[发明专利]用于车辆转向的能够测量扭矩和多圈绝对转向盘角度的检测系统

说明书

本发明涉及一种用于转向机构的检测系统，包括：‑第一角位置传感器(11)，其测量电动马达(3)的角度并传送第一信号；‑第二角位置传感器(12)，其测量位于减速齿轮(4)和扭杆(7)的第一侧之间的转向机构的角度，并传送第二信号；‑第三角位置传感器(13)，其测量位于扭杆(7)的第二侧的转向机构的角度，并传送第三信号；以及处理单元(15)，其一方面基于第一信号和第二信号进行游标计算，以便产生与多于一圈的机械转动上的绝对转向盘角度(θ₂)成比例的第一计算信号并且另一方面对从第一信号、第二信号和第一计算信号中获取的信号之一与第三信号进行角度加权求和，以便产生与扭矩(T)成比例的第二计算信号

技术领域

本发明在一般意义上涉及检测系统的技术领域，该检测系统用于测量车辆的转向机构的扭矩和多圈绝对转向盘角度。

本发明的优选应用涉及用于测量车辆的助力转向机构的扭矩和多圈绝对转向盘角度的检测系统。

本发明的另一应用涉及用于测量车辆的转向机构的扭矩和多圈绝对转向盘角度的检测系统，其中，转向盘与车轮机械分离。

背景技术

常规来说，助力转向包括配备有减速齿轮的电动马达，该减速齿轮施加扭矩来辅助车辆的转向机构(即，转向柱或转向齿条)。助力转向机构的操作需要了解施加到转向机构的扭矩的强度以及转向盘角度或角度锁定。

通常，车辆的转向盘被设计成从中性点向左和向右旋转大约一圈半。换句话说，转向盘可以从左尽头到右尽头旋转大约三圈。因此，助力转向必须配备有角度锁定传感器，该角度锁定传感器能够检测大于或等于三圈(360度x 3)的角度范围，以便适当地检测该角度锁定。此外，对于车辆的其他功能的操作(例如，电子稳定性控制、或者新的驾驶辅助功能)也需要转向盘角度。

MMT公司的专利FR2964190提出了一种用于多圈绝对转向盘角度的磁性检测的装置，特别是实现了磁体和磁敏探头。该检测装置还需要用于转换移动的系统(齿轮)，这导致检测装置变得昂贵。

NSK公司的专利申请EP3090921描述了一种用于检测车辆的角度锁定的装置，该装置包括游标计算部分，该游标计算部分基于转向轴的角度和辅助电动马达的轴的角度来执行游标计算。该装置还实现了基于由游标计算所计算出的参考角度来确定包括中性点的中性时段的部分，以及指定中性点的部分，其基于所述中性时段和存储的中性点值来指定所述中性点。该装置仅在训练步骤之后才允许确定多圈角度锁定，使得该装置无法从启动中获知角度锁定。

MMT公司的专利FR2872896描述了一种使用已知刚度的扭杆的角变形的扭矩传感器。这种差动角变形(differential angular deformation)包括几个磁性集中器、磁性目标件和霍尔效应检测探头。该传感器设计复杂，并且仅测量输入轴和输出轴之间的角度。它没有提供有关输入轴和输出轴相对于车辆底盘的角度的信息。

BMW公司的专利申请DE102009039764描述了一种检测系统，该检测系统用于测量车辆的转向机构的扭矩和多圈绝对转向盘角度，其中，转向盘与车轮机械分离。这种称为“线控转向”的转向机构包括转向盘和车轮之间的电气或液压连接。配备有减速齿轮的电动马达将拖曳扭矩提供给转向机构。该文献提出了不仅基于角位置传感器而且还基于另外的霍尔效应探头来测量转向盘角度，该角位置传感器测量电动马达的角度，该霍尔效应探头检测(MMT型)扭矩传感器的磁化目标件的漏磁通量，并位于扭杆的减速齿轮侧。常规扭矩传感器的使用导致昂贵的检测系统，并且尚未证明测量漏磁通量的位置传感器的鲁棒性。

本发明的目的在于，弥补现有技术的缺陷，同时提出一种用于车辆的转向机构的新的检测系统，从而允许测量扭矩以及多于一圈的机械转动上的绝对转向盘角度，而无需添加额外的齿轮，也无需实施训练阶段，与现有技术相比，该检测系统包括更简单且更少负担的位置传感器。

发明内容