[发明专利]转向柱监视系统及传感器

说明书

一种用于至少检测钢制转向柱的转向扭矩的传感器包括：磁场发生元件，其配置成产生磁场，该磁场穿过转向柱以使其钢材料磁化；磁场检测元件，其配置成在转向柱承受扭矩应力时检测因转向柱的磁化钢材料的磁弹性效应引起的磁场变化，磁场检测元件的输出信号表征转向扭矩；和基板，其承载着所述磁场发生元件和磁场检测元件。

技术领域

本申请涉及用于监视车辆转向状态的扭矩传感器和集成式扭矩和转角传感器(TAS)以及包括所述传感器的主动转向状态监视系统。

背景技术

当前和未来的车辆转向系统，诸如EHPS(电控动力转向系统)、EPS(电动助力转向系统)、适应性EPS，以及一些驾驶辅助功能，诸如ESP(电子车身稳定程序)、ADAS(高级驾驶辅助系统)、HAD(高级自动驾驶)，要求采用可靠的转向扭矩和/或角度信息。用于转向检测的各种传感器必须适用于多种应用形式(不同的转向柱，独立传感器架，集成于组合开关中，等等)，并且还希望传感器价格很低但又可靠。现有技术中的任何传感器方案都尚且不能同时满足这些要求。

发明内容

考虑到前述现有技术状况，本申请的一个目的是提供一种转向状态监视用传感器，其能够以简单的构造和低成本实现至少是转向扭矩的检测。

为此，本申请在其一个方面提供了一种用于检测钢制转向柱的转向扭矩的扭矩传感器，其包括：磁场发生元件，其配置成产生磁场，该磁场穿过转向柱以使其钢材料磁化；磁场检测元件，其配置成在转向柱承受扭矩应力时检测因转向柱的磁化钢材料的磁弹性效应引起的磁场变化，磁场检测元件的输出信号表征转向扭矩；和基板，其承载着所述磁场发生元件和磁场检测元件。

在本申请的扭矩传感器中，可选地，所述磁场发生元件和磁场检测元件布置成面向转向柱，优选大致垂直于转向柱中心轴线布置。

在本申请的扭矩传感器中，可选地，所述磁场发生元件包括磁场发生线圈，所述磁场检测元件包括至少一对布置在所述磁场发生线圈相反两侧的磁场检测线圈。

在本申请的扭矩传感器中，可选地，所述磁场检测元件包括围绕磁场发生线圈布置的两对或更多对磁场检测线圈。

在本申请的扭矩传感器中，可选地，每对中的两个磁场检测线圈沿彼此相反的方向定向。

本申请在其另一方面提供了一种用于检测钢制转向柱的转向扭矩和转角的集成式扭矩和转角传感器，包括：磁场发生元件，其配置成产生第一磁场，该第一磁场穿过转向柱以使其钢材料磁化；第一磁场检测元件，其配置成在转向柱承受扭矩应力时检测因转向柱的磁化钢材料的磁弹性效应引起的第一磁场变化，第一磁场检测元件的输出信号表征转向扭矩；磁性从动件，其与转向柱关联并且配置成随动于转向柱的转动；第二磁场检测元件，其配置成检测穿过磁性从动件的第二磁场的变化，第二磁场检测元件的输出信号表征转向角度；和基板，其承载着所述磁场发生元件和第一和第二磁场检测元件。

在本申请的集成式扭矩和转角传感器中，可选地，所述磁场发生元件和第一磁场检测元件布置成面向转向柱，优选大致垂直于转向柱中心轴线布置。

在本申请的集成式扭矩和转角传感器中，可选地，所述第二磁场由磁性从动件本身产生，例如由磁性从动件携带的磁体产生；或者，所述第二磁场也由所述磁场发生元件产生；或者，所述第二磁场由附加的磁场发生元件产生。

在本申请的集成式扭矩和转角传感器中，可选地，所述磁场发生元件包括磁场发生线圈，所述第一磁场检测元件包括至少一对布置在所述磁场发生线圈相反两侧的磁场检测线圈。

在本申请的集成式扭矩和转角传感器中，可选地，每对中的两个磁场检测线圈沿彼此相反的方向定向。

在本申请的集成式扭矩和转角传感器中，可选地，所述第一磁场检测元件包括围绕磁场发生线圈布置的两对或更多对磁场检测线圈。