轴10的正扭转将第一电压V1和第三电压V3之间的差值的绝对值与第二电压V2和第四电压V4之间的差值的绝对值的总和改变至大于预定参考值的值，该预定参考值对应于轴的正扭转的中间值，例如，根据对应表在0°到4°之间。

在存在驱动轴10的预定最大扭转的情况下，第一电压V1和第三电压V3之间的差值的绝对值与第二电压V2和第四电压V4之间的差值的绝对值的总和等于最大值，该最大值大于预定参考值，该预定参考值对应于轴的预定最大扭转值，例如根据对应表对应于预定力矩值的4°。

现在参照图5，当驱动轴10经受到产生负扭转（即逆时针方向）的力矩作用时，轴10所经受到的扭转集中在中间扭转部分16处，使得第一齿轮13和第二齿轮15相对于彼此并且相对于线圈布置26在与由正扭转所产生的方向相反的方向上成角度地位移。

因此，在图5中给出的示例中，轴10的中间部分的扭转已经驱动第二齿轮15相对于初始位置向左，使得：

•第二齿轮15的第一参考齿18-2A现在定位成在长度c1上面对第一线圈26-1，该长度c1小于长度a1，

•仅第一齿轮13的第一参考齿18-1A定位成在长度c2上面对第一线圈26-1和第二线圈26-2，该长度c2大于长度a2，

•齿18-1、18-2在长度c3上均不面对第三线圈，该长度c3小于长度a3，

•仅第二齿轮15的第二参考齿18-2B在长度c4上面对第三线圈26-3和第四线圈26-4，该长度c4大于长度a4。

仍然参照图5，驱动轴10的负扭转将使第一电压V1和第三电压V3之间的差值的绝对值与第二电压V2和第四电压V4之间的差值的绝对值的总和改变至小于预定参考值的值，该预定参考值对应于轴的负扭转的中间值，例如，根据对应表在0°到- 4°之间。

应注意到，由长度a1限定的在第一齿轮13的第一参考齿18-1A和第二齿轮15的第一参考齿18-2B之间的初始位置中使用的偏移使得可以在第一齿轮13的第一参考齿18-1A与第二齿轮15的第一参考齿18-2B之间有重叠，这会产第一电压V1和第三电压V3之间的差值的绝对值与第二电压V2和第四电压V4之间的差值的绝对值的总和的非零值。这是有利的，因为计算以绝对值进行的，且由此力矩的测量值与轴的旋转无关。

使用根据本发明的组件，还将注意到，在三种情况下（零扭转、正扭转、负扭转），在线圈支撑件24一方面与第一齿轮13以及另一方面与第二齿轮15之间的距离d恒定的情况下，不管施加至驱动轴10的扭转如何，第一电压V1、第二电压V2、第三电压V3和第四电压V4的总和都是恒定的。实际上，由于传感器测量的信号一方面取决于传感器和第一齿轮之间的距离，以及另一方面取决于传感器和第二齿轮之间的距离，所以由于机械间隙对这些距离造成的任何改变都可能会造成传感器的测量出现误差。然而，第一电压、第二电压、第三电压和第四电压的总和也根据这些距离而变化，但是当这些距离不变时保持恒定，这使得可以自动的方式控制传感器的灵敏度，使得当这些距离变化时传感器不再受到干扰。

应注意到，如果一方面第一齿轮和线圈支撑件24之间的距离d以及另一方面第二齿轮和线圈支撑件24之间的距离d发生变化，则总和的平均值变化，但在相等的扭转下所测量的力矩保持不变。

最后应注意到，本发明不限于上面说明的示例，并且可以用本领域的技术人员可获知的许多方式改变。尤其是，驱动轴10、第一齿轮13、第二齿轮15、传感器20的线圈布置26的本体22的形状和尺寸以及第一齿轮13和第二齿轮15的齿数（例如用于说明本发明的实施例示例的附图中示出的）不应被解释为限制性的。

Claims (6)

1.一种组件，其包括用于车辆的驱动轴（10）和用于测量施加到所述驱动轴（10）的力矩的值的传感器（20），

所述驱动轴（10）包括：

• 具有第一直径（D1）的筒状的第一部分（12），

• 具有第二直径（D2）的筒状的第二部分（14），

• 中间扭转部分（16），其连接所述第一部分（12）和所述第二部分（14），并且具有小于所述第一直径（D1）和所述第二直径（D2）的截面尺寸，以便集中由施加到所述驱动轴（10）的力矩所产生的扭转，

• 第一齿轮（13），其是金属的且同轴地安装在所述第一部分（12）上，所述第一齿轮在其周边上包括与齿隙交替的多个齿（18-1），并且其节段（P）对应于在所述齿（18-1）的周边处所测量的由连续的一个齿（18-1）和一个齿隙（19-1）所限定的圆弧的长度，

•第二齿轮（15），其是金属的，其与所述第一齿轮（13）相同且与所述第一齿轮（13）平行，所述第二齿轮同轴地安装在所述第二部分（14）上，

所述传感器（20）包括磁场产生机构和由第一线圈（26-1）、第二线圈（26-2）、第三线圈（26-3）和第四线圈（26-4）形成的布置（26），所述第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈并排布置在所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）之间，平行于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15），所述布置（26）被安置成浸在所述磁场中并且被配置成使得所述第一线圈（26-1）、所述第二线圈（26-2）、所述第三线圈（26-3）和所述第四线圈（26-4）的总长度等于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）的节段（P）;

其中，所述第一线圈（26-1）、所述第二线圈（26-2）、所述第三线圈（26-3）和所述第四线圈（26-4）各自在其端子处分别限定第一电压（V1）、第二电压（V2）、第三电压（V3）和第四电压（V4），通过首先计算所述第一电压（V1）和所述第三电压（V3）之间的差值的绝对值与所述第二电压（V2）和所述第四电压（V4）之间的差值的绝对值的总和，然后将所计算出的总和与预定值进行比较以确定施加到所述驱动轴（10）的力矩的值，所述预定值对应于不存在所述驱动轴（10）的扭转。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述布置（26）具有设置在所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）之间的环状扇形区的形状，且平行于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述环状扇形区由外半径（R1）和小于所述外半径（R1）的内半径（R2）限定，并且设置成面对所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）的齿（18-1、18-2），使得所述扇形区的由其外半径（R1）限定的圆弧的长度（L）对应于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）的节段（P）。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的组件，其中，所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）各自包括第一参考齿（18-1A、18-2A），所述第一齿轮（13）的第一参考齿（18-1A）和所述第二齿轮（15）的第一参考齿（18-2A）两者都在长度部分（a1）上面对所述第一线圈（26-1），所述长度部分（a1）非零且小于所述第一齿轮（13）和所述第二齿轮（15）的节段（P），以便限定对应于不存在所述驱动轴（10）的扭转的初始位置。

5.一种车辆，其包括根据权利要求1至4中的任一项所述的组件，所述组件包括用于车辆的驱动轴（10）和用于测量施加到所述驱动轴（10）的力矩的值的传感器（20）。

6.一种用于确定施加到车辆的驱动轴（10）的力矩的方法，所述方法由根据权利要求1至4中的任一项所述的组件实施，所述第一线圈（26-1）、所述第二线圈（26-2）、所述第三线圈（26-3）和所述第四线圈（26-4）各自在其端子处分别限定第一电压（V1）、第二电压（V2）、第三电压（V3）和第四电压（V4），所述方法包括：

•所述驱动轴（10）在其中间部分（16）处扭转的步骤，

• 测量步骤，在其中测量所述第一电压（V1）、所述第二电压（V2）、所述第三电压（V3）和所述第四电压（V4），

• 计算步骤，在其中计算所述第一电压（V1）和所述第三电压（V3）之间的差值的绝对值与所述第二电压（V2）和所述第四电压（V4）之间的差值的绝对值的总和，

• 比较步骤，在其中将所计算出的总和与预定值进行比较以确定施加到所述驱动轴（10）的力矩的值，所述预定值对应于不存在所述驱动轴（10）的扭转。

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