CN108885148A - 转矩感测装置和车辆 - Google Patents

转矩感测装置和车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN108885148A
CN108885148A CN201780021161.0A CN201780021161A CN108885148A CN 108885148 A CN108885148 A CN 108885148A CN 201780021161 A CN201780021161 A CN 201780021161A CN 108885148 A CN108885148 A CN 108885148A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor unit
sensing device
torque
axis
torque sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780021161.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108885148B (zh
Inventor
R·德林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN108885148A publication Critical patent/CN108885148A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108885148B publication Critical patent/CN108885148B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/105Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

本发明涉及一种转矩感测装置(100)用于主动感测沿着旋转轴线(X)作用到通过肌力和/或马达力能驱动的车辆(1)的轴(15)上并且尤其作用到曲轴(15)上的转矩,具有励磁单元(20),该励磁单元构造成用于给所述轴(15)加载以随时间变化的磁场,和第一传感器单元(30)和第二传感器单元(40),所述第一传感器单元和所述第二传感器单元构造成用于感测由所述轴(15)承载的磁场,其中,所述第一传感器单元和所述第二传感器单元(40)尤其在还具有相同结构的情况下相对于彼此具有不同的取向,使得它们在运行中关于所述轴(15)并且尤其关于所述旋转轴线(X)相对彼此不同地取向。

Description

转矩感测装置和车辆
技术领域
本发明涉及一种转矩感测装置和一种车辆。本发明尤其涉及一种用于主动感测沿着旋转轴线作用到通过肌力和/或马达力可驱动的车辆的轴和尤其曲轴上的转矩的转矩感测装置和一种通过肌力和/或马达力可驱动的车辆、自行车、电动自行车、电动脚踏车、电动助力车或类似车辆。
背景技术
例如在车辆技术的领域中,在监测和/或控制驱动装置时经常值得期望的是,感测作用到驱动单元的轴上的转矩。
为此通常使用以下转矩感测装置,所述转矩感测装置利用与在轴中的机械应力相关的效应,以便能够推断出作用到轴上的转矩的值。在此,可以使用表现出与机械负载相关的压电效应或反磁致伸缩效应的材料。在此,转矩的值分别与例如可被动量取的电压或可测量的磁场和它们的变化有关。
在此,不利的是,一方面仅获得被施加以转矩的材料本身提供的电或磁的量值。另一方面,这种操作由于在热领域中的干扰影响(例如在温度漂移的意义上)或者在机械领域中的干扰影响(例如在出现驱动部件的振动或变形的意义上)而具有相应的测量误差。该测量误差经常不被发现并且可以在分析处理假定产生的转矩的所感测的值时导致错估。
发明内容
相对地,根据本发明的具有独立权利要求1的特征的转矩感测装置具有以下优点:在待探究的轴的区域中没有特别的材料准备措施的情况下能够以高的可靠性和精度求取作用到轴上的转矩。根据本发明,这通过独立权利要求1的特征由此实现:建立用于主动感测沿着旋转轴线X作用到静止的或旋转的轴上的并且尤其作用到通过肌力和/或马达力可驱动的车辆的静止的或旋转的轴上的转矩的转矩感测装置,该转矩感测装置具有励磁单元和第一传感器单元以及第二传感器单元,该励磁单元构造成用于给轴加载以随时间变化的磁场,所述第一传感器单元以及第二传感器单元构造成用于感测由轴承载的磁场,其中,第一和第二传感器单元(尤其在还具有相同结构的情况下)相对于彼此具有不同的取向,使得它们在运行中关于轴并且尤其关于旋转轴线X相对彼此不同地取向。通过根据本发明的措施并且尤其通过第一和第二传感器单元相对彼此偏离的取向,所述第一和第二传感器单元以不同的方式感测由轴承载的磁场,该磁场由励磁单元通过加载以随时间变化的磁场并且尤其加载以磁交变场而激励产生。通过相应的分析处理、例如所感测信号的差分,可以与第一和第二传感器单元的由干扰影响造成的信号分量分离地观察在所感测的磁场中的取决于取向的信号分量的意义上的、来自转矩加载的效应,所述干扰影响不取决于传感器单元的取向或者相比与所加载的转矩相关的信号分量更独立于传感器单元的取向。
在实际中,这意味着,两个传感器单元测量相同的以转矩加载的轴,但具有不同的取向。在此,一个传感器单元可以如此设置,使得该传感器单元以特别高的敏感性感测与转矩加载相关的磁场,而第二传感器单元近似用作为补偿传感器并且以一取向定向,该第二传感器单元虽然不改变地感测干扰影响,但由所述干扰影响相对较少地影响来自转矩加载的效应。
在理想情况下,这样构造传感器单元的反向取向,使得一个传感器单元仅感测干扰并且另一传感器单元感测包括干扰在内的转矩所基于的信号,由此由信号的(必要时加权的)差可以特别精确地获取转矩。在此,45°的反向扭转是特别有利的。
根据本发明,尤其消除与外部磁场例如地磁场和/或周围环境、轴的旋转(例如由于不理想的轴几何形状)、振动、温度变化或类似影响相关的干扰。
从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。
根据本发明的转矩感测装置的扩展方案,当每个传感器单元分别通过具有自身的、用于产生要加载的磁场的励磁器的励磁单元构造时,出现两个传感器单元的高度独立性。为了更好的可比性,自身的励磁器可以分别相同地构造。
然而,当针对所述传感器单元设置一个共同的励磁器时,设备的测量费用和系统的偏差能够保持特别小。
在每种情况下,具有或者由电磁线圈和可能的相应的芯组成的各个励磁器构造用于放大激励的磁场。
原则上可以使用所有类型的、基于任意一个物理效应能够探测磁通密度的传感器单元。
然而,根据本发明的转矩感测装置的优选实施方式,当各个传感器单元具有一个或多个接收线圈、尤其具有四个接收线圈,和/或所述接收线圈分别具有一个芯时,得到特别高的测量技术方面的构型多样性。优选地,接收线圈和/或芯是相同的。
在转矩感测装置中的测量精度能够提高,其方式是,根据有利的扩展方案,各个传感器单元的接收线圈按照桥接的方式、尤其以惠思登桥和/或感应共振测量桥的方式连接,和/或与相对于各个接收线圈串联的协调电阻和/或并联的协调电容器连接。
在此,用于协调的元件、即各个协调电阻和/或各个协调电容器通过它们例如以可变的方式构造而可以这样选择,使得在确定的情况中存在感测的测量值,例如在没有从外部作用的转矩的无负载状态下存在消失的探测信号。
当各个传感器单元关于要探究的轴和所述轴的旋转轴线具有高对称性时,那么出现特别高的可重复性、敏感性和精度。
因此,根据本发明的转矩感测装置的扩展方案设置为,传感器单元的接收线圈尤其以其线圈轴线布置在十字、优选垂直的十字、具有相同长度的边和/或具有在交叉点的区域中的励磁器的十字的端点上或端点的区域中。
一方面,根据本发明的转矩感测装置的另一替代方案,当传感器单元在空间上和/或在结构上分离或者分开地构造时,传感器单元可以相互协调并且也彼此独立地维护。
然而,根据本发明的转矩感测装置的另一有利的扩展方案,当传感器单元相互集成地、重叠地、交叉地和/或在一个共同的结构单元中构造时,能够以提升的可重复的结果实现特别紧凑的结构形式。
在此,尤其可以设置为,各个传感器单元布置成具有其在必要时设置的交叉点的同心布置,其中,尤其在共同的交叉点或重叠的交叉点的区域中也构造有共同的励磁器。
可以考虑,传感器单元以及励磁单元的部件构造为分立的构件,例如呈卷绕的线圈或类似物的形式。
通过根据本发明的转矩感测装置的另一有利的扩展方案,特别高的紧凑性能够由此实现,即各个传感器单元、尤其各个接收线圈和/或各个励磁器、尤其各个电磁线圈分别至少部分地构造为一个印刷电路板的或电路板的或者多个印刷电路板的或电路板的结构。
为了能够以有意义的方式利用由传感器单元提供的值和信号,在根据本发明的转矩感测装置的扩展方案中,该转矩感测装置构造有分析处理和控制单元,该分析处理和控制单元设置成用于接收由传感器单元输出的、对于所感测的磁场而言有代表性的值并且基于所接收的值确定作用到轴上的转矩的值。
在此,关于分析处理精度的提升而言可以设置为,分析处理和控制单元设置成以由第一传感器单元接收的值与由第二传感器单元接收的值的加权的差为基础。
本发明的核心方面还基于以下情况:通过外部施加到轴上的转矩,这样改变轴在机械应力在所述轴的体积中和表面上的分布的意义上的机械状态,使得这可以在外部通过作用到主动射入并且随时间变化的磁场上的改变的相互作用来探测。在此,尤其出现由于在轴中的转矩负载而产生的表面波和/或表面扭转波。
此外,本发明在应用的意义上也涉及通过肌力和/或马达力可驱动的车辆、尤其是自行车、电动自行车、电动脚踏车、动助力车或类似车辆,具有至少一个轮、用于驱动所述至少一个轮的驱动装置和根据本发明的用于感测作用到驱动装置的轴上的转矩的转矩感测装置,在该车辆中可以基于所感测的转矩监测和/或控制驱动装置。
附图说明
参照附图详细描述本发明的实施方式。
图1至5以不同侧的示意性视图示出具有在空间上彼此分开的、根据本发明的传感器单元的转矩感测装置的实施方式。
图6至8以不同侧的示意性视图示出根据本发明的转矩感测装置的另一实施方式,在该转矩感测装置中所使用的传感器单元相互集成地构造。
图9和10以立体视图示出传感器单元的细节,该传感器单元具有十字布置的接收线圈和励磁单元所基于的在此集成的电磁线圈。
图11至13以示意性俯视图示出传感器单元关于待测量的和可加载以转矩的轴的不同取向。
图14以示意性形式示出可以使用在根据本发明的转矩感测装置的实施方式中的传感器单元的结构的线路图。
图15至18以立体视图示出具有由离散构件组成的相对彼此分开构造的传感器单元的、根据本发明的转矩感测装置的实施方式的细节。
图19至22以不同立体视图和俯视图示出具有相互以印刷电路板形式集成的传感器单元的、根据本发明的转矩感测装置的实施方式。
图23和24以示意性形式示出传感器单元的等效线路图,所述传感器单元可以在根据本发明的转矩感测装置的实施方式中作为测量传感器或作为补偿传感器使用。
图25按照方框图的类型示出在根据本发明的转矩感测装置的实施方式中所基于的分析处理简图。
图26以示意性侧视图示出在使用根据本发明的转矩感测装置的实施方式的情况下按照电动自行车的类型的、根据本发明的车辆的实施方式。
具体实施方式
下面参照图1A至26详细描述本发明的实施例。相同和等效的以及相同或等效作用的元件和部件标以相同附图标记。并不在它们出现的所有情况下对所标明的元件和部件进行详细描述。
所示出的特征和其他特性能够以任意方式彼此分离并且任意地相互组合,而不离开本发明的核心。
首先参照图26示例性地详细描述一种作为根据本发明的车辆1的优选实施方式的电动自行车。
车辆1作为电动自行车包括框架12,在该框架上布置有前轮9-1、后轮9-2和具有两个曲柄7、8的曲柄传动机构2,所述曲柄带有踏板7-1和8-1。电驱动装置3集成到曲柄传动机构2中。在后轮9-2上布置有飞轮6。
通过骑行人和/或通过电驱动装置3提供的驱动力矩由在曲柄传动机构2上的链轮4通过链5传递到飞轮6上。
在车辆1的把手上还布置有控制单元10,该控制单元与电驱动装置3连接。在框架12中或上还构造有电池11,该电池用于给电驱动装置3供电。
此外,在框架12中集成有曲柄轴承13或踏板轴承,所述曲柄轴承或踏板轴承具有曲柄壳体14和曲轴15。
那么根据本发明的车辆1的驱动装置80总共包括用于通过骑行人借助于肌力来操纵的曲柄传动机构2和附加的或替代的电驱动装置3。
在驱动装置80的区域中也构造有根据本发明的转矩感测装置100的实施方式,以便探测由于作用到曲轴15上的转矩而产生的负载。
参照在图26中示出的三脚架明显的是,车辆以它的平行于y方向的纵向延伸方向Y延伸,而横向延伸方向平行于x方向地走向并且与曲轴15的轴线X的方向一致。
图1至5示出根据本发明的转矩感测装置100的实施方式的不同视图。
转矩感测装置100的基本结构最好由根据图1的俯视图可看出。在那里,曲轴15作为可加载以转矩的轴示出,该轴需要被监测。曲轴15沿x方向定向并且围绕平行于x方向的轴线X可旋转地受支承,如结合用于根据本发明的车辆1的图26也示出的那样。
根据本发明的转矩感测装置100在图1中示出的实施方式由第一传感器单元30和第二传感器单元40组成。
第一传感器单元30用作为测量传感器装置并且具有四个接收线圈31-1,所述接收线圈布置在垂直的并且设有相同长度的边62的十字60的端点61上。作为励磁单元20的一部分的、呈电磁线圈21-1形式的励磁器21位于十字60的中心、即交叉点63处。
第一传感器单元30作为测量传感器装置通过它的定向十字60这样取向,使得旋转轴线X在投影中与第一传感器单元30的定向十字60的边62围成45度的角度。以该方式,可以特别精确地感测由轴15通过借助于励磁单元20的励磁所激励的并且承载的磁场。
除了第一传感器单元30之外附加地,构造有与第一传感器单元30相同构造的、但具有不同取向的第二传感器单元40,该第二传感器单元与第一传感器单元30分开地并且相对于该第一传感器单元在空间上稍微间隔开地构造。第一传感器单元30的布置十字60的交叉点63和第二传感器单元40的布置十字60的交叉点63在投影中位于轴15的旋转轴线X上并且尤其位于平行于曲轴15的旋转轴线X的轴线上。
然而,与第一传感器单元30的布置十字60不同地,第二传感器单元40的布置十字60的第一对的边62在投影中垂直于旋转轴线X,而另一对的边62在投影中平行于轴15的轴线X地走向。
也就是说,在图1中的第一传感器单元30和第二传感器单元40相对彼此围绕z轴线扭转45度地取向。
以该方式,第一传感器单元30以特别高的精度测量由轴15承载的磁场,而对于作为补偿传感器的第二传感器单元40而言针对由轴15所承载的磁场的精度较小,但针对干扰效应的精度相对于第一传感器单元30针对干扰效应的精度不变地构造。
这使得能够特别有利地实现通过第一和第二传感器单元30和40输出的信号的、必要时呈加权和/或修整的形式的差分,以便可以滤出干扰影响并且可以特别精确地探测通过加载的转矩所产生的作用到所承载的磁场上的影响,即实现以下目标:尽可能精确地并且无干扰地确定作用的转矩的值。
传感器单元30和40的相反的取向应有利地这样构造,使得例如第二传感器单元40仅感测干扰并且第一传感器单元30感测包括干扰在内的转矩所基于的信号。然后由信号的(必要时加权的)差可以特别精确地获取转矩。例如在传感器单元30和40之间的45°的反向扭转可以是特别有利的。
根据本发明尤其消除与外部磁场例如地磁场和/或周围环境、轴的旋转(例如由于轴15的不理想的几何形状)、振动、温度变化或类似因素有关的干扰。
图2是图1的布置在图1的截平面II-II中的视图。
图3是图1的布置关于图1的截平面III-III的视图。
图4是图1的布置关于图1的视图平面IV-IV的俯视图。
图5是图1的布置关于图1的视图平面V-V的俯视图。
图6至8示出根据本发明的转矩感测装置100的其他实施方式的不同视图。
在该实施方式中,第一传感器单元30和第二传感器单元40具有与图1至5的实施方式的第一和第二传感器单元30或40相同的结构。但是第一和第二传感器单元30或40相互集成地构造,即在以下意义上构造:它们的布置十字60重叠并且形成一个共同的交叉点63,一个唯一的和共同的、呈用于励磁单元20的电磁线圈21-1形式的励磁器21位于该交叉点中。
第一传感器单元30的接收线圈31-1和第二传感器单元40的接收线圈41-1以45度的角间距交替。但这些接收线圈位于具有边62的各个布置十字60的各个端点61上,这些边同样长、相互垂直并且具有重叠的交叉点63,该交叉点在投影中位于曲轴15的轴线X上。
图6是以与图1的示图类似的方式的曲轴15的俯视图。
图7是图6的布置参照图6的截平面VII-VII的截面图。
图8是图6的布置参照图6中的视图平面VIII-VIII的侧视图。
在图1至8中未详细示出用于运行、用于控制和分析处理各个线圈31-1、41-1、21-1或22-1的各个布线。结合图14至25对它们进行描述。
图9和10是图1的根据本发明的转矩感测装置100的实施方式的、聚焦到第一传感器单元30和它的接收线圈31-1结合励磁单元20的励磁器21的电磁线圈21-1的立体部分视图。
图11至13示出传感器单元30、40以布置十字60关于曲轴15的轴线X的不同取向可能性、即具有不同的角度取向。
图14按照等效线路图的类型示出根据本发明的转矩感测装置100的实施方式的第一和第二传感器单元30和40的基本结构。在此,接收线圈31-1至41-1分别与各个线圈芯31-2或41-2通过导线32或42按照惠斯通桥或电感共振测量桥的形式相应地连接,其中,通过接头51或52能够实现相应的电量取(Abgriff)。
接收线圈31-1、41-1中的一些接收线圈分别构造有相对于相应的接收线圈31-1、41-1并联的协调电容器34、44。这些协调电容器34、44可以构造为可调节的或可变的电容器。
图15至18示出根据本发明的转矩感测装置100的实施方式的不同立体视图,在这些实施方式中,第一传感器单元30和第二传感器单元40相对彼此在结构上分开,在布置十字60上在所述布置十字的端点61处接收线圈31-1、41-1分别与芯31-2、41-2相对彼此轴向平行并且集成有按照电磁线圈21-1与芯21-2的方式的励磁器21。
相对地,图19至22示出根据本发明的转矩感测装置100的实施方式,在该转矩感测装置中第一和第二传感器单元30和40与励磁单元20相互集成地构造,其方式是,它们在一定数量的电路板或印刷电路板70上制成。
图23和24示出分别呈等效线路图的形式的第一或第二传感器单元30和40。在此示出,各个接收线圈31-1、41-1与磁芯31-2、41-2通过导线32、42按照惠斯通桥或感应共振测量桥的方式相互连接,其中,在每两个接收线圈31-1、41-1之间串联有协调电阻43。协调电阻43也可以可变地构造。向外的量取通过接头51、52实现。
图25按照示意性方框图的类型示出不同的部件和过程元件,它们在根据本发明的转矩感测装置100的实施方式中可以与分析处理和控制单元50共同作用。
初始点是振荡器和发生器101,通过它产生随时间变化的电压,例如具有约500Hz至约5kHz的频率的正弦形交变电压,该电压随后被馈入到励磁单元20的励磁器21的电磁线圈21-1中以产生磁交变场。
励磁器21的磁交变场被施加给曲轴15并且由第一和第二传感器单元30、40以上面已经描述的方式探测。通过接头51和52提供由第一和第二传感器单元30、40产生的信号并且由分析处理和控制单元50接收。
通过接头51、52接收的信号首先传递到输入放大级102上并且由此放大。在通过具有约500Hz至约5kHz的中心频率的带通滤波器103和有效值计算装置104之后,作为测量传感器的第一传感器单元30和作为补偿传感器的第二传感器单元40所得到的有效值105、106被供应给差分、适配和/或刻度单元或者尤其被供应给运算放大器109的相对彼此反向的输入端107和108。通过这种类型的连接,运算放大器109作用为差分放大器并且在它的输出端110输出补偿干扰的转矩信号111的模拟有效值。该模拟有效值随后被供应给模拟-数字转换器112。然后模拟-数字转换器112的输出信号经过数字滤波和再处理装置113。最终得到由干扰信号补偿的转矩信号114的数字有效值。
参照下面的说明进一步阐释本发明的这些和其他特征和特性:
本发明的一方面在于发展用于测量在静止或旋转的轴上的转矩的主动传感器。针对这种旋转的轴的示例是自行车、电动自行车、电动脚踏车、电动助力车或类似车辆的曲轴。
通过本发明尤其应实现关于针对外部磁场例如地磁场和/或周围环境、轴的旋转(例如由于轴15的不理想的几何形状)、振动、温度变化或类似影响的干扰敏感性方面的改进。
本发明的核心思想是设置第二测量元件,即在作为补偿传感器起作用的第二传感器单元40的意义上。该第二传感器单元可以作为由多个相互连接的接收线圈组成的测量元件用于测量和用于补偿干扰。实现在低工作频率的情况下、尤其在小于5kHz的范围中、优选在小于3kHz的范围中的主动磁性测量。
模拟的和/或数字的信号处理用于更好的信号分辨并且用于提升信噪比。在那里附加地也能够实现温度补偿。
就此而言,第一和第二传感器单元30和40也可以理解为两个独立的传感器头,一个用于探测并且一个用于补偿。
结合附图在朝向轴15的一侧上示出具有不同几何形状的线圈芯21-2、31-2和41-2。该侧可以作为端面平面地、凸形地、圆形地、锥形地适配和/或局部地适配于轴15的表面形状,即例如按照圆柱体的内壳的区段或截面的类型凹形地适配并且与轴15的外壳相适应。

Claims (10)

1.转矩感测装置(100),用于主动感测沿着旋转轴线(X)作用到通过肌力和/或马达力能驱动的车辆(1)的轴(15)上、尤其曲轴(15)上的转矩,具有:
-励磁单元(20),该励磁单元构造成用于给所述轴(15)加载以随时间变化的磁场,和
-第一传感器单元(30)和第二传感器单元(40),所述第一传感器单元和所述第二传感器单元构造成用于感测由所述轴(15)承载的磁场,
其中,所述第一传感器单元和所述第二传感器单元(40)尤其在其他方面具有相同结构的情况下相对于彼此具有不同的取向,使得它们在运行中关于所述轴(15)、尤其关于所述旋转轴线(X)相对彼此不同地取向。
2.根据权利要求1所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,所述励磁单元(20)
-针对每个传感器单元(30、40)分别具有自身的、尤其相同构造的励磁器(21、22),或者
-针对传感器单元(30、40)具有一个共同的励磁器(21),
尤其分别由电磁线圈(21-1、22-1)和/或芯(21-2、22-2)组成或者具有所述电磁线圈和/或所述芯。
3.根据权利要去1或2所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,各个传感器单元(30、40)分别具有一个或多个接收线圈(31-1、41-1)、尤其四个接收线圈(31-1、41-1),和/或所述接收线圈分别具有一个芯(31-2、41-2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,各个传感器单元(30、40)的所述接收线圈(31-1、41-1)按照桥接的方式、尤其以惠思登桥和/或感应共振测量桥的形式连接,和/或与相对于对应的接收线圈(31-1、41-1)串联的协调电阻(33、43)和/或并联的协调电容器(34、44)连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,传感器单元(30、40)的所述接收线圈(31-1、41-1)尤其以它的线圈轴线布置在十字(60)的、优选垂直的十字(60)的、具有相同长度的边(62)和/或在交叉点(63)的区域中具有励磁器(21、22)的十字(60)的端点(61)上或者所述端点(61)的区域中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,所述传感器单元(30、40)
-在空间上和/或结构上分开地构造,或者
-相互集成地、重叠地、交叉地和/或在一个共同的结构单元中构造,尤其构造有它们的交叉点(63)的同心布置和/或构造有一个共同的励磁器(21)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,各个传感器单元(30、40)、尤其各个接收线圈(31-1、41-1)和/或各个励磁器(21、22)、尤其各个电磁线圈(22-1、22-2)分别至少部分地构造为一个印刷电路板(70)的或电路板的或者多个印刷电路板的或电路板的结构。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转矩感测装置(100),具有分析处理和控制单元(50),该分析处理和控制单元设置成,
-接收由所述传感器单元(30、40)输出的对于所感测的磁场来说有代表性的值,并且
-基于所接收的值确定作用到所述轴(15)上的转矩的值。
9.根据权利要求8所述的转矩感测装置(100),在该转矩感测装置中,所述分析处理和控制单元(50)设置成以由所述第一传感器单元(30)接收的值与由所述第二传感器单元(40)接收的值的加权的差为基础。
10.通过肌力和/或马达力能驱动的车辆(1)、尤其是自行车、电动自行车、电动脚踏车、电动助力车或类似车辆,具有:
-至少一个轮(9-1、9-2),
-用于驱动所述至少一个轮(9-1、9-2)的驱动装置(80),和
-根据权利要求1至9中任一项所述的转矩感测装置(100),用于感测作用到所述驱动装置(80)的轴(15)上的转矩,
在所述车辆中能够基于所感测的转矩监测和/或控制所述驱动装置(80)。
CN201780021161.0A 2016-04-07 2017-02-24 转矩感测装置和车辆 Active CN108885148B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205784.7A DE102016205784A1 (de) 2016-04-07 2016-04-07 Drehmomenterfassungseinrichtung und Fahrzeug
DE102016205784.7 2016-04-07
PCT/EP2017/054270 WO2017174259A1 (de) 2016-04-07 2017-02-24 Drehmomenterfassungseinrichtung und fahrzeug

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108885148A true CN108885148A (zh) 2018-11-23
CN108885148B CN108885148B (zh) 2021-04-27

Family

ID=58231589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780021161.0A Active CN108885148B (zh) 2016-04-07 2017-02-24 转矩感测装置和车辆

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11022508B2 (zh)
EP (1) EP3440445B1 (zh)
JP (1) JP6648305B2 (zh)
CN (1) CN108885148B (zh)
AU (1) AU2017245482B2 (zh)
DE (1) DE102016205784A1 (zh)
ES (1) ES2839648T3 (zh)
HU (1) HUE051824T2 (zh)
PL (1) PL3440445T3 (zh)
WO (1) WO2017174259A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113272656A (zh) * 2018-12-07 2021-08-17 罗伯特·博世有限公司 转速和/或旋转角度感测单元和工作设备

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018218598A1 (de) * 2018-08-24 2020-02-27 Zf Friedrichshafen Ag Wankstabilisator und Sensoreinrichtung für einen Wankstabilisator
DE102018221206A1 (de) * 2018-12-07 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh Drehmomenterfassungseinrichtung und Arbeitsvorrichtung
DE102019200530A1 (de) 2019-01-17 2020-07-23 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Drehmomenterfassung an einer Welle
DE102019108898B4 (de) * 2019-04-04 2022-08-04 Trafag Ag Vorrichtung und Anordnung zur Belastungsmessung an einem Testobjekt, insbesondere einer Fahrwerkskomponente
TWI753698B (zh) * 2020-12-11 2022-01-21 財團法人工業技術研究院 具扭力感測器之心軸裝置
CN114910827B (zh) * 2022-05-13 2023-04-14 滁州市技术监督检测中心 用于检测锁紧对可变电容器电容量影响的装置

Citations (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1220634B (de) * 1964-09-24 1966-07-07 Schwingungstechnik Veb Magnetoelastische Kraftmessvorrichtung
JPS5999228A (ja) * 1982-11-29 1984-06-07 Nissan Motor Co Ltd トルク検出装置
DE3508337A1 (de) * 1984-05-18 1985-11-21 Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd., Ashigarakami, Kanagawa Vorrichtung zum elektromagnetischen messen einer belastung
JPS61258132A (ja) * 1985-05-13 1986-11-15 Yutaka Takahashi 磁気ひずみ検出形トルクセンサ
DE3518161A1 (de) * 1985-05-21 1986-11-27 Gerd 3167 Burgdorf Hörmansdörfer Komponentensensor, bzw. verfahren zur beruehungslosen messung statischer und dynamischer kraftkomponenten
US4646576A (en) * 1984-05-21 1987-03-03 Nissan Motor Company, Limited Torque detector
US4803885A (en) * 1986-04-21 1989-02-14 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Torque measuring apparatus
US4896544A (en) * 1986-12-05 1990-01-30 Mag Dev Inc. Magnetoelastic torque transducer
US4939937A (en) * 1988-07-21 1990-07-10 Sensortech, L. P. Magnetostrictive torque sensor
US4979399A (en) * 1988-07-21 1990-12-25 Sensortech L.P. Signal dividing magnetostrictive torque sensor
GB9215478D0 (en) * 1990-07-13 1992-09-02 Simmonds Precision Products Torque measurement
US5307690A (en) * 1991-07-29 1994-05-03 Kubota Corporation Temperature compensating device for torque measuring apparatus
US5431063A (en) * 1992-11-06 1995-07-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Torque detector and torque detecting element
US6581480B1 (en) * 1998-04-23 2003-06-24 Fast Technology Ag Magnetising arrangements for torque/force sensor
US20040056748A1 (en) * 2002-07-31 2004-03-25 Ryoso Masaki Angle sensor, angle-torque sensor and electric power steering unit using same
CN1952637A (zh) * 2005-10-05 2007-04-25 本田技研工业株式会社 磁致伸缩扭矩传感器以及使用该传感器的电动转向设备
DE102006017727A1 (de) * 2006-04-15 2007-10-25 Daimlerchrysler Ag Berührungslose Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Welle
US20080134802A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Turbo Trac Systems Ulc Torque sensor
US20080197799A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Motor control device
CN101283236A (zh) * 2005-08-30 2008-10-08 Ncte工程有限公司 传感器装置、传感器设备以及测量物体属性的方法
CN101715548A (zh) * 2007-05-16 2010-05-26 谢夫勒两合公司 具有驱动轴和测量转矩的装置的驱动装置
CN101715407A (zh) * 2007-05-10 2010-05-26 谢夫勒两合公司 具有驱动轴和驱动曲柄的驱动装置
US20110126639A1 (en) * 2009-11-27 2011-06-02 Holger Behrens Sensor system for ascertaining a torque and for index detection
CN102293187A (zh) * 2010-06-25 2011-12-28 株式会社岛野 钓鱼用渔线轮
US20120074933A1 (en) * 2008-03-14 2012-03-29 Seong-Jae Lee Magnetoelastic torque sensor with ambient field rejection
CN102445146A (zh) * 2010-08-13 2012-05-09 巴鲁夫有限责任公司 轴扭转角和/或者轴扭矩检测装置以及运行该装置的方法
WO2012152517A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer drehmomentsensor
WO2013104447A1 (de) * 2012-01-13 2013-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer kraftsensor und verfahren zum kompensieren einer abstandsabhängigkeit in einem messsignal eines derartigen sensors
US20130335072A1 (en) * 2012-06-15 2013-12-19 Wolfram Malzfeldt Steering torque angle sensor having a processor and a magneto-resistive element configured in a monolithic architecture
US20140184210A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 General Electric Company Non-contact magnetostrictive sensing systems and methods
CN104044637A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电动转向系统中的转向轮振动减小的方法、系统和装置
WO2014166655A1 (de) * 2013-04-08 2014-10-16 Robert Bosch Gmbh Pedalgetriebenes fahrzeug sowie verfahren zum betreiben des pedalgetriebenen fahrzeugs
US20140360285A1 (en) * 2013-04-30 2014-12-11 Methode Electronics Malta Ltd. Magnetoelastic Torque Sensor and Method
CN104246440A (zh) * 2012-03-22 2014-12-24 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法
WO2015132123A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur erfassung der richtung mechanischer spannungen in einem ferromagnetischen werkstück und sensoranordnung
EP2928050A1 (en) * 2012-11-28 2015-10-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Motor, control device and motor drive device
US20160025579A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Machine element and arrangement for measuring a force or a moment as well as a method for producing the machine element

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62184323A (ja) * 1986-02-07 1987-08-12 Kosuke Harada 磁歪方式トルクセンサ
JP2661728B2 (ja) * 1988-11-17 1997-10-08 株式会社クボタ トルク測定装置
US5269178A (en) * 1990-12-10 1993-12-14 Sensortech, L.P. Engine misfire, knock of roughness detection method and apparatus
JP3265813B2 (ja) * 1993-10-29 2002-03-18 オムロン株式会社 磁歪式トルクセンサ及び測定装置ならびにそれらを用いた切削工具用状態監視装置
JP2001050831A (ja) * 1999-03-11 2001-02-23 Mitsubishi Materials Corp トルク、スラスト力およびラジアル力の検出方法並びに検出装置
JP2001228038A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Nippon Soken Inc トルク検出装置
GB2383417B (en) * 2001-12-20 2005-10-05 Weston Aerospace Sensing method and apparatus
JP4183201B2 (ja) * 2007-01-02 2008-11-19 株式会社アヅマシステムズ 応力センサ及び応力検出方法
JP2008309772A (ja) * 2007-01-02 2008-12-25 Azuma Systems:Kk 金属状態検出装置及び金属状態検出方法
US20110308330A1 (en) * 2010-06-21 2011-12-22 Lutz May Dynamic Signal Torque Sensor
US9429488B2 (en) * 2014-04-10 2016-08-30 General Electric Company System and method of magnetic shielding for sensors
EP3051265B1 (en) * 2015-01-29 2017-10-11 Torque and More (TAM) GmbH Force measurement device
CN105808021B (zh) 2016-03-09 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 光感式触控面板、显示装置和触摸定位方法
US10359324B2 (en) * 2016-08-18 2019-07-23 General Electric Company Non-contact magnetostrictive sensors and methods of operation of such sensors
DE102017107716B4 (de) * 2017-04-03 2018-11-29 Trafag Ag Drehmomentmessgeber und Drehmomentsensor sowie Herstellverfahren und Messverfahren
US10871409B2 (en) * 2017-12-15 2020-12-22 G.E. Avio S.r.l. SMD-coil-based torque-sensor for tangential field measurement
US10983019B2 (en) * 2019-01-10 2021-04-20 Ka Group Ag Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation

Patent Citations (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1220634B (de) * 1964-09-24 1966-07-07 Schwingungstechnik Veb Magnetoelastische Kraftmessvorrichtung
JPS5999228A (ja) * 1982-11-29 1984-06-07 Nissan Motor Co Ltd トルク検出装置
DE3508337A1 (de) * 1984-05-18 1985-11-21 Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd., Ashigarakami, Kanagawa Vorrichtung zum elektromagnetischen messen einer belastung
US4646576A (en) * 1984-05-21 1987-03-03 Nissan Motor Company, Limited Torque detector
JPS61258132A (ja) * 1985-05-13 1986-11-15 Yutaka Takahashi 磁気ひずみ検出形トルクセンサ
DE3518161A1 (de) * 1985-05-21 1986-11-27 Gerd 3167 Burgdorf Hörmansdörfer Komponentensensor, bzw. verfahren zur beruehungslosen messung statischer und dynamischer kraftkomponenten
US4803885A (en) * 1986-04-21 1989-02-14 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Torque measuring apparatus
US4896544A (en) * 1986-12-05 1990-01-30 Mag Dev Inc. Magnetoelastic torque transducer
US4939937A (en) * 1988-07-21 1990-07-10 Sensortech, L. P. Magnetostrictive torque sensor
US4979399A (en) * 1988-07-21 1990-12-25 Sensortech L.P. Signal dividing magnetostrictive torque sensor
GB9215478D0 (en) * 1990-07-13 1992-09-02 Simmonds Precision Products Torque measurement
US5307690A (en) * 1991-07-29 1994-05-03 Kubota Corporation Temperature compensating device for torque measuring apparatus
US5431063A (en) * 1992-11-06 1995-07-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Torque detector and torque detecting element
US6581480B1 (en) * 1998-04-23 2003-06-24 Fast Technology Ag Magnetising arrangements for torque/force sensor
US20040056748A1 (en) * 2002-07-31 2004-03-25 Ryoso Masaki Angle sensor, angle-torque sensor and electric power steering unit using same
CN101283236A (zh) * 2005-08-30 2008-10-08 Ncte工程有限公司 传感器装置、传感器设备以及测量物体属性的方法
CN1952637A (zh) * 2005-10-05 2007-04-25 本田技研工业株式会社 磁致伸缩扭矩传感器以及使用该传感器的电动转向设备
DE102006017727A1 (de) * 2006-04-15 2007-10-25 Daimlerchrysler Ag Berührungslose Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Welle
US20080134802A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Turbo Trac Systems Ulc Torque sensor
US20080197799A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Sanyo Electric Co., Ltd. Motor control device
CN101715407A (zh) * 2007-05-10 2010-05-26 谢夫勒两合公司 具有驱动轴和驱动曲柄的驱动装置
CN101715548A (zh) * 2007-05-16 2010-05-26 谢夫勒两合公司 具有驱动轴和测量转矩的装置的驱动装置
US20120074933A1 (en) * 2008-03-14 2012-03-29 Seong-Jae Lee Magnetoelastic torque sensor with ambient field rejection
US20110126639A1 (en) * 2009-11-27 2011-06-02 Holger Behrens Sensor system for ascertaining a torque and for index detection
CN102293187A (zh) * 2010-06-25 2011-12-28 株式会社岛野 钓鱼用渔线轮
CN102445146A (zh) * 2010-08-13 2012-05-09 巴鲁夫有限责任公司 轴扭转角和/或者轴扭矩检测装置以及运行该装置的方法
WO2012152517A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer drehmomentsensor
EP2769192A1 (de) * 2012-01-13 2014-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer kraftsensor und verfahren zum kompensieren einer abstandsabhängigkeit in einem messsignal eines derartigen sensors
WO2013104447A1 (de) * 2012-01-13 2013-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoelastischer kraftsensor und verfahren zum kompensieren einer abstandsabhängigkeit in einem messsignal eines derartigen sensors
CN104246440A (zh) * 2012-03-22 2014-12-24 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法
US20130335072A1 (en) * 2012-06-15 2013-12-19 Wolfram Malzfeldt Steering torque angle sensor having a processor and a magneto-resistive element configured in a monolithic architecture
EP2928050A1 (en) * 2012-11-28 2015-10-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Motor, control device and motor drive device
US20140184210A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 General Electric Company Non-contact magnetostrictive sensing systems and methods
CN104044637A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电动转向系统中的转向轮振动减小的方法、系统和装置
WO2014166655A1 (de) * 2013-04-08 2014-10-16 Robert Bosch Gmbh Pedalgetriebenes fahrzeug sowie verfahren zum betreiben des pedalgetriebenen fahrzeugs
US20140360285A1 (en) * 2013-04-30 2014-12-11 Methode Electronics Malta Ltd. Magnetoelastic Torque Sensor and Method
WO2015132123A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur erfassung der richtung mechanischer spannungen in einem ferromagnetischen werkstück und sensoranordnung
US20160025579A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Machine element and arrangement for measuring a force or a moment as well as a method for producing the machine element

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B.LUDDECHE 等: "Engine crank angle resolved turbocharger turbine performance measurements by contactless shaft torque detection", 《11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON TURBOCHARGERS AND TURBOCHARGING》 *
王登泉: "基于逆磁致伸缩效应的超声电机非接触扭矩测量", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113272656A (zh) * 2018-12-07 2021-08-17 罗伯特·博世有限公司 转速和/或旋转角度感测单元和工作设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017174259A1 (de) 2017-10-12
AU2017245482B2 (en) 2021-06-10
US11022508B2 (en) 2021-06-01
HUE051824T2 (hu) 2021-03-29
JP6648305B2 (ja) 2020-02-14
EP3440445A1 (de) 2019-02-13
US20190293503A1 (en) 2019-09-26
CN108885148B (zh) 2021-04-27
AU2017245482A1 (en) 2018-11-08
JP2019513995A (ja) 2019-05-30
DE102016205784A1 (de) 2017-10-12
PL3440445T3 (pl) 2021-03-08
EP3440445B1 (de) 2020-09-30
ES2839648T3 (es) 2021-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108885148A (zh) 转矩感测装置和车辆
US7355501B2 (en) Evaluation device and vibration damper for a racket
JP3256346B2 (ja) 圧電素子を用いた力・加速度・磁気のセンサ
KR900000660B1 (ko) 비접촉 토오크 센서
US8584529B2 (en) Crank arm with strain amplifier
CA2863843C (en) Apparatus and method for measuring properties of a ferromagnetic material
US5894094A (en) Wheel force measuring hub assembly
US11486778B2 (en) Torque-angle sensor for monitoring a steering situation of a vehicle
US20060208725A1 (en) Position sensors
KR20070007957A (ko) 4 개의 스트레인 게이지를 구비한 변형 감지 베어링
CN101189497A (zh) 扭矩传感设备
US6622577B1 (en) Single coil magnetostrictive sensors
US6541963B2 (en) Differential eddy-current transducer
US20050279177A1 (en) Strain gauge apparatus having a point-distributed sensor
JPH08271355A (ja) 磁歪式応力検出装置
WO1989002070A1 (en) Device for non-contact measuring of stresses in a bar-shaped body
KR102499186B1 (ko) 구동 유닛의 토크를 측정하기 위한 방법
US20080134802A1 (en) Torque sensor
US20220034643A1 (en) Rotational speed and/or rotational angle detection unit and working device
JP2001336998A (ja) 磁歪式応力検出装置
Kuttner et al. Deformation Transducers
Nwagboso Development of non-contacting capacitive torque sensor and system for vehicle application

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant