[发明专利]致动器系统，尤其用于车辆

说明书

本发明涉及一种致动器系统，其尤其用于车辆，包含电动机(2)，其与螺纹轴(7)形成啮合，以便将所述电动机(2)的旋转运动转换为所述螺纹轴(7)的平移运动。在能够以简单方法进行高精度扭矩测量的致动器系统中，被施加旋转运动的、在内部被闭合的磁场线(9)磁化的部件(8、14)与磁场传感器(10)相对，所述磁场传感器的敏感面相对于所述部件(8)的闭合磁场线(9)以径向的方式布置，其中，所述磁场传感器(10)与一个用于确定磁场变化所导致扭矩的分析单元相连。

技术领域

本发明涉及一种致动器系统，尤其用于车辆，包含一台电动机，其与螺纹轴形成有效连接，可以将电动机的转动动作转换为螺纹轴的直线动作。

背景技术

在WO 2014/198268 A1中已知一种用于在一个机器元件上进行力测量或者扭矩测量的装置，其中，机器元件在一条轴线上延伸，并且力或者扭矩的测量是通过使用逆磁致伸缩效应进行的。其中，机器部件具有永久磁化，并且磁场朝向轴线方向。此外，装置还包含至少一个磁场传感器，它用于测量由力和/或扭矩引起的一个磁场的至少一个矢量分量。

在车辆的致动器系统中，例如用于离合器和变速箱致动装置的致动器系统或者混合动力领域牵引电动机的致动器系统，经常会安装单独的扭矩传感器，例如应变计，它们要么过于昂贵，要么就是从技术角度无法实现集成。在一个间接的方法中，通过致动器的一个电机电流来计算得出扭矩，而由于扭矩会随着温度而发生改变这一特点，因此，这种方法非常不精确。

发明内容

本发明的任务在于，说明一种致动器系统，它能够以高性价比的方式实现精确的扭矩测量。

为此，本发明的解决方案在于，一个受到转动动作作用的、在内部被闭合的磁场线磁化的部件位于一个磁场传感器的对向，其敏感面相对于所述部件的闭合磁场线呈径向布置，其中，所述磁场传感器和一个分析单元连接，该分析单元用于确定基于磁场变化的扭矩。通过利用磁致伸缩原理，就可以可靠地确定致动器系统的扭矩，其中，需要使用的装置可以采用高性价比的结构设计。

针对磁致伸缩原理，由于在负载状态下部件材料中的应力会导致闭合的磁场线从部件材料的内部转移到外部区域，因此，部件可以采用任意的刚性设计。

优选地，部件是电动机或者螺纹轴的一个转子集成的组成部分。通过这样的集成，就可以减少致动器系统组成部件的数量，因而性价比特别高。

在一个备选方案中，部件形成为支撑元件，并且被布置在电动机的转子和螺纹轴之间。这样一来，就会在额外设计的支撑元件上进行扭矩测量，从而简化了致动器系统中磁场传感器的校准。

在一个设计方案中，支撑元件形成为圆柱体，其中，圆柱体的一个端面位于磁场传感器敏感面的对向。这样的一个圆柱体在横截面上经过了圆形闭合磁化处理。通过施加的扭矩会在支撑元件中产生扭转应力，继而使得磁场从支撑元件内部朝外移动。这个磁场会被用作扭矩的度量尺寸。通过使用支撑元件的端面，一方面由于和印刷线路板之间存在的距离，和转子磁体之间的存在的间距等因素，可以实现磁场传感器的集成，另一方面，印刷线路板、支撑元件和磁场传感器也可以相互平行地布置。

在一个变型中，部件通过电动机的至少一个转子片形成，其中，电动机经过磁化的转子片连接在螺纹轴上。这样做的优点在于，一方面无需额外的磁化组件，另一方面全部的扭矩会通过磁化的转子片传递到磁场传感器上。

在一个实施例中，在将电动机的多个转子片用作部件的情况下，分析单元将其中一个经过磁化的转子片用作磁场的校准元件。磁场传感器的一次这样的校准会在致动器系统组装完毕的状态下进行，因为整个扭矩只会有一个未精确定义的部分通过这个转子片传递。

优选地，闭合的磁场线在支撑元件内部包围螺纹轴。具有这样的圆形磁场线的支撑元件可以很方便地进行磁化。