CN111226099A - 使用机械摩擦联接器的用于旋转元件的扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旨在安装在机动车辆中的旋转元件（2）上的扭矩传感器（1），所述扭矩传感器（1）包括布置在粘合材料层（4）上的至少一个应变量规（3）。玻璃层（4）搁置在由刚性材料制成的基板（5）的面上，该基板能够通过其与支撑玻璃层（4）的面相反的面来确保抵靠旋转元件（2）的摩擦保持，扭矩传感器（1）包括围绕玻璃层（4）和基板（5）的可拆卸且可调节的压力装置（6a，6b），可拆卸且可调节的压力装置（6a，6b）旨在围绕旋转元件（2）并且按压使基板（5）的所述相反的面抵靠旋转元件（2）。

Description

使用机械摩擦联接器的用于旋转元件的扭矩传感器

技术领域

本发明涉及一种扭矩传感器，该扭矩传感器用于测量旋转元件的扭矩，其使用机械摩擦联接器。本发明还涉及旋转元件和这种扭矩传感器的组件，并且涉及用于将扭矩传感器安装在旋转元件上的方法。

背景技术

通常，扭矩传感器包括布置在粘合材料层上的至少一个应变量规。所述至少一个应变量规发送根据旋转元件在力矩作用下所经受的扭转而变的电信号。通过电子装置接收和发送电信号可以测量旋转元件的扭矩。

可以以各种方式执行对被认为是旋转元件的示例的驱动轴的扭矩的测量，这不是限制性的。

最常见的方法之一在于将变形量规（最通常是金属线性类型）直接附接和/或粘附到相关轴上。然后将它们相对于轴的轴线以+/- 45°的角度放置，以便对源自扭转的变形敏感。然后仅需将这些量规连接到合适的电子处理单元，以便重新获得代表施加在旋转元件（即驱动轴）上的扭矩的信号。

一种派生的方法在于不将这些量规粘附到轴上，而是将它们强制按压在轴上，以便它们可以测量源自扭矩的变形。然后，这些变形通过摩擦作用传递到这些量规。

对于被粘附的量规，这种类型的组装通常会由于存在胶黏剂而导致精度下降。在大多数情况下，这种胶黏剂是一种相当柔软的材料，且其以非线性方式变形，迅速超过弹性极限，导致出现明显的滞后误差。

通常，相关的胶黏剂也是一种化学化合物，其随着时间的推移会相当不稳定，并且会趋于降低品质、变干、失去弹性，从而经常且逐渐地终结于变弱和断裂。

最后，其他化学元素（例如变速器的油）的存在和与之接触会损坏该胶黏剂或量规本身，或至少加速它们的老化。

关于被按压的量规，尽管该原理解决了由于使用胶黏剂而引起的问题（因为在这种情况下不必要），这些量规仍可能被变速器的侵蚀性的油和液体损坏。然而，应变量规是容易损坏的元件，并且不建议使其经受摩擦。

用该原理实施的摩擦通常导致应变量规的逐渐劣化，在这种情况下是机械劣化。

现有技术的方法所遇到的问题主要是由于胶黏剂引起的测量性能的降低、测量系统的寿命不足以及面对侵蚀性环境的低稳健性。

发明内容

本发明所要解决的问题是设计一种扭矩传感器，该扭矩传感器集成有至少一个应变量规以测量旋转元件上的扭矩，该扭矩传感器可以确保一个或多个应变量规与该元件的最佳接触，该接触必须是持久的抗性强的，并且一个或多个应变量规必须被保护不受外部侵害。

为此，本发明涉及一种旨在安装在机动车辆中的旋转元件上的扭矩传感器，该扭矩传感器包括布置在粘合材料层上的至少一个应变量规，所述至少一个应变量规发送根据旋转元件在力矩作用下所经受的扭转而变的电信号，电信号的接收和发送允许在通过传输装置进行处理之后测量旋转元件的扭矩，其特征在于，粘合材料层搁置在由刚性材料制成的基板的面上，该基板能够通过其与支撑粘合材料层的面相反的面来确保抵靠旋转元件的摩擦保持，扭矩传感器包括围绕粘合材料层和基板的可拆卸且可调节的压力装置，可拆卸且可调节的压力装置旨在围绕旋转元件并且按压使基板的所述相反的面抵靠旋转元件。

与被粘附的一个或多个应变量规的现有技术相比，本发明避免了由于这种粘附而引起的任何问题，即：一个或多个应变量规的剥离的问题、胶黏剂的老化的问题以及由于胶黏剂层的插入而导致每个应变量规无法接收施加在旋转元件上的扭转的问题。

因此，根据本发明，不使用胶黏剂或用于固定的任何粘合元件，从而提供了以下好处，即：不存在添加至信号的滞后、较少的老化或更好地控制的老化，以随着时间的推移保持更好的性能。此外，由于可拆卸且可调节的压力装置，可以容易地移除传感器，从而例如在发生故障时可以更换传感器。

与与旋转元件直接接触的一个或多个应变量规的现有技术相比，本发明避免了引起应变量规损坏的磨损，该应变量规通过与旋转元件的直接接触而直接经受该元件的扭转。一个或多个应变量规不与旋转元件直接接触，以便增加一个或多个应变量规的寿命，因为它们没有经受摩擦磨损。

基板在一方面一个或多个应变量规和另一方面旋转元件之间实现插入功能。基板是相当刚性的，用于经得起与旋转元件的摩擦并将扭转传递至应变量规。因此，基板保护应变量规免受由于旋转元件上的摩擦引起的磨损。这构成了根据本发明的扭矩传感器获得的第一效果。

此外，基板和旋转元件之间的摩擦接触与所选基板材料使基板具有微型表面放大器的作用，并改善了扭转的检测。基板与旋转元件的接触表面大于一个或多个应变量规与旋转元件的接触表面。然而，使该表面尽可能小允许增加压力，并因此改善摩擦，从而导致更好地检测旋转元件的扭转。

可以选择具有特定的材料和表面处理的基板，特定的材料和表面处理在基板和旋转元件之间提供更好的摩擦，而这种可能性对于由应变量规制造商预先限定的一个或多个应变量规的材料来说是不存在的。这构成了根据本发明的扭矩传感器获得的第二效果。

将基板与粘合材料层以及至少部分地围绕由一个或多个应变量规形成的检测部分的可拆卸且可调节的压力装置相结合，可以保护一个或多个应变量规免受诸如油的喷射的外部侵蚀。这构成了根据本发明的扭矩传感器获得的第三效果。

基板和旋转元件之间的摩擦有利地可通过可拆卸且可调节的压力装置进行调节，特别是通过将压力装置作为两部分彼此抵靠地夹紧。因此，有大的自由度可以调节这种摩擦。可拆卸且可调节的压力装置可以移除，这允许扭矩传感器的方便的安装和拆卸，而这是被粘附的应变量规无法实现的。至少部分地围绕基板和粘合材料层的压力装置有助于保护设置在粘合材料层上的一个或多个应变量规。

因此，对于本发明，在布置在粘合材料层上的一个或多个应变量规、用于与旋转元件摩擦的基板以及压力装置之间存在强大的协同作用，该协同作用有助于获得对扭矩传感器的内部（且尤其是对一个或多个应变量规的）的最大的保护，同时允许对旋转元件和扭矩传感器之间的摩擦进行最佳调节。

一个或多个应变量规的耐用性得到了提高，且一个或多个应变量规得到了更好的保护，并且获得了在制造过程中一个或多个应变量规的更好的可达性（这乍看之下是不相容的）。

由于去除了可能包含对环境有害的成分的胶黏剂，因此获得了环境效益。

借助于可调节的压力装置以在基板和旋转元件的接收基板的部分之间提供最佳的摩擦，并且借助于特定的基板选择，存在使传感器适应待测量的大范围的扭矩值的许多可能性，这是由于调整由一个或多个应变量规所观测到的应变的水平，通过改变基板的构造且特别是其厚度以及由压力装置施加在基板上的压力。

有利地，可拆卸且可调节的压力装置由彼此延伸以形成完整壳体的两个壳体部分形成，螺纹杆类型的固定装置将两个壳体部分彼此固定，两个壳体部分将基板和粘合材料层容纳在其内部。

名称“壳体部分”不一定意味着两个部分是等同的，但是它们是互补的，以便当它们端对端放置时形成完整的壳体。壳体部分通过围绕基板和粘合材料层来保护它们。由于壳体部分所形成的压力装置是相对于旋转元件对称地布置的两个壳体部分的形式，因此便于将它们引入到旋转元件和扭矩传感器的其余部分周围。

有利地，两个壳体部分具有不同的尺寸，基板和粘合材料层容纳在尺寸较大的壳体部分中。壳体部分也可以具有180°的角度，这允许将夹紧螺钉放置在合理的轴线上。

这允许将支撑一个或多个应变量规的基板和粘合材料层容纳在作为较大部分的壳体部分中。为了节省材料，两个壳体部分中的另一个不必具有与用于容纳扭矩传感器的其余部分的壳体部分一样大的尺寸。

有利地，彼此固定的两个壳体部分具有圆形的外周，外周上固定有不完整或完整的第一冠，其具有的外径大于或不大于两个壳体部分的外周，壳体部分和不完整或完整的第一冠旨在与该元件一起被驱动旋转。

第一冠可以是冠部分的形式，同时由于它不是闭合的，因此不完整，以便例如仅围绕壳体部分中的一个的圆形外周。

该第一冠有利地没有闭合以便允许该组件侧向地安装至旋转轴，这与通过轴的纵向端部中的一个的安装相反，通过轴的纵向端部中的一个的安装方式将必然需要将传输元件中的一个与轴连接。

第一冠也可以通过完全围绕壳体部分而是完整的。该第一冠与扭矩传感器的在一个或多个应变量规附近的传输装置有线通信，并有利地用于与布置成与扭矩传感器相距一定距离的用于处理信号的电子装置的其余部分电磁通信。

第一冠、传输装置和一个或多个应变量规被可旋转地固定，因此它们之间可存在有线连接。

有利地，不完整或完整的第一冠包括通过肋连接到至少一个壳体部分的外缘，肋中的每一个具有面向所述至少一个壳体部分的弯曲端，以便被至少部分地施加抵靠外周并且通过至少一个连接元件固定在外周上，第一冠具有用于接收由传输装置有线传输的信号的装置以及信号的电磁发送装置。

肋与其各自的弯曲边缘允许在多个点处将不完整或完整的第一冠固定在至少一个壳体部分上，该壳体部分是两个壳体部分中尺寸较大的。

鉴于该不完整的或完整的第一冠旨在由旋转元件驱动旋转，其与至少一个壳体部分的固定必须足以克服旋转期间施加在第一冠上的离心力。因此，在多个点处的固定对于将不完整或完整的第一冠保持在至少一个壳体部分上是非常有利的。

传输装置与第一冠之间的通信是通过有线的方式进行的，因为第一冠与传感器固定并随传感器转动。然而，包含在第一冠中的单元（该单元包括信号的电磁发送装置）用于与用于处理信号的外部单元的电磁通信，用于处理信号的外部单元有利地是属于第二冠的，第二冠是固定的。

有利地，用于接收和处理由第一冠的电磁发送装置发送的信号的电子装置被容纳在面向不完整或完整的第一冠的第二冠中，两个冠可以具有类似或不类似的直径，两个冠彼此隔开一段间隔。第二冠可以固定，而第一冠是能转动，因为第一冠和第二冠之间的发送是电磁的而不是有线的。

在另外的变型中，两个冠也可以具有不同的直径，第二冠来围绕第一冠。“面向”于是不再是轴向的而是径向的。在这种情况下，发送线圈或励磁线圈不再是位于冠的面上，而是位于冠的周上。容纳在第二冠中的电子装置的部分可以是印刷电路板的形式。印刷电路板更紧凑，这有利于其集成在第二冠中。

有利地，粘合材料层是焙烧玻璃层。

有利地，所述至少一个应变量规为具有压阻单元的微机电系统的形式。

有利地，基板以不可拆卸的方式固定至压力装置，与这些压力装置形成单个且独一的件。

本发明还涉及一种由机动车辆中的旋转元件和扭矩传感器组成的组件，其特征在于，可拆卸且可调节的压力装置围绕旋转元件的部分，并且按压使基板的与支撑粘合材料层的面相反的面抵靠旋转元件的被围绕的部分，以便在基板的所述相反的面和被围绕的部分之间建立摩擦保持。

根据现有技术，关于旋转元件是必须遵循规定的，例如其材料必须对于例如某种类型的钢的粘附或摩擦是相容的。这样的规定不再存在于本发明的范围内，其关于旋转元件具有较大的容忍度，能够调节压力装置以获得期望的摩擦。

此外，用于定位扭矩传感器在旋转元件的位置的定位规定也不再是有用的，因为在使用磁致伸缩进行扭矩检测的情况下，这些定位规定特别需要关于扭矩传感器元件上的有源磁化区域的中心位置。

有利地，被围绕的部分包括接收基板的相反的面的平坦部分，所述至少一个应变量规相对于与旋转元件的旋转中轴线平行的线在应变量规的平面中以45°延伸。

该平坦部分用于接收基板，这是通过在旋转元件上施加与支撑粘合材料层的面相反的面，从而改善了平坦部分与基板的相反的面之间的摩擦接触。

有利地，旋转元件是轴或飞轮。

最后，本发明涉及一种用于将扭矩传感器安装在机动车辆中的旋转元件上以形成这种组件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

·将基板定位成抵靠旋转元件的部分，基板在一个面上支撑粘合材料层，所述至少一个应变量规布置在该粘合材料层上，基板通过基板的与支撑粘合材料层的面相反的面而被施加抵靠旋转元件的该部分，

•将压力装置定位成围绕基材和旋转元件，

•作用在压力装置上，使基板的该相反的面摩擦保持抵靠该部分。

作为将基板定位成抵靠旋转元件的部分的替代方案，可以通过将基板容纳在压力装置中，有利地容纳在作为压力装置的一部分的壳体部分中来确保将基板定位成抵靠旋转元件。该实施方式是优选的。

为了将压力装置定位成围绕基板和旋转元件，可以通过有利地将压力装置分成两个部分，例如分成互补的两个壳体部分，而将旋转元件引入压力装置中。在另一替代方案中，旋转元件可以通过滑动引入穿过压力装置。

作用在压力装置上，使得可以精确地调节基板的该相反的面与面对的旋转元件的部分之间的摩擦。夹紧作用是优选的，因为它易于测量。由于夹紧作用取决于要获得的摩擦，因此，例如使用测力扳手施加经测量的给定的夹紧将允许获得所需的摩擦。

附图说明

通过阅读以下详细说明并参考以非限制性示例的方式提供的附图，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见，其中：

–图1a和图1b分别是：根据本发明的扭矩传感器的实施例的前视图的示意性图示，该扭矩传感器的轮廓由至少部分地被第一冠围绕的两个壳体部分形成；和根据本发明的扭矩传感器的实施例的剖视图的示意性图示，其示出了特别是基板、粘合材料层和应变量规的叠置。

–图2至图4分别是上部壳体部分以及固定至该上部壳体部分的第一冠、下部壳体部分、以及用于相对于彼此固定两个壳体部分的装置的透视图的示意性图示，壳体部分实现用于根据本发明的扭矩传感器的压力装置的实施例。

–图5是可以作为根据本发明的扭矩传感器的一部分的第二冠的示意性图示，该第二冠有利地被固定，该扭矩传感器的其余部分未在该图中示出；

–图6是要对其测量扭矩的旋转元件的示意性图示，基板和应变量规以及作为压力装置的一部分的壳体部分并作为根据本发明的实施例的扭矩传感器的一部分示出为与旋转元件相关联，扭矩传感器的其余部分未在该图中示出；

–图7是支撑至少一个应变量规的基板的与其他示意性图示相比的放大示意性图示，图中所示的应变量规位于要对其测量扭矩的旋转元件的一部分上，该基板和应变量规作为根据本发明的实施例的扭矩传感器的一部分，该扭矩传感器的其余部分未在该图中示出；

–图8是要对其测量扭矩的旋转元件和扭矩传感器的组件的示意性图示，该组件是根据本发明的实施例的组件；

–图9是要对其测量扭矩的旋转元件和扭矩传感器的呈两个壳体部分的形式的压力装置的组件的示意性图示，该扭矩传感器的其余部分未在该图中示出，该组件是根据本发明的实施例的组件；

–图10是要对其测量扭矩的旋转元件和扭矩传感器的呈支撑不完整的第一冠的两个壳体部分的形式的压力装置的组件的示意性图示，该组件是根据本发明的实施例的组件；

–图11显示了应变量规的两个输出信号曲线，该曲线是根据施加在旋转元件上的扭矩而变化的，实线曲线示出了具有最小达到摩擦的最佳摩擦，而虚线曲线表示过低的摩擦，显示了在根据本发明的组件中的扭矩传感器和旋转元件之间的滞后。

具体实施方式

在说明书的其余部分中，术语“应变量规”或“变形量规”应理解为将机械应变或机械变形转换成电物理量变化的任何单个元件或包括多个部件的任何元件，物理量更常见是电阻。在本发明的意义内，具有压阻单元的微机电系统“MEMS”（或英文中的“Microelectromechanical systems”）可以被认为是应变量规。

参考所有附图，本发明涉及一种扭矩传感器1，其旨在安装在机动车辆中的旋转元件2上，以便测量施加在旋转元件2上的扭矩。本发明的范围中的扭矩传感器1还可以用作旋转元件2的力传感器或压力传感器。本发明在于通过测量旋转元件2的表面上的应变来测量由该旋转元件2所经受的扭矩或甚至力。

在附图中，旋转元件2为轴或传动元件的形式，但这不是限制性的，该旋转元件2可采取另外的形式，例如飞轮的形式。

如在图1b中特别清楚可见的那样，扭矩传感器1包括布置在粘合材料层4上的至少一个应变量规3。该粘合材料层4有利地但非限制性地可以是焙烧玻璃层。焙烧将玻璃颗粒彼此聚集在一起，并使它们粘合在一个或多个应变量规上。环氧树脂或氰基丙烯酸酯胶黏剂可以非限制性方式被用作粘合材料。

图7示出了基板5的与其他附图相比的放大图，该基板将在下文中更具体地描述，并且示出了用于与其连接线的钎焊块互连的印刷电路板。在图7中，带有触点的盘14代表信号传输装置，带有用于连接线的钎焊的管脚。因此，所确保的通信是有线的并且与第一冠12一起实施，如将在下文中看到的。

常规地，正确偏置的一个或多个应变量规3发送根据旋转元件2在力矩作用下所经受的扭转而变的电信号，电信号的接收和发送是通过用作信号传输装置的互连的印刷电路板14，该印刷电路板的唯一目的是容纳通过超声波焊接安装的微机电系统3和通过钎焊安装的连接线13。传输装置的第一附加有线接收装置可以位于第一冠12内部的印刷电路板上。

更具体地参考根据本发明的图1a，图1b和图7，粘合材料层4搁置在由刚性材料制成的基板5的面上，该基板能够通过其与支撑粘合材料层4的面相反的面来确保抵靠旋转元件2的摩擦保持。为了施加和调节摩擦，扭矩传感器1包括围绕粘合材料层4和基板5的可拆卸且可调节的压力装置6a，6b。“可拆卸”意味着压力装置6a，6b可被移除，并且“可调节”意味着这些装置6a，6b施加的压力是可调节的。

这些可拆卸且可调节的压力装置6a，6b旨在围绕旋转元件2并且将基板5的所述相反的面按压抵靠旋转元件2，以获得期望的摩擦。这可以通过围绕基板5和旋转元件2的压力装置6a，6b的作用来实现。压力装置6a，6b是可拆卸且可调节的，以确保将扭矩传感器1容易地安装在旋转元件2上且容易地从旋转元件2拆卸。

因此，本发明提出在基板5的平坦的表面上布置作为非常敏感的元件的一个或多个应变量规或变形量规。基板5是薄而刚性的元件，例如由诸如不锈钢的金属形成，有利地具有高耐磨性。

基板5的与支撑粘合材料层4和一个或多个应变量规3相反的面（不一定是平坦的）将用作与旋转元件2的检测界面。当旋转元件2具有平坦部分2a时，相反的面有利地通过是平坦的而贴合旋转元件2的轮廓，但是相反的面可以采取适合于要对其测量扭矩的旋转元件2的另外的形状。

在基板5的支撑粘合材料层4的面上、布置有一个或多个应变量规3的一侧上的未使用的平坦的表面（即自由的平坦的表面）可以与压力装置6a，6b接触，从而使压力装置6a，6b在基板5上施加压力。

这些压力装置可以是卡环的形式，有利地由设有螺纹杆7的上部壳体部分6a、下部壳体部分6b两个壳体部分组成。压力装置6a，6b的目的既是确保扭矩传感器1的组件被安装并夹紧在必须对其进行扭矩测量的旋转元件2上，但也特别是确保使压力施加在基板5上以抵靠旋转元件2，这是通过与支撑粘合材料层4的面相反的面抵靠旋转元件2来实现的。

因此，基板5位于压力装置6a，6b与旋转元件2之间。为了确保压力装置6a，6b正确地按压在基板5上，建议在压力装置6a，6b和旋转元件2之间局部留有距离。

通过在压力装置6a，6b上执行的调节作用（特别地但不仅限于通过夹紧）直接确保了要施加在基板5上的抵靠旋转元件2的压力。该作用例如通过使用螺钉或螺栓形式的螺纹杆7来控制在作为压力装置6a，6b的卡环上的夹紧力矩来控制。

要施加的压力值必须包括在两个极限之内。要施加的压力的最大值将与组装的机械抗性相关，而其最小值（就其本身而言）将被限定为确保最小摩擦，且因此确保在旋转元件2和基板5之间传递应变。

以此方式，基板5接收旋转元件2所经受的应变，然后安装在基板5上的一个或多个变形量规经由粘合材料层4能够检测到应变。因此，要施加的压力的该最小值取决于基板5和旋转元件2之间的摩擦系数。

作为示例，但不是限制性的，要在作为旋转元件2的由钢制成的驱动轴上施加的用于由钢制成的基板5的典型压力值约为100MPa。该压力水平将被施加在基板5和旋转元件2之间的整个界面表面上。在这个意义上，优选的是具有该压力的均匀分布。

最后，为了确保传感器1的完整，可以将一个或多个应变量规3经由导线连接到合适的用于信号的电子处理单元。该单元可以包括与制造和安装公差相关的校准和补偿测量，制造和安装公差特别是诸如由于夹紧而导致的压力的可能方差，该方差可以影响例如输出信号的偏移和增益。

若干可选实施例可涉及基板5。在第一可选实施例中，有利地，可对基板5的与旋转元件2相接的面进行其表面状态的处理，以至少确保最小的粗糙度，从而增加摩擦系数。

在第二可选实施例中，可有利地通过施加允许与旋转元件2的材料更好地摩擦的材料的薄层来对基板5的与旋转元件2相接的面进行表面处理。

在第三可选实施例中，基板5的与旋转元件2相接的面可以是大致圆柱形的，以便贴合旋转元件2的轮廓，旋转元件2例如为将不具有用于接收基板5的平坦部分2a的驱动轴。于是，基板5不再采用简单的小板的形式，而是贴合旋转元件2的轮廓。

在第四可选实施例中，基板5可以采取盘的形式以用于更好的压力分布。

在第五可选实施例中，可以增加基板5的厚度以便测量较大的扭矩，或者相反地，可以减小基板5的厚度以便测量较小的扭矩。

关于压力装置6a，6b，在优选实施例中，可拆卸且可调节的压力装置可以由彼此延伸以形成完整壳体的两个壳体部分6a，6b形成。螺纹杆类型的固定装置7可以将两个壳体部分6a，6b彼此固定，然后两个壳体部分6a，6b将基板5和粘合材料层4以及旋转元件2的部分2a围绕在其内部。

例如，特别是在图2中，示出了所谓上部壳体部分6a，由于其位于旋转元件2上方，并且特别地，图3示出了所谓下部壳体部分6b，因为其位于旋转元件2下方，下部壳体部分6b的尺寸小于上部壳体部分6a。

例如，图4示出了呈两个螺纹杆形式的固定装置7。螺纹杆7可以首先通过凹槽进入下部壳体部分6b中，然后进入尺寸较大的上部壳体部分6a中。上部和下部壳体部分6a，6b是互补的，以便形成完整的壳体，如图9中特别示出的。螺纹杆可以垂直于旋转元件2的旋转轴线延伸。

因此，基本上由压力装置6a，6b形成的传感器1的外部主体（在适当的情况下具有不完整或完整的第一冠12）可以采取由钢制成的两个壳体部分6a，6b构成的卡环的形式。

这些壳体部分6a，6b可以分别采用C的形状。壳体部分6a，6b可以组装在一起并通过使用作为位于相同壳体部分的两侧上的螺纹杆7的两个夹紧螺钉M6而夹紧在一起。壳体部分6a，6b之一可以具有位于其内面上的中央平坦部分15。该壳体部分可以是上部壳体部分6a。

更具体地参考图9，上部壳体部分6a还可以具有孔11，该孔11穿过平坦部分15并且通向上部壳体部分6a的外周，因此当扭矩传感器1安装在旋转元件2上时，该孔11通过垂直于旋转元件2的旋转轴线延伸而从上部壳体部分6a的内面穿过到其外面。随后，基板5在该平坦部分15上被组装至上部壳体部分6a，有利地通过施加在与由旋转元件2带有的平坦部分2a相反的面上。

如前所述，两个壳体部分6a，6b的尺寸是不同的，其中基板5和粘合材料层4容纳在尺寸较大的壳体部分中，其在图中是上部壳体部分6a。

如图6中特别可见，下部壳体部分6b可以覆盖旋转元件2的下半部分，并且可以不集成基板5和支撑一个或多个应变量规3的粘合材料层4。螺纹杆7指向图6中未示出的上部壳体部分6a。

如在图9和图10中特别可见的，彼此固定的两个壳体部分6a，6b具有圆形的外周。特别是在图10中，该圆形外周上固定有不完整或完整的第一冠12，其具有的外径可以大于或不大于两个壳体部分6a，6b的外周。

不完整或完整的第一冠12意味着第一冠12可以通过不完全围绕上部壳体部分6a和下部壳体部分6b两个壳体部分的圈而不是完整的，例如图10中的情况，第一冠12不是完整的。在图9中，省略了第一冠12。第一冠12也可以是完整的。

不完整或完整的第一冠12可以与至少一个壳体部分6a固定，第一冠12和壳体部分6a旨在与旋转元件2一起旋转。在图10中，第一冠12是不完整的并且连接到具有两个壳体部分6a，6中的较大尺寸的上部壳体部分6a。

不完整或完整的第一冠12可包括通过肋连接到壳体部分6a，6b中的至少一个的外缘。在示出肋的图中，仅肋中的一个使用附图标记8，但是针对该肋8提供的描述对于所有其他肋是相同的。对于仅单个弯曲端使用附图标记8a的所有弯曲端，以及对于连接元件9都是同样的道理。

肋8可相对于旋转元件2的中轴线基本径向地延伸。每个肋8可具有面向一个或多个壳体部分6a，6b的弯曲端8a，以便至少部分地施加抵靠壳体部分6a，6b的外周，并且通过至少一个连接元件9固定在外周上。肋8的所有弯曲端由例如螺纹杆类型的连接元件9穿过。

第一冠12与在一个或多个应变量规3附近的传输装置14有线通信。因此，第一冠12包括用于接收由传输装置14传输的信号的有线接收装置，有利地是用于焊接连接线的端口。

第一冠12还包括用于将接收到的信号电磁地向外部发送，有利地向固定的第二冠10发送的电磁发送装置。

例如，第一冠12可包括信号处理装置（例如放大器）、一个或多个滤波器和线圈驱动器，该线圈驱动器发射朝向第二冠10的无线传输所需的磁场。第二冠10可包括：具有线圈的电子装置，其与第一冠12的线圈通信以便向其传输发射功率；以及用于接收由第一冠12发送的信号的装置；和微处理器。由于第二冠12是固定的，因此可以有线地将信息传输到外部计算机。

与容纳在基板5上在一个或多个应变量规3附近的呈圆形界面的印刷电路板形式且在图1b中可见的传输装置14互补地，用于解释由一个或多个应变量规3发送的信号的电子装置的一部分也可以有利地以印刷电路板的形式容纳在第一冠12中，该第一冠12通过有线的方式连接到传输装置14。用于处理信号的电子装置的其余部分可以容纳在面向不完整或完整的第一冠12的第二冠10中，第一冠12和第二冠10包括用于在它们之间电磁地发送和接收的装置。

特别地，在图8中，具有类似或不类似的直径的第一冠12和第二冠10可以通过允许第一冠12和第二冠10之间的无线连接的间隔彼此隔开。在图5中独立地示出了第二冠10被引入围绕旋转元件2。

第二冠10的目的是以有线的方式连接到系统的计算机，因此由于这个原因可是不移动的。因此，第二冠10一定不能固定在轴上，而应该固定在传动系统的壳体或机壳上。

电子装置的容纳在第二冠中的部分可以是印刷电路板的形式。第二冠10可在内部包含用于保持印刷电路板的装置。

如在图6和图8至图9中特别示出的，本发明还涉及一种由机动车辆中的旋转元件2和这种扭矩传感器1组成的组件。在该组件中，可拆卸且可调节的压力装置6a，6b围绕旋转元件2的部分2a，并且将基板5的与支撑粘合材料层4的面相反的面按压抵靠旋转元件2的被围绕的部分2a，以便在基板5的相反的面和被包围的部分2a之间建立摩擦保持。

旨在被压力装置围绕的部分在图6中被特别清楚地示出，其中仅下部壳体部分6b作为压力装置被示出为围绕旋转元件2。该被围绕的部分可以是接收基板5的相反的面的平坦部分2a的形式。在图6中，平坦部分2a在旋转元件2的长度方向上超出下部壳体部分6b。

如在图6中可见，一个或多个应变量规3（在图6中仅对其中一个标有附图标记）可以相对于与旋转元件2的中轴线的平行的线在一个或多个应变量规3的平面内以45°延伸，中轴线即对于轴的纵向中轴线或对于飞轮的旋转中轴线。

不是限制性地，对于具有平坦部分2a的作为旋转元件2的驱动轴，基板5可以采用由不锈钢制成的1mm厚的正方形小板的形式。

参考所有附图，在支撑粘合材料层4的基板5的支撑面上可以安装有特定类型的应变量规3，即具有压阻单元的微机电系统3，也称为“MEMS”。微机电系统3可以包括四个单元，其电阻允许实现完整的“惠斯通电桥”。这些单元可以通过形成正方形的方式彼此成90°放置，但是该条件对于惠斯通电桥不是必需的。

可以将微机电系统3定位在基板5的中心，使微机电系统3中包括的压阻单元的纵向轴线与旋转元件2的轴的轴线成45°角。

通过在微机电系统3和基板5之间进行惰性玻璃层4的高温焙烧，将微机电系统3固定在基板5上。

随后通过电线形式的电连接将微机电系统3电连接到定位在微机电系统3周围的圆形界面的印刷电路板14，板14搁置在基板5的与微机电系统3相同的面上，构成了搁置在基板5上的传输装置14，如图1b所示。

该印刷电路板14可设置有第一组触点，有利地是四个触点，其允许电连接到微机电系统3的触点；以及第二组触点，在其上焊接有导线13，旨在连接到第一冠12。

再次特别地参考图9和图1b，对于上部壳体部分6a还具有孔11（该孔11垂直于旋转元件2的旋转轴线穿过上部壳体部分6a直到上部壳体部分6a的平坦部分15）的可选实施例，基板5的设置有微机电系统3和印刷电路板14的面与由上部壳体部分6a具有的平坦部分15接触。因此，穿透的孔11允许容纳微机电系统3和印刷电路板14。

微机电系统3和图1b所示的印刷电路板14未与上部壳体部分6a直接接触。印刷电路板14的线从孔11通过，以便连接到电子装置的互补部分，该电子装置有利地由特别是如图8所示的第一冠12承载。

因此，测量的信息由扭矩传感器内部的圆形界面的并与旋转元件2一起旋转的印刷电路板14传输到互补的电子零件，该电子零件也可旋转并包含在第一冠12中，然后第一冠12可以将其重新传输到包含在第二冠10中的固定的电子零件，第二冠10的电子零件有利地是印刷电路板的形式。

固定的第二冠10可以以有线的方式将收集和经解释的所有数据传输到系统的计算机，特别是车辆的中央电子单元中的马达计算机，由第二冠10承载的固定的电子零件以有线的方式连接至该计算机。

在基板5和上部壳体部分6a的实施例中，只要仍然可以确保接触平面，就可以将基板5焊接到上部壳体部分6a上。此外，为了提供更好的密封，孔11随后可以填充有柔性且绝缘的塑料化合物。离开扭矩传感器的导线13可以连接至差动放大器以及电源，以检测由微机电系统3实现的如本领域技术人员所知的惠斯通电桥的检测变化。

在前述实施例的另一替代实施例中，基板5和上部壳体部分6a可以是单一且相同的件。因此，要在上部壳体部分6a中产生的孔11不会通向朝向旋转元件2的一侧。因此，将微机电系统3安装在不通的该孔11的底部。因此，在形成井的孔的底部的材料充当膜而替代了基板5。

最后，本发明涉及一种用于将扭矩传感器1安装在机动车辆中的旋转元件2上以形成这种组件的方法。该方法包括以下步骤。

第一步涉及将基板5定位成抵靠旋转元件2的部分2a，基板在一个面上支撑粘合材料层4，所述至少一个应变量规3布置在该粘合材料层上。在该步骤中，基板5通过其与支撑粘合材料层4的面相反的面而被施加抵靠旋转元件2的该部分2a。这在图6和图7中特别清楚地看到，在图6中下部壳体部分6b仅定位成围绕旋转元件2，而在图7中没有壳体部分定位成围绕旋转元件2。

第二步骤涉及将压力装置6a，6b定位成围绕基板5和旋转元件2，这些压力装置6a，6b有利地为上部壳体部分6a和下部壳体部分6b两个壳体部分。

第三步骤是对压力装置6a，6b施加作用，使得基板5的相反的面摩擦保持抵靠由旋转元件2支撑并被压力装置6a，6b围绕的部分2a。这可以通过夹紧装置来实现，该夹紧装置有利地为如图4所示的螺纹杆7，并且通过垂直于旋转元件2的中轴线延伸而完全地穿过下部壳体部分6b并且部分地穿过上部壳体部分6a。

图8或图10示出了该方法的完成，压力装置6a，6b承载不完整或完整的第一冠12，并且第二冠10与第一冠12相关联。呈上部壳体部分6a和下部壳体部分6b形式的压力装置完全围绕支撑基板5和粘合材料层4的旋转元件2的部分2a，形成围绕旋转元件2密封地闭合的扭矩传感器1。

在呈两个壳体部分6a，6b的形式的压力装置6a，6b的情况下，两个壳体部分6a，6b可以围绕旋转元件2的部分2a放置，基板5有利地与在旋转元件2的该部分上存在的平坦部分2a接触，有利地沿切向和轴向尽可能地靠近中心。不是限制性地，两个壳体部分6a，6b可以例如以7千牛顿的力被夹紧，各自在+/- 5％的牵引力范围内，并且以对称的方式在旋转元件2的轴线的平面中的两侧上具有相同的夹紧并且在壳体部分6a，6b之间具有相同的差别。

图11（对于图11中缺少的附图标记则通过参考其他图）示出了应变量规3的输出信号S（V）（以伏特为单位）随要检测的扭矩C（N.m）（以牛顿.米为单位）的变化。虚线曲线概述了因过低的摩擦而获得的输出信号。实线曲线对应于获得最佳摩擦，该最佳摩擦大于最小摩擦。

在基板5上的压力过低并且摩擦过低的情况下，所获得的曲线不是线性的，并且将发生滞后现象。在用实线曲线示出的根据本发明的扭矩传感器可获得的足够高的最佳摩擦的情况下，获得了良好的线性。

Claims (12)

1.一种旨在安装在机动车辆中的旋转元件（2）上的扭矩传感器（1），所述扭矩传感器（1）包括布置在粘合材料层（4）上的至少一个应变量规（3），所述至少一个应变量规（3）发送根据旋转元件（2）在力矩作用下所经受的扭转而变的电信号，信号的接收和发送允许在通过传输装置（14）进行处理之后测量旋转元件（2）的扭矩，粘合材料层（4）搁置在由刚性材料制成的基板（5）的面上，该基板能够通过其与支撑粘合材料层（4）的面相反的面来确保抵靠旋转元件（2）的摩擦保持，扭矩传感器（1）包括围绕粘合材料层（4）和基板（5）的可拆卸且可调节的压力装置（6a，6b），可拆卸且可调节的压力装置（6a，6b）旨在围绕旋转元件（2）并且按压使基板（5）的所述相反的面抵靠旋转元件（2），所述传感器的特征在于，可拆卸且可调节的压力装置（6a，6b）由彼此延伸以形成完整壳体的两个壳体部分（6a，6b）形成，螺纹杆类型的固定装置（7）将两个壳体部分（6a，6b）彼此固定，两个壳体部分（6a，6b）将基板（5）和粘合材料层（4）容纳在其内部。

2.根据前一项权利要求所述的扭矩传感器（1），其特征在于，两个壳体部分（6a，6b）具有不同的尺寸，基板（5）和粘合材料层（4）容纳在尺寸较大的壳体部分（6a）中。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的扭矩传感器（1），其特征在于，彼此固定的两个壳体部分（6a，6b）具有圆形的外周，外周上固定有不完整或完整的第一冠（12），其具有的外径大于或不大于两个壳体部分（6a，6b）的外周，壳体部分（6a，6b）和不完整或完整的第一冠（12）旨在与所述元件一起被驱动旋转。

4.根据前一项权利要求所述的扭矩传感器（1），其特征在于，不完整或完整的第一冠（12）包括通过肋（8）连接到壳体部分（6a，6b）中的至少一个的外缘，肋（8）中的每一个具有面向所述壳体部分（6a，6b）中的至少一个的弯曲端（8a），以便被至少部分地施加抵靠外周并且通过至少一个连接元件（9）固定在外周上，第一冠（12）具有用于接收由传输装置（14）有线传输的信号的装置以及信号的电磁发送装置。

5.根据前一项权利要求所述所述的扭矩传感器（1），其特征在于，用于接收和处理由第一冠（12）的电磁发送装置发送的信号的电子装置被容纳在面向不完整或完整的第一冠（12）的第二冠（10）中，第一冠（12）和第二冠（10）具有类似或不类似的直径，彼此隔开一段间隔，第二冠旋转固定。

6.根据前述权利要求中任一项所述的扭矩传感器（1），其特征在于，粘合材料层（4）是焙烧玻璃层。

7.根据前述权利要求中任一项所述的扭矩传感器（1），其特征在于，所述至少一个应变量规为具有压阻单元的微机电系统（3）的形式。

8.根据前述权利要求中任一项所述的扭矩传感器（1），其特征在于，基板（5）以不可拆卸的方式固定至压力装置（6a，6b），与这些压力装置（6a，6b）形成单个且独一的件。

9.一种由机动车辆中的旋转元件（2）和根据前述权利要求中任一项所述的扭矩传感器（1）组成的组件，其特征在于，可拆卸且可调节的压力装置（6a，6b）围绕旋转元件（2）的部分（2a），并且按压使基板（5）的与支撑粘合材料层（4）的面相反的面抵靠旋转元件（2）的被围绕的部分（2a），以便在基板（5）的所述相反的面和被围绕的部分（2a）之间建立摩擦保持。

10.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，被围绕的部分包括接收基板（5）的相反的面的平坦部分（2a），所述至少一个应变量规（3）相对于与旋转元件（2）的旋转中轴线平行的线在应变量规的平面（3）中以45°延伸。

11.根据前两项权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，旋转元件（2）是轴或飞轮。

12.一种用于将扭矩传感器（1）安装在机动车辆中的旋转元件（2）上以形成根据前述权利要求中任一项所述的组件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

•将基板（5）定位成抵靠旋转元件（2）的部分（2a），基板在一个面上支撑粘合材料层（4），所述至少一个应变量规（3）布置在该粘合材料层上，基板（5）通过其与支撑粘合材料层（4）的面相反的面而被施加抵靠旋转元件（2）的部分（2a），

•将压力装置（6a，6b）定位成围绕基材（5）和旋转元件（2），

•作用在压力装置（6a，6b）上，使基板（5）的相反的面摩擦保持抵靠所述部分。

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