DE112021001258T5

DE112021001258T5 - torque angle sensor

Info

Publication number: DE112021001258T5
Application number: DE112021001258.4T
Authority: DE
Inventors: Gaofeng Liang; Joe Li
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-02-23
Also published as: WO2022058239A1; CN212721465U

Abstract

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft einen Drehmomentwinkelsensor, der an einer Lenksäule angebracht und dazu ausgelegt ist, ein Lenkmoment und einen Drehwinkel eines Fahrzeuglenkrads zu erfassen, wobei der Drehmomentwinkelsensor eine Drehmomenterfassungseinheit, eine Winkelerfassungseinheit und eine Leiterplatte (3) umfasst; die Drehmomenterfassungseinheit umfasst einen Signaleingangsrotor (4) und einen Signalausgangsrotor (1), und die Winkelerfassungseinheit umfasst ein Zwischenzahnrad (6) und ein Erfassungszahnrad (8), wobei das Zwischenzahnrad (6) mit dem Erfassungszahnrad (8) kämmt, und an dem Erfassungszahnrad (8) ein erster Erfassungskörper (61) und ein zweiter Erfassungskörper (62) vorgesehen sind.The present utility model relates to a torque angle sensor mounted on a steering column and designed to detect a steering torque and a turning angle of a vehicle steering wheel, the torque angle sensor comprising a torque detecting unit, an angle detecting unit and a circuit board (3); the torque detection unit comprises a signal input rotor (4) and a signal output rotor (1), and the angle detection unit comprises an intermediate gear (6) and a detection gear (8), the intermediate gear (6) meshing with the detection gear (8), and on the detection gear ( 8) a first detecting body (61) and a second detecting body (62) are provided.

Description

Gebiet der Technikfield of technology

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft einen Sensor, einen integrierten Drehmomentwinkelsensor, der dazu ausgelegt ist, einen Lenkzustand eines Fahrzeugs zu überwachen.The present utility model relates to a sensor, an integrated torque angle sensor, designed to monitor a steering state of a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Ein Drehmomentwinkelsensor integriert einen Drehmomentsensor und einen Winkelsensor und wird verwendet, um den Drehwinkel eines Fahrzeuglenkrads und die Größe des auf dieses einwirkenden Drehmoments zu messen. Ein vorhandener Drehmomentwinkelsensor weist eine Abdeckung, ein Drehmomentmessmodul, ein Winkelmessmodul, einen Verbinder und ein Gehäuse auf. Während der Nutzung ist der Drehmomentwinkelsensor an einer Lenksäule des Lenkrads angebracht, und um den Drehmomentwinkelsensor aufzunehmen und zu schützen, sind an der Lenksäule außerdem ein Außengehäuse und eine Außenabdeckung, die passend zusammengefügt sind, bereitgestellt; an der Außenabdeckung sind ein Eingangsübertragungsverbinder und ein Ausgangsübertragungsverbinder vorgesehen, wobei der Eingangsübertragungsverbinder dazu ausgelegt ist, mit dem Verbinder des Drehmomentwinkelsensors elektrisch verbunden zu werden, und der Ausgangsübertragungsverbinder mittels an zwei Enden vorgesehenen Verbindern mit einer elektronischen Steuervorrichtung elektrisch verbunden ist, um Signale des Drehmomentwinkelsensors an die elektronische Steuervorrichtung zu übertragen.A torque angle sensor integrates a torque sensor and an angle sensor and is used to measure the turning angle of a vehicle steering wheel and the magnitude of the torque acting on it. An existing torque angle sensor includes a cover, a torque measurement module, an angle measurement module, a connector, and a housing. During use, the torque angle sensor is attached to a steering column of the steering wheel, and in order to house and protect the torque angle sensor, an outer casing and an outer cover matingly fitted together are also provided on the steering column; an input transmission connector and an output transmission connector are provided on the outer cover, wherein the input transmission connector is designed to be electrically connected to the connector of the torque angle sensor, and the output transmission connector is electrically connected to an electronic control device by means of connectors provided at two ends to transmit signals of the torque angle sensor to transfer the electronic control device.

Kurzdarstellung des GebrauchsmustersBrief description of the utility model

Hinsichtlich des oben Dargelegten stellt das vorliegende Gebrauchsmuster einen Drehmomentwinkelsensor bereit, der in der Lage ist, die Redundanzanforderung bei der Messung von Lenkwinkeln der Drehung eines Fahrzeuglenkrads zu erfüllen.In view of the above, the present utility model provides a torque angle sensor capable of meeting the redundancy requirement in measuring steering angles of rotation of a vehicle steering wheel.

Gemäß einem Aspekt stellt das vorliegende Gebrauchsmuster erstens einen Drehmomentwinkelsensor bereit, der an einer Lenksäule montiert und dazu ausgelegt ist, ein Lenkmoment und einen Drehwinkel eines Fahrzeuglenkrads zu erfassen, wobei der Drehmomentwinkelsensor eine Drehmomenterfassungseinheit, eine Winkelerfassungseinheit und eine Leiterplatte umfasst; die Drehmomenterfassungseinheit umfasst einen Signaleingangsrotor und einen Signalausgangsrotor, und die Winkelerfassungseinheit umfasst ein Zwischenzahnrad und ein Erfassungszahnrad, wobei das Zwischenzahnrad mit dem Erfassungszahnrad kämmt, und an dem Erfassungszahnrad ein erster Erfassungskörper und ein zweiter Erfassungskörper vorgesehen sind.According to one aspect, the present utility model firstly provides a torque angle sensor mounted on a steering column and adapted to detect a steering torque and a turning angle of a vehicle steering wheel, the torque angle sensor comprising a torque detection unit, an angle detection unit and a circuit board; the torque detection unit includes a signal input rotor and a signal output rotor, and the angle detection unit includes an intermediate gear and a detection gear, the intermediate gear being meshed with the detection gear, and the detection gear having a first detection body and a second detection body.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform ist der erste Erfassungskörper ein Magnet, ist der zweite Erfassungskörper ein Metallrotor und umfasst der zweite Erfassungskörper wenigstens einen fächerförmigen Flügel.According to one feasible embodiment, the first sensing body is a magnet, the second sensing body is a metal rotor, and the second sensing body comprises at least one fan-shaped wing.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform sind der erste Erfassungskörper und der zweite Erfassungskörper durch Verschweißen, Einsatz-Spritzgießen oder ein Einpressverbindungsverfahren an dem Erfassungszahnrad befestigt.According to a feasible embodiment, the first detection body and the second detection body are fixed to the detection gear by welding, insert molding or a press fitting method.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform sind das Erfassungszahnrad der erste Erfassungskörper und der zweite Erfassungskörper koaxial angeordnet, wobei der erste Erfassungskörper und der zweite Erfassungskörper voneinander beabstandet sind.According to a feasible embodiment, the detection gear, the first detection body and the second detection body are arranged coaxially, the first detection body and the second detection body being spaced from each other.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform umfasst die Leiterplatte einen ersten Winkelerfassungschip und einen zweiten Winkelerfassungschip, wobei der erste Winkelerfassungschip ein Hall-Chip und der zweite Winkelerfassungschip ein elektromagnetischer Erfassungschip ist, oder der zweite Winkelerfassungschip ein Chip ist, der wenigstens eines der Prinzipien der resistiven Dehnungserfassung, der induktiven Erfassung, der kapazitiven Erfassung, der piezoelektrischen Erfassung und der photoelektrischen Erfassung verwendet.According to a feasible embodiment, the printed circuit board comprises a first angle-sensing chip and a second angle-sensing chip, wherein the first angle-sensing chip is a Hall chip and the second angle-sensing chip is an electromagnetic sensing chip, or the second angle-sensing chip is a chip that uses at least one of the principles of resistive strain sensing, the inductive sensing, capacitive sensing, piezoelectric sensing and photoelectric sensing.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform ist zur Winkelmessung auf der Leiterplatte eine Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente vorgesehen, wobei die Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente zur Winkelmessung als eine durch eine gedruckte Schaltung gebildete Spule implementiert ist, die durch Wickeln gemäß einer bestimmten Wickelvorschrift gebildet und im Wesentlichen in Form von konzentrischen Kreisen angeordnet ist.According to a feasible embodiment, a magnetic field generating and magnetic field collecting component for angle measurement is provided on the printed circuit board, wherein the magnetic field generating and magnetic field collecting component for angle measurement is implemented as a coil formed by a printed circuit, which is formed by winding according to a specific winding specification and is essentially in the form of arranged in concentric circles.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform umfasst der Signaleingangsrotor einen ersten Satz fächerförmiger Flügel und der Signalausgangsrotor umfasst einen zweiten Satz fächerförmiger Flügel.According to a feasible embodiment, the signal input rotor comprises a first set of fan-shaped vanes and the signal output rotor comprises a second set of fan-shaped vanes.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform sind der Signaleingangsrotor und der Signalausgangsrotor dazu ausgelegt, an einander gegenüberliegenden Enden einer Eingangswelle bzw. einer Ausgangswelle der Lenksäule des Fahrzeugs angeordnet zu sein und sich koaxial zu der Lenksäule zu drehen.According to a feasible embodiment, the signal input rotor and the signal output rotor are configured to be disposed at opposite ends of an input shaft and an output shaft, respectively, of the steering column of the vehicle and to rotate coaxially with the steering column.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform umfasst die Leiterplatte zur Drehmomentmessung eine Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente und einen Drehmomenterfassungschip, und setzt die Leiterplatte elektromagnetische Induktion, resistive Dehnungserfassung, induktive Erfassung, kapazitive Erfassung, piezoelektrische Erfassung, photoelektrische Erfassung oder Hall-Erfassung ein, um Winkelsignale des Signaleingangsrotors und des Signalausgangsrotors zu erfassen.According to a feasible embodiment, the torque sensing circuit board includes a magnetic field generation and magnetic field collecting component and a torque detection chip, and the circuit board employs electromagnetic induction, resistive strain detection, inductive detection, capacitive detection, piezoelectric detection, photoelectric detection or Hall detection to measure angle signals of the signal input rotor and of the signal output rotor.

Gemäß einer realisierbaren Ausführungsform umfasst der Drehmomentwinkelsensor ein Gehäuse, in dem die Drehmomenterfassungseinheit, die Winkelerfassungseinheit und die Leiterplatte aufgenommen sind.According to a realizable embodiment, the torque angle sensor comprises a housing in which the torque detection unit, the angle detection unit and the printed circuit board are accommodated.

Im Vergleich zum Stand der Technik werden der erste Erfassungskörper und der zweite Erfassungskörper, die an dem Erfassungszahnrad des Drehmomentwinkelsensors des vorliegenden Gebrauchsmusters vorgesehen sind, durch den ersten Winkelerfassungschip bzw. den zweiten Winkelerfassungschip erfasst, und dadurch ist es möglich, unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Erfassungsprinzipien zwei unabhängige Sätze von absoluten Lenkwinkeln der Drehung eines Fahrzeuglenkrads zu erhalten; nicht nur ist es möglich, mit einer stabileren und zuverlässigeren Erfassung von Signalen die Redundanzanforderung bei der Messung von Lenkwinkeln der Drehung eines Fahrzeuglenkrads zu erfüllen, sondern darüber hinaus sind die Kosten gering und es wird kein zusätzlicher Platz benötigt.Compared to the prior art, the first detection body and the second detection body provided on the detection gear of the torque angle sensor of the present utility model are detected by the first angle detection chip and the second angle detection chip, respectively, and thereby it is possible to use two different detection principles obtain two independent sets of absolute steering angles of rotation of a vehicle steering wheel; not only is it possible to meet the redundancy requirement in measuring steering angles of rotation of a vehicle steering wheel with more stable and reliable detection of signals, but moreover the cost is low and no additional space is required.

Figurenlistecharacter list

Ein umfassenderes Verständnis der obigen und weiterer Aspekte des vorliegenden Gebrauchsmusters ergibt sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. Es zeigen:

die 1 eine schematische Zusammenbaudarstellung von einigen der Komponenten eines Drehmomentwinkelsensors, der dazu ausgelegt ist, ein Lenkmoment und einen Winkel einer Lenkraddrehung zu erfassen, wobei eine Drehmomenterfassungseinheit und eine Winkelerfassungseinheit dargestellt sind;
die 2 eine schematische Schnittdarstellung des Zusammenbaus von einigen der Komponenten eines Drehmomentwinkelsensors, der dazu ausgelegt ist, ein Lenkmoment und einen Winkel einer Lenkraddrehung zu erfassen, wobei eine Drehmomenterfassungseinheit, eine Winkelerfassungseinheit und eine Leiterplatte dargestellt sind;
die 3 eine weitere schematische Darstellung des Zusammenbaus von einigen der Komponenten eines Drehmomentwinkelsensors, der dazu ausgelegt ist, ein Lenkmoment und einen Winkel einer Lenkraddrehung zu erfassen, wobei ein erster Erfassungskörper und ein zweiter Erfassungskörper einer Winkelerfassungseinheit und eine Leiterplatte dargestellt sind.

A more complete understanding of the above and other aspects of the present utility model can be obtained from the following detailed description which refers to the accompanying drawings. Show it:

the 1 12 is a schematic assembly view of some of the components of a torque angle sensor configured to detect a steering torque and an angle of steering wheel rotation, showing a torque detection unit and an angle detection unit;
the 2 12 is a schematic sectional view of assembling some of the components of a torque angle sensor configured to detect a steering torque and an angle of steering wheel rotation, showing a torque detecting unit, an angle detecting unit, and a circuit board;
the 3 12 is another schematic representation of the assembly of some of the components of a torque angle sensor designed to detect a steering torque and an angle of a steering wheel rotation, showing a first sensing body and a second sensing body of an angle sensing unit and a circuit board.

Ausführliche Beschreibung des GebrauchsmustersDetailed description of the utility model

Im Folgenden wird das vorliegende Gebrauchsmuster durch anschauliche Ausführungsformen ausführlich beschrieben.In the following, the present utility model is described in detail by illustrative embodiments.

Um den Grundgedanken und die Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters besser nachvollziehen zu können, werden einige beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden Gebrauchsmusters unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlicher beschrieben.In order to better understand the gist and advantages of the present utility model, some exemplary embodiments of the present utility model will be described in more detail with reference to the drawings.

Eine Lenksäule (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs umfasst eine Eingangswelle von einem Lenkrad, eine Ausgangswelle zu einem Lenkwellenverbinder (nicht dargestellt) und einen Torsionsstab, der zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle verbunden ist. Wenn das Lenkrad mit einer Kraft beaufschlagt wird, verformt sich der Torsionsstab; unter Verwendung bekannter mechanischer Eigenschaften des Materials des Torsionsstabs kann das Lenkmoment der Lenkung des Lenkrads auf der Basis des relativen Drehwinkels der Eingangswelle relativ zur Ausgangswelle bestimmt werden, und dieser relative Drehwinkel kann die Torsionsverformung des Torsionsstabs kennzeichnen. Der Aufbau der Fahrzeuglenksäule ist Fachleuten bekannt und wird daher hier nicht überflüssigerweise beschrieben.A steering column (not shown) of a vehicle includes an input shaft from a steering wheel, an output shaft to a steering shaft connector (not shown), and a torsion bar connected between the input shaft and the output shaft. When a force is applied to the steering wheel, the torsion bar deforms; using known mechanical properties of the material of the torsion bar, the steering torque of the steering of the steering wheel can be determined based on the relative angle of rotation of the input shaft relative to the output shaft, and this relative angle of rotation can characterize the torsional deformation of the torsion bar. The construction of the vehicle steering column is known to those skilled in the art and is therefore not redundantly described here.

Bezugnehmend auf die 1 bis 3 ist ein Drehmomentwinkelsensor in einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters an einer Lenksäule angebracht und wird dazu verwendet, ein Lenkmoment und einen Drehwinkel eines Fahrzeuglenkrads zu erfassen; der Drehmomentwinkelsensor umfasst eine Drehmomenterfassungseinheit, eine Winkelerfassungseinheit und eine Leiterplatte 3. Die Drehmomenterfassungseinheit umfasst einen Signaleingangsrotor 4 und einen Signalausgangsrotor 1 und die Winkelerfassungseinheit umfasst ein Zwischenzahnrad 6 und ein Erfassungszahnrad 8, wobei das Zwischenzahnrad 6 mit dem Erfassungszahnrad 8 kämmt, und an dem Erfassungszahnrad 8 ein erster Erfassungskörper 61 und ein zweiter Erfassungskörper 62 vorgesehen sind.Referring to the 1 until 3 In one embodiment of the present utility model, a torque angle sensor is attached to a steering column and used to detect a steering torque and a turning angle of a vehicle steering wheel; the torque angle sensor includes a torque detecting unit, an angle detecting unit, and a circuit board 3. The torque detecting unit includes a signal input rotor 4 and a signal output rotor 1, and the angle detecting unit includes an intermediate gear 6 and a detection gear 8, the intermediate gear 6 meshing with the detection gear 8, and on the detection gear 8 a first detection body 61 and a second detection body 62 are provided.

Der Signaleingangsrotor 4 umfasst einen ersten Satz fächerförmiger Flügel und der Signalausgangsrotor 1 umfasst einen zweiten Satz fächerförmiger Flügel. Der Signaleingangsrotor 4 und der Signalausgangsrotor 1 sind dazu ausgelegt, an einander gegenüberliegenden Enden einer Eingangswelle bzw. einer Ausgangswelle der Lenksäule des Fahrzeugs angeordnet zu sein; und zwar ist der Signaleingangsrotor 4 um die Eingangswelle der Lenksäule herum angebracht und dreht sich koaxial zur Eingangswelle, während der Signalausgangsrotor 1 um die Ausgangswelle der Lenksäule herum angebracht ist und sich koaxial zur Ausgangswelle dreht, sodass ein Drehmoment zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle in ein Drehmoment zwischen dem Signaleingangsrotor 4 und dem Signalausgangsrotor 1 umgewandelt werden kann, und die Messung des Drehmoments der Lenkung des Lenkrads kann durch Messen des Drehmoments zwischen dem Signaleingangsrotor 4 und dem Signalausgangsrotor 1 durchgeführt werden.The signal input rotor 4 comprises a first set of fan-shaped vanes and the signal output rotor 1 comprises a second set of fan-shaped vanes. The signal input rotor 4 and the signal output rotor 1 are designed to to be arranged at opposite ends of an input shaft and an output shaft, respectively, of the steering column of the vehicle; namely, the signal input rotor 4 is fitted around the input shaft of the steering column and rotates coaxially with the input shaft, while the signal output rotor 1 is fitted around the output shaft of the steering column and rotates coaxially with the output shaft, so that a torque between the input shaft and the output shaft in one Torque can be converted between the signal input rotor 4 and the signal output rotor 1, and the measurement of the steering torque of the steering wheel can be performed by measuring the torque between the signal input rotor 4 and the signal output rotor 1.

Der erste Erfassungskörper 61 an dem Erfassungszahnrad 8 ist beispielsweise ein Magnet, und der zweite Erfassungskörper 62 ist beispielsweise ein Metallrotor; in dieser Ausführungsform umfasst der zweite Erfassungskörper 62 wenigstens einen fächerförmigen Flügel. Der erste Erfassungskörper 61 und der zweite Erfassungskörper 62 sind durch ein Verbindungsverfahren wie Verschweißen, Einsatz-Spritzgießen oder Einpressen an dem Erfassungszahnrad 8 befestigt. Das Erfassungszahnrad 8, der erste Erfassungskörper 61 und der zweite Erfassungskörper 62 sind koaxial angeordnet, wobei der erste Erfassungskörper 61 und der zweite Erfassungskörper 62 voneinander beabstandet sind; „beabstandet“ bedeutet hier, dass die beiden Körper durch einen bestimmten Abstand voneinander getrennt sind und sich nicht berühren. Das Zwischenzahnrad 6 ist um den Signalausgangsrotor 1 herum angebracht und an diesem befestigt; der Signalausgangsrotor 1 und das Zwischenzahnrad 6 können durch ein Verbindungsverfahren wie Verschweißen, Einsatz-Spritzgießen oder Einpressen zueinander fixiert werden. Wie klar zu verstehen ist, kann das Zwischenrad 6 in anderen Ausführungsformen auch um den Signaleingangsrotor 4 herum angebracht und an diesem befestigt sein.The first detection body 61 on the detection gear 8 is a magnet, for example, and the second detection body 62 is a metal rotor, for example; in this embodiment, the second sensing body 62 comprises at least one fan-shaped wing. The first detection body 61 and the second detection body 62 are fixed to the detection gear 8 by a bonding method such as welding, insert molding, or press-fitting. The detection gear 8, the first detection body 61 and the second detection body 62 are arranged coaxially with the first detection body 61 and the second detection body 62 being spaced from each other; "Spaced" here means that the two bodies are separated by a certain distance and do not touch. The idler gear 6 is fitted around and fixed to the signal output rotor 1; the signal output rotor 1 and the intermediate gear 6 can be fixed to each other by a joining method such as welding, insert molding or press fitting. As is to be clearly understood, in other embodiments the idler wheel 6 can also be fitted around and fixed to the signal input rotor 4 .

In dieser Ausführungsform ist die Leiterplatte 3 um die Eingangswelle herum angebracht, und die Leiterplatte 3 umfasst eine Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente zur Drehmomentmessung (nicht gezeigt) und einen Drehmomenterfassungschip 31; wenn der Signaleingangsrotor 4 und der Signalausgangsrotor 1 sich drehen, schneiden der erste Satz fächerförmiger Flügel des Signaleingangsrotors 4 und der zweite Satz fächerförmiger Flügel des Signalausgangsrotors 1 ein von der Leiterplatte erzeugtes Magnetfeld, und nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion erfasst der Drehmomenterfassungschip 31 auf der Leiterplatte 3 die Drehwinkel des ersten Satzes fächerförmiger Flügel des Signaleingangsrotors 4 und des zweiten Satzes fächerförmiger Flügel des Signalausgangsrotors 1, und führt eine Multiplikation mit einem Torsionsstabkoeffizienten durch, wodurch zwei sich überkreuzende Drehmoment- und Winkelsignale gemessen werden. Die Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente zur Winkelmessung (nicht dargestellt) ist als eine durch eine gedruckte Schaltung gebildete Spule implementiert. Zum Erfassen der Winkelsignale des Signaleingangsrotors 4 und des Signalausgangsrotors 1 kann die Leiterplatte 3 auch andere herkömmliche Verfahren einsetzen, wie beispielsweise einen Chip, der wenigstens eines der Prinzipien der resistiven Dehnungserfassung, der induktiven Erfassung, der kapazitiven Erfassung, der piezoelektrischen Erfassung, der photoelektrischen Erfassung oder der Hall-Erfassung einsetzt.In this embodiment, the circuit board 3 is mounted around the input shaft, and the circuit board 3 includes a magnetic field generating and collecting component for torque measurement (not shown) and a torque detection chip 31; when the signal input rotor 4 and the signal output rotor 1 rotate, the first set of fan-shaped wings of the signal input rotor 4 and the second set of fan-shaped wings of the signal output rotor 1 intersect a magnetic field generated by the circuit board, and according to the principle of electromagnetic induction, the torque detection chip 31 on the circuit board detects 3 the angles of rotation of the first set of fan-shaped blades of the signal input rotor 4 and the second set of fan-shaped blades of the signal output rotor 1, and performs multiplication by a torsion bar coefficient, thereby measuring two crossed torque and angle signals. The magnetic field generating and collecting component for angle measurement (not shown) is implemented as a coil formed by a printed circuit board. For detecting the angle signals of the signal input rotor 4 and the signal output rotor 1, the circuit board 3 can also use other conventional methods, such as a chip using at least one of the principles of resistive strain detection, inductive detection, capacitive detection, piezoelectric detection, photoelectric detection or Hall detection.

Die Leiterplatte 3 umfasst einen ersten Winkelerfassungschip 321 und einen zweiten Winkelerfassungschip 322. Der erste Winkelerfassungschip 321 ist ein Hall-Chip, und der zweite Winkelerfassungschip 322 ist ein elektromagnetischer Erfassungschip. Auf der Leiterplatte 3 ist eine Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente 323 zur Winkelmessung vorgesehen; die Magnetfelderzeugungs- und Magnetfeldsammelkomponente 323 zur Winkelmessung ist als eine durch eine gedruckte Schaltung gebildete Spule implementiert, die durch Wickeln gemäß einer bestimmten Wickelvorschrift gebildet ist und im Wesentlichen in Form von konzentrischen Kreisen angeordnet ist, wobei die Anzahl der Wicklungen und die Wickelvorschrift nach Maßgabe der tatsächlichen Anforderungen und Parameter bestimmt werden. Wenn der Drehwinkel der Eingangs-/Ausgangswelle größer als 360 Grad ist, und das Zwischenzahnrad 6 das Erfassungszahnrad 8 antreibt, erfasst der erste Winkelerfassungschip 321 den ersten Erfassungskörper 61 nach dem Prinzip der Hall-Erfassung und erfasst und berechnet eine Drehwinkelstellung des Erfassungszahnrads 8 und gibt ein erstes „Umdrehungsanzahl“-Folgesignal an eine ECU-Steuereinheit (nicht dargestellt) aus; das erste „Umdrehungsanzahl“-Folgesignal und ein anfängliches Drehwinkelsignal, das von dem Drehmomenterfassungschip 31 berechnet wird, werden innerhalb der ECU-Steuereinheit mittels eines Cursor-Algorithmus gekoppelt, um das schließlich erforderliche absolute Winkelsignal für die Drehung eines Fahrzeuglenkrads genau zu berechnen. Ferner schneidet der fächerförmige Flügel des zweiten Erfassungskörpers 62 ein durch die Leiterplatte erzeugtes Magnetfeld, und der zweite Winkelerfassungschip 322 auf der Leiterplatte 3 erfasst den zweiten Erfassungskörper 62 nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, erfasst und berechnet einen Drehwinkel des Erfassungszahnrads 8 und gibt ein zweites „Umdrehungsanzahl“-Folgesignal an die ECU-Steuereinheit aus; das zweite „Umdrehungsanzahl“-Folgesignal und ein anfängliches Drehwinkelsignal, das von dem Drehmomenterfassungschip 31 berechnet wird, werden innerhalb der ECU-Steuereinheit mittels eines Cursor-Algorithmus gekoppelt, um das schließlich erforderliche absolute Winkelsignal für die Drehung eines Fahrzeuglenkrads genau zu berechnen. Der zweite Winkelerfassungschip 322 auf der Leiterplatte 3 kann auch eine andere Art von Chip sein, beispielsweise ein Chip, der wenigstens eines der Prinzipien der resistiven Dehnungserfassung, der induktiven Erfassung, der kapazitiven Erfassung, der piezoelektrischen Erfassung und der photoelektrischen Erfassung verwendet, um ein Winkelsignal des zweiten Erfassungskörpers 62 zu erfassen.The circuit board 3 includes a first angle detection chip 321 and a second angle detection chip 322. The first angle detection chip 321 is a Hall chip, and the second angle detection chip 322 is an electromagnetic detection chip. A magnetic field generating and magnetic field collecting component 323 for angle measurement is provided on the circuit board 3; The magnetic field generating and magnetic field collecting component 323 for angle measurement is implemented as a coil formed by a printed circuit board, which is formed by winding according to a specific winding regulation and is arranged substantially in the form of concentric circles, with the number of windings and the winding regulation according to the actual requirements and parameters are determined. When the rotation angle of the input/output shaft is greater than 360 degrees and the idler gear 6 drives the detection gear 8, the first angle detection chip 321 detects the first detection body 61 according to the Hall detection principle, and detects and calculates a rotation angle position of the detection gear 8 and outputs a first "number of revolutions" sequence signal to an ECU control unit (not shown); the first "turn count" sequence signal and an initial turn angle signal calculated by the torque sensing chip 31 are coupled within the ECU control unit using a cursor algorithm to accurately calculate the ultimate absolute angle signal required to turn a vehicle steering wheel. Further, the fan-shaped wing of the second detection body 62 intersects a magnetic field generated by the circuit board, and the second angle detection chip 322 on the circuit board 3 detects the second detection body 62 according to the principle of electromagnetic induction, detects and calculates a rotation angle of the detection gear 8, and outputs a second " number of revolutions” follow-up signal to the ECU-control unit; the second "number of revolutions" sequence signal and an initial rotation angle signal derived from the Torque sensing chip 31 is coupled within the ECU control unit using a cursor algorithm to accurately calculate the absolute angle signal ultimately required for rotation of a vehicle steering wheel. The second angle detection chip 322 on the circuit board 3 can also be another type of chip, for example a chip that uses at least one of the principles of resistive strain detection, inductive detection, capacitive detection, piezoelectric detection and photoelectric detection to detect an angle signal of the second detection body 62 to be detected.

Der Drehmomentwinkelsensor des vorliegenden Gebrauchsmusters umfasst ferner ein Gehäuse (nicht dargestellt), in dem die Drehmomenterfassungseinheit, die Winkelerfassungseinheit und die Leiterplatte 3 aufgenommen sind, wobei die Form und der Aufbau des Gehäuses nach Maßgabe der tatsächlichen Erfordernisse und Parameter bestimmt werden; die Form und der Aufbau des Gehäuses sind Fachleuten bekannt und werden daher hier nicht überflüssigerweise beschrieben.The torque angle sensor of the present utility model further includes a case (not shown) accommodating the torque detecting unit, the angle detecting unit and the circuit board 3, the shape and structure of the case being determined according to actual needs and parameters; the shape and construction of the housing are known to those skilled in the art and are therefore not described here in superfluous fashion.

Der erste Erfassungskörper 61 und der zweite Erfassungskörper 62, die an dem Erfassungszahnrad des Drehmomentwinkelsensors des vorliegenden Gebrauchsmusters vorgesehen sind, werden durch den ersten Winkelerfassungschip 321 bzw. den zweiten Winkelerfassungschip 322 erfasst, und dadurch ist es möglich, unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Erfassungsprinzipien zwei unabhängige Sätze von absoluten Lenkwinkeln der Drehung eines Fahrzeuglenkrads zu erhalten; nicht nur ist es möglich, mit einer stabileren und zuverlässigeren Erfassung von Signalen die Redundanzanforderung bei Lenkwinkeln der Drehung eines Fahrzeuglenkrads zu erfüllen, sondern darüber hinaus sind die Kosten gering und es wird kein zusätzlicher Platz benötigt.The first detection body 61 and the second detection body 62 provided on the detection gear of the torque angle sensor of the present utility model are detected by the first angle detection chip 321 and the second angle detection chip 322, respectively, and thereby it is possible to use two different detection principles two independent obtain sets of absolute steering angles of rotation of a vehicle steering wheel; not only is it possible to meet the redundancy requirement in steering angles of rotation of a vehicle steering wheel with more stable and reliable detection of signals, but moreover the cost is low and no additional space is required.

Obgleich das vorliegende Gebrauchsmuster hier unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen erläutert und beschrieben wurde, ist das vorliegende Gebrauchsmuster nicht auf die dargestellten Einzelheiten beschränkt. Vielmehr können diese Details im Rahmen des vorliegenden Gebrauchsmusters in verschiedener Weise abgeändert werden.Although the present utility model has been illustrated and described herein with reference to specific embodiments, the present utility model is not limited to the details shown. Rather, these details can be modified in various ways within the scope of the present utility model.

Claims

Torque angle sensor attached to a steering column and designed to detect a steering torque and a turning angle of a vehicle steering wheel, the torque angle sensor comprising a torque detection unit, an angle detection unit and a printed circuit board (3), characterized in that the torque detection unit has a signal input rotor (4) and comprises a signal output rotor (1), and the angle detection unit comprises an intermediate gear (6) and a detection gear (8), the intermediate gear (6) meshing with the detection gear (8), and on the detection gear (8) a first detection body (61) and a second detection body (62) are provided.

Torque Angle Sensor claim 1 wherein the first detection body (61) is a magnet, the second detection body (62) is a metal rotor, and the second detection body (62) comprises at least one fan-shaped vane.

Torque Angle Sensor claim 2 wherein the first detection body (61) and the second detection body (62) are fixed to the detection gear (8) by welding, insert molding or a press fitting method.

Torque Angle Sensor claim 3 wherein the detection gear (8), the first detection body (61) and the second detection body (62) are arranged coaxially, the first detection body (61) and the second detection body (62) being spaced from each other.

Torque Angle Sensor claim 4 , wherein the circuit board (3) comprises a first angle detection chip (321) and a second angle detection chip (322), wherein the first angle detection chip (321) is a Hall chip and the second angle detection chip (322) is an electromagnetic detection chip, or the second angle detection chip ( 322) is a chip using at least one of the principles of resistive strain sensing, inductive sensing, capacitive sensing, piezoelectric sensing, and photoelectric sensing.

Torque Angle Sensor claim 5 , wherein a magnetic field generating and magnetic field collecting component (323) is provided on the printed circuit board (3) for angle measurement, wherein the magnetic field generating and magnetic field collecting component (323) for angle measurement is implemented as a coil formed by a printed circuit board, which is wound according to a specific winding specification formed and arranged substantially in the form of concentric circles.

Torque Angle Sensor claim 6 wherein the signal input rotor (4) comprises a first set of fan-shaped vanes and the signal output rotor (1) comprises a second set of fan-shaped vanes.

Torque Angle Sensor claim 7 wherein the signal input rotor (4) and the signal output rotor (1) are adapted to be arranged at opposite ends of an input shaft and an output shaft, respectively, of the steering column of the vehicle and to rotate coaxially with the steering column.

Torque Angle Sensor claim 5 wherein the circuit board (3) for torque measurement comprises a magnetic field generating and collecting component and a torque detection chip (31), and the circuit board (3) employs electromagnetic induction, resistive strain detection, inductive detection, capacitive detection, piezoelectric detection, photoelectric detection or Hall detection to detect angle signals of the signal input rotor (4) and the signal output rotor (1).

Torque Angle Sensor claim 9 , wherein the torque angle sensor comprises a housing in which the torque detection unit, the angle detection unit and the circuit board (3) are accommodated.