傳感裝置、傳感系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種傳感裝置、傳感系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，傳感裝置包括：隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的編碼器，該編碼器具有由磁性材料構(gòu)成的交替結(jié)構(gòu)的外表面；與該外表面相對(duì)的，并且固定地布置在編碼器外部的至少一個(gè)磁體；以及固定地布置在該至少一個(gè)磁體和編碼器之間的至少一個(gè)感應(yīng)元件，編碼器的交替結(jié)構(gòu)隨編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)輸出交替變化的信號(hào)，其中，感應(yīng)元件是對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件。通過(guò)上述方案，傳感裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積減小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
傳感裝置、傳感系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電子設(shè)備，特別涉及一種傳感裝置、傳感系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種應(yīng)用中，經(jīng)常需要測(cè)量各種轉(zhuǎn)動(dòng)軸(例如，車(chē)輛轉(zhuǎn)向軸、電機(jī)轉(zhuǎn)軸等)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)角度等物理量。
[0003]例如，一種常見(jiàn)的測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)的傳感裝置是轉(zhuǎn)向角度傳感裝置，其通常應(yīng)用于車(chē)輛中，例如，其可以作為車(chē)輛電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP:Electronic Stability Program)系統(tǒng)、ABS系統(tǒng)等車(chē)載系統(tǒng)的一部分。用來(lái)測(cè)量方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，還可能用來(lái)測(cè)量方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、速度等。測(cè)量得到的方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度作為汽車(chē)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向幅度的依據(jù)，使汽車(chē)能夠按照駕駛員的意圖轉(zhuǎn)向、行駛。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中提供了多種用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)的傳感裝置，例如，包括光電耦合元件的傳感器以及包括霍爾元件或巨磁阻元件的磁-電類(lèi)傳感器等。
[0005]但現(xiàn)有技術(shù)中的各種測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)的傳感裝置結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，體積較大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于上述問(wèn)題，提出了本實(shí)用新型以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的傳感裝置、傳感系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種傳感裝置，包括:隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的編碼器，該編碼器具有由磁性材料構(gòu)成的交替結(jié)構(gòu)的外表面;與該外表面相對(duì)的，并且固定地布置在編碼器外部的至少一個(gè)磁體；以及固定地布置在至少一個(gè)磁體和編碼器之間的至少一個(gè)感應(yīng)元件，所述交替結(jié)構(gòu)使得感應(yīng)元件的隨編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)輸出周期性信號(hào)，其中，感應(yīng)元件對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件。
[0008]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，交替結(jié)構(gòu)為周期性結(jié)構(gòu)。
[0009]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)感應(yīng)元件的數(shù)量是多個(gè)感應(yīng)元件，多個(gè)感應(yīng)元件的布置使得任意兩個(gè)相鄰的感應(yīng)元件的輸出信號(hào)的相位差是相同的。
[0010]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，外表面是編碼器沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向的側(cè)表面;至少一個(gè)磁體和至少一個(gè)感應(yīng)元件沿編碼器的徑向圓周進(jìn)行布置。
[0011]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，周期性結(jié)構(gòu)為齒輪結(jié)構(gòu)。
[0012]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)感應(yīng)元件與齒輪結(jié)構(gòu)的同一個(gè)部位相對(duì)齊。
[0013]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)磁體是多個(gè)磁體，多個(gè)磁體與多個(gè)感應(yīng)元件--對(duì)應(yīng)。
[0014]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件是霍爾傳感器或巨磁阻傳感器。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種傳感系統(tǒng)，包括上述的傳感裝置，還包括:計(jì)算單元，用于根據(jù)所述傳感裝置的輸出信號(hào)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括:上述的傳感裝置;處理部件，根據(jù)轉(zhuǎn)向角度傳感裝置的輸出信號(hào)確定轉(zhuǎn)向角度；以及驅(qū)動(dòng)部件，根據(jù)轉(zhuǎn)向角度來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。
[0017]本實(shí)用新型的上述傳感裝置、系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用霍爾效應(yīng)或巨磁阻效應(yīng)元件等對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、體積減小的轉(zhuǎn)向角度測(cè)量系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]本實(shí)用新型的其它特征、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和益處通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見(jiàn)。
[0019]圖1示出了傳感裝置的示例應(yīng)用環(huán)境；
[0020]圖2a和圖2b示出了現(xiàn)有技術(shù)中基于霍爾效應(yīng)或巨磁阻效應(yīng)的轉(zhuǎn)向角度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4a和圖4b示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的傳感裝置的工作工程的示意圖；
[0023]圖4c示出了傳感裝置的示意輸出波形；
[0024]圖5a示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5b示出了多個(gè)感應(yīng)元件的輸出信號(hào)之間的關(guān)系；
[0026]圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更充分地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0029]圖1示出了傳感裝置的示例應(yīng)用環(huán)境，如圖1所示，本實(shí)用新型提供的傳感裝置10安裝在車(chē)輛的轉(zhuǎn)向軸11上，轉(zhuǎn)向軸11隨方向盤(pán)12轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向角度傳感裝置10可以作為主要是ESP系統(tǒng)的一部分，其輸出信號(hào)傳遞給ESP系統(tǒng)的控制和驅(qū)動(dòng)部件13。例如，控制和驅(qū)動(dòng)部件13包括電子控制單元(EQJ:ElectroniC control Unit)、電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等，并且根據(jù)轉(zhuǎn)向角度傳感裝置10的輸出信息控制車(chē)輪14等的轉(zhuǎn)向。
[0030]圖2a和圖2b示出了現(xiàn)有技術(shù)中的基于霍爾效應(yīng)/巨磁阻效應(yīng)的轉(zhuǎn)向角度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，現(xiàn)有的這種類(lèi)型的轉(zhuǎn)向角度傳感器結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，除了磁體之夕卜，通常包括主動(dòng)齒輪和多個(gè)從動(dòng)齒輪，并且這也導(dǎo)致了傳感器的體積較大。此外，由于齒輪間的相互接觸和影響，還可能帶來(lái)噪音等問(wèn)題。并且，這種類(lèi)型的轉(zhuǎn)向角度傳感器安裝不便，
[0031]以下詳述本實(shí)用新型的各實(shí)施例。為更充分地理解本實(shí)用新型，在詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例之前，簡(jiǎn)要介紹本實(shí)用新型的部分實(shí)施例中涉及的霍爾效應(yīng)和巨磁阻效應(yīng)的原理。
[0032]霍爾效應(yīng)是指，當(dāng)垂直于電流方向，載流子(例如，電子和空穴)由于受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向積累，積累的電子和空穴產(chǎn)生垂直于電流和磁場(chǎng)方向的電場(chǎng)，當(dāng)載流子受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上形成穩(wěn)定的內(nèi)建電壓，該內(nèi)建電壓稱(chēng)為霍爾電壓。
[0033]巨磁阻效應(yīng)是指磁場(chǎng)變化導(dǎo)致的磁性材料電阻的顯著變化。
[0034]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該傳感裝置用于車(chē)輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，這種情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)軸即是與方向盤(pán)相連的轉(zhuǎn)向軸。具體地，圖3示出的是沿軸向的截面視圖，如圖3所示，傳感裝置300包括:編碼器31、布置在編碼器31外部的磁體32以及布置在磁體32和編碼器31之間的感應(yīng)元件33。
[0035]結(jié)合圖1可知，在實(shí)際使用時(shí)，編碼器31附在與方向盤(pán)連接的轉(zhuǎn)向軸30上，隨轉(zhuǎn)向軸30同步轉(zhuǎn)動(dòng)。磁體32和感應(yīng)元件33的位置固定在編碼器31外。當(dāng)駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向軸30被轉(zhuǎn)動(dòng)，則編碼器31也隨之旋轉(zhuǎn)。編碼器31與被固定布置的磁體32和感應(yīng)元件33形成相對(duì)的運(yùn)動(dòng)。
[0036]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，編碼器31中與磁體32和感應(yīng)元件33形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外表面311由磁性材料構(gòu)成。當(dāng)然，編碼器31除外表面311之外的其它部分也可由磁性材料構(gòu)成，例如，編碼器31的整體都由磁性材料構(gòu)成。這樣，外表面311與感應(yīng)元件33另一側(cè)的磁體32一起，形成大體上垂直穿過(guò)感應(yīng)元件33的磁場(chǎng)方向。例如，在圖3示出的靜態(tài)位置上，磁場(chǎng)方向可能大體是沿水平方向向右的。相應(yīng)地，以感應(yīng)元件33是霍爾傳感器為例，其被布置為電流方向垂直于該磁場(chǎng)方向。
[0037]在圖3示出的示例中，編碼器31近似為柱形，編碼器31的具有磁性的外表面311是編碼器31沿轉(zhuǎn)向軸30方向的側(cè)表面。在這種情況下，磁體32和感應(yīng)元件33在編碼器31的徑向上布置在編碼器31的外部。
[0038]當(dāng)然，編碼器31的具有磁性的外表面311還可以有其他的實(shí)現(xiàn)方式。例如，編碼器31的具有磁性的外表面311可以是編碼器31的上表面或是下表面。在這種情況下，磁體32和感應(yīng)元件33相對(duì)于編碼器31的上表面或下表面固定地布置。這時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸30轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器31同樣相對(duì)于磁體32和感應(yīng)元件33發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0039]本實(shí)用新型實(shí)施例中，編碼器31的外表面311具有周期性的結(jié)構(gòu)。例如，可以是規(guī)則的柵格結(jié)構(gòu)、凹凸結(jié)構(gòu)等。當(dāng)編碼器31轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器31的柵格結(jié)構(gòu)或凹凸結(jié)構(gòu)的不同部分交替地與感應(yīng)元件33對(duì)準(zhǔn)。在圖3所示的具體示例中，周期性結(jié)構(gòu)被示出是齒輪狀的結(jié)構(gòu)，其包括凸出的齒，以及相鄰的齒間的齒槽。
[0040]磁體32可以是永磁體、軟磁體等各種產(chǎn)生磁場(chǎng)的元件，本實(shí)用新型對(duì)此不做限制。
[0041]感應(yīng)元件33可以是霍爾傳感器和/或巨磁阻傳感器。
[0042]上述的布置方式使得當(dāng)編碼器31相對(duì)于磁體32和感應(yīng)元件33轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)元件33與編碼器31上的外表面311上的周期性結(jié)構(gòu)的不同部分對(duì)準(zhǔn)，即外表面311與磁體32之間的距離周期性變化。由此，在感應(yīng)元件33上形成了周期性變化的磁場(chǎng)。
[0043]以感應(yīng)元件33是霍爾傳感器為例，根據(jù)上文介紹的霍爾效應(yīng)原理，在霍爾傳感器中的載流子受到的洛倫茲力周期變化時(shí)，與洛倫茲力平衡的電場(chǎng)力也隨之變化。該電場(chǎng)力是由垂直于電流和磁場(chǎng)方向的霍爾電壓提供的。也就是說(shuō)，當(dāng)編碼器31轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將在作為感應(yīng)元件33的霍爾傳感器的垂直于電流和磁場(chǎng)的方向產(chǎn)生周期變化的霍爾電壓。根據(jù)霍爾電壓的變化，可以計(jì)算出轉(zhuǎn)向的角度。
[0044]類(lèi)似地，對(duì)于感應(yīng)元件33是巨磁阻傳感器的情形，磁場(chǎng)的變化導(dǎo)致電阻變化。因此，如果電壓保持恒定，電流周期變化，同樣可以據(jù)此計(jì)算出轉(zhuǎn)向角度。編碼器31的外表面311的周期結(jié)構(gòu)的作用一方面在于通過(guò)改變距離來(lái)形成不同的霍爾電壓，另一方面，其結(jié)構(gòu)上的物理尺寸可以作為轉(zhuǎn)向角度的反映。下面參照?qǐng)D4a_4c來(lái)說(shuō)明圖3所示的轉(zhuǎn)向角度傳感裝置的工作過(guò)程。
[0045]圖4a_圖4c示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的轉(zhuǎn)向角度傳感裝置的工作過(guò)程和輸出波形。假設(shè)圖4a表示編碼器31的第一位置，例如，可以是初始位置。在此位置上，感應(yīng)元件33對(duì)齊編碼器31的外表面311上的一個(gè)齒，在感應(yīng)元件32垂直于磁場(chǎng)的方向產(chǎn)生較高電平的霍爾電壓。當(dāng)如圖4b所示的，編碼器41隨轉(zhuǎn)向軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)較小的角度，在此位置上，感應(yīng)元件33可能與編碼器31的外表面311上的一個(gè)齒槽對(duì)齊，霍爾電壓變?yōu)檩^低電平。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角度較大時(shí)，經(jīng)過(guò)多個(gè)齒和齒槽，則產(chǎn)生如圖4c所示的高低交替的電壓信號(hào)。
[0046]另外，參照?qǐng)D4a和圖4b，可以理解，當(dāng)傳感裝置只有一個(gè)感應(yīng)元件時(shí)，傳感裝置對(duì)轉(zhuǎn)向角度的測(cè)量能夠達(dá)到的精確度，部分地取決于編碼器的外表面上的齒數(shù)，而且，齒數(shù)越多，轉(zhuǎn)向角度傳感裝置能夠分辨的轉(zhuǎn)動(dòng)角度越小。
[0047]需要說(shuō)明的是，當(dāng)只有一個(gè)感應(yīng)元件時(shí)，根據(jù)該一個(gè)感應(yīng)元件的輸出信號(hào)難以準(zhǔn)確地確定出轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，這時(shí)，可以利用現(xiàn)有技術(shù)中確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向的方式來(lái)確定方向，例如，可以通過(guò)光學(xué)檢測(cè)來(lái)確定轉(zhuǎn)向。
[0048]根據(jù)上文描述的本實(shí)用新型實(shí)施例的工作原理，使用其他類(lèi)型的對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件也是可行的，例如，磁敏電阻、磁敏晶體管或包括磁敏電阻、磁敏晶體管的集成電路等，只要能夠感測(cè)由編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)所導(dǎo)致的磁場(chǎng)的周期性變化而輸出相應(yīng)的周期信號(hào)即可。
[0049]上述實(shí)施例以轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向角度測(cè)量為例，說(shuō)明了本實(shí)用新型的傳感裝置的結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)該理解的是，本實(shí)用新型實(shí)施例的傳感裝置還可以用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速等應(yīng)用中，而不僅限用于測(cè)量轉(zhuǎn)向軸的角度。
[0050]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，當(dāng)用上述實(shí)施例中的傳感裝置的結(jié)構(gòu)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，尤其是轉(zhuǎn)速較快時(shí)(例如，每秒經(jīng)過(guò)多個(gè)周期)，編碼器的外表面不必須是完全規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，而可以是簡(jiǎn)單的交替結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于圖3中的編碼器，編碼器沿軸向的側(cè)表面僅部分地包含凸起部分。相應(yīng)于這種結(jié)構(gòu)，感應(yīng)元件輸出的是交替變化的信號(hào)，例如，當(dāng)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)到其凸起部分與感應(yīng)元件相對(duì)齊時(shí)，感應(yīng)元件輸出高電平信號(hào)，其余時(shí)間輸出低電平信號(hào)。
[0051]圖5a示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5a所示，本實(shí)施例的傳感裝置包括多個(gè)感應(yīng)元件33。與之前的實(shí)施例類(lèi)似地，磁體固定地布置在編碼器31之外，感應(yīng)元件33位于磁體和編碼器31之間，編碼器31與感應(yīng)元件33相對(duì)的外表面311具有磁性材料構(gòu)成的周期性結(jié)構(gòu)。具體地，磁體和多個(gè)感應(yīng)元件33沿編碼器31的徑向上的圓周布置。
[0052]多個(gè)感應(yīng)元件33可以是霍爾傳感器、巨磁阻傳感器或其組合。為簡(jiǎn)化附圖，圖中未示出磁體。當(dāng)多個(gè)感應(yīng)元件33中既包括霍爾傳感器，也包括巨磁阻傳感器時(shí)，傳感裝置中還可以包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，用于例如將霍爾傳感器的周期性的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)等，以便于角度的計(jì)算。
[0053]在本實(shí)用新型實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，磁體為多個(gè)，多個(gè)磁體與多個(gè)感應(yīng)元件--對(duì)應(yīng)。
[0054]具體地，在本實(shí)施例中，多個(gè)感應(yīng)元件的布置使得任意兩個(gè)相鄰的感應(yīng)元件的輸出信號(hào)之間的相位差是相同的。這時(shí)，多個(gè)感應(yīng)元件可以分散地對(duì)應(yīng)于不同的齒，也可以相對(duì)密集的布置，對(duì)應(yīng)于同一個(gè)齒。
[0055]圖5b中示出了多個(gè)感應(yīng)元件的輸出波形圖，如圖5b所示，對(duì)于η個(gè)感應(yīng)元件，假設(shè)一次高電平信號(hào)對(duì)應(yīng)的相位差為Cl1，第一感應(yīng)元件與第二感應(yīng)元件之間的相位差為Ct2，第一感應(yīng)元件與第三感應(yīng)元件之間的相位差為α3，第一感應(yīng)元件與第η個(gè)感應(yīng)元件之間的相位差為αη，貝Ij有C^ = IVna1, a3 = SAia1, an= (n_l Vna1。由此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得知，當(dāng)相鄰的兩個(gè)感應(yīng)元件輸出的先后出現(xiàn)，傳感裝置就能夠得知轉(zhuǎn)向軸發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)，因此該傳感裝置能夠識(shí)別的最小角度對(duì)應(yīng)于相位差a2= IAia1。可見(jiàn)，當(dāng)感應(yīng)元件數(shù)量η為多個(gè)時(shí)，能夠提高傳感裝置的精度。
[0056]另一方面，與上一實(shí)施例類(lèi)似地，轉(zhuǎn)向角度的檢測(cè)精度還取決于編碼器的齒數(shù)。當(dāng)齒數(shù)為ζ時(shí)，相位差^對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向角度為360/ζ，由此，可以得知，該傳感裝置的精度為360/ηζ。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際要求選取合適的齒數(shù)和感應(yīng)元件數(shù)量以滿足不同的精度需求。
[0057]圖6示出了本實(shí)用新型實(shí)施例的傳感裝置的一種【具體實(shí)施方式】。如圖6所示，通常，感應(yīng)元件的尺寸較小，遠(yuǎn)小于編碼器上的齒輪的尺寸。本實(shí)施例中，多個(gè)感應(yīng)元件61、62、63沿編碼器的圓周分布，與編碼器上的同一個(gè)齒64對(duì)齊，布置方式使得任意兩個(gè)相鄰感應(yīng)元件之間的弧度是相同的。這保證了任意相鄰的兩個(gè)感應(yīng)元件的輸出信號(hào)之間的相位差是相同的。
[0058]另外，應(yīng)該理解，本實(shí)施例中的多個(gè)感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)，還使得能夠根據(jù)多個(gè)感應(yīng)元件的輸出信號(hào)的相位差來(lái)確定轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
[0059]本實(shí)用新型上述各實(shí)施例提供的傳感裝置可以作為整體，被實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的傳感器。例如，該傳感器包括封裝的外殼，以及固定的部分和可活動(dòng)部分等，磁體和感應(yīng)元件固定在固定部分上，編碼器設(shè)置為可活動(dòng)旋轉(zhuǎn)的部件。在使用時(shí)，將這樣的轉(zhuǎn)向角度傳感器安裝在轉(zhuǎn)向軸上，使編碼器隨轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)實(shí)現(xiàn)為這樣的傳感器時(shí)，其可以直接將霍爾電壓作為輸出信號(hào)，當(dāng)然，傳感器中還可以包括一些信號(hào)處理電路，例如整形電路等，對(duì)霍爾電壓的信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的信號(hào)作為輸出信號(hào)。當(dāng)然，本實(shí)用新型實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向角度裝置也可以作為電子穩(wěn)定系統(tǒng)等車(chē)載系統(tǒng)的一部分，全部或部分通過(guò)分立的電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0060]本實(shí)用新型上述的實(shí)施例中的傳感裝置，由編碼器、感應(yīng)元件和磁體構(gòu)成，與現(xiàn)有技術(shù)中的包括多個(gè)主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)相比，更加簡(jiǎn)單、占用體積小。此外，傳感裝置中的編碼器、感應(yīng)元件和磁體互不接觸，與圖2a和圖2b中的傳感器結(jié)構(gòu)相比較，這種非接觸性的結(jié)構(gòu)同時(shí)避免了齒輪等相互接觸導(dǎo)致的噪音等問(wèn)題。
[0061]圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)70包括傳感裝置71，處理部件72以及驅(qū)動(dòng)部件73。
[0062]處理部件72可以是VCU(車(chē)輛控制單元)，或其他任何車(chē)載控制器，其根據(jù)傳感裝置71的輸出信號(hào)計(jì)算處轉(zhuǎn)向角度并且輸出計(jì)算出的轉(zhuǎn)向角度的信息。在一些實(shí)施方式中，其還可以根據(jù)傳感裝置71輸出信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)向方向并且輸出轉(zhuǎn)向方向的信息。
[0063]驅(qū)動(dòng)部件73可以包括轉(zhuǎn)向器、電動(dòng)機(jī)等，根據(jù)處理部件72的計(jì)算的轉(zhuǎn)向角度以及轉(zhuǎn)向方向驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。
[0064]傳感裝置71、處理部件72和驅(qū)動(dòng)部件73可以通過(guò)例如CAN總線74連接，或通過(guò)其它方式連接。
[0065]作為示例，本實(shí)用新型實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以是ESP系統(tǒng)，其中，處理部件、驅(qū)動(dòng)部件等的具體的位置可參見(jiàn)圖1。
[0066]本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種傳感系統(tǒng)，用于獲取轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)角度等信息，該傳感系統(tǒng)包括上述各實(shí)施例的傳感裝置，還包括:計(jì)算單元，用于根據(jù)傳感裝置的輸出信號(hào)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度。與傳感裝置類(lèi)似地，該傳感系統(tǒng)可以以集成、或分立的形式實(shí)現(xiàn)。
[0067]在示例中，該傳感系統(tǒng)可以是測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)。其中，計(jì)算單元可以是MCU、單片機(jī)或?qū)ｉT(mén)的集成電路等，轉(zhuǎn)動(dòng)軸是電機(jī)的轉(zhuǎn)軸。
[0068]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上面公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例可以在不偏離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)的情況下做出各種變形和修改。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傳感裝置，其特征在于，包括: 隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的編碼器，所述編碼器具有由磁性材料構(gòu)成的交替結(jié)構(gòu)的外表面； 與所述外表面相對(duì)，并且固定地布置在所述編碼器外部的至少一個(gè)磁體；以及 固定地布置在所述至少一個(gè)磁體和所述編碼器之間的至少一個(gè)感應(yīng)元件，所述交替結(jié)構(gòu)使得所述感應(yīng)元件隨所述編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)輸出交替變化的信號(hào)， 其中，所述感應(yīng)元件是對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感裝置，其特征在于，所述交替結(jié)構(gòu)為周期性結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)感應(yīng)元件是多個(gè)感應(yīng)元件，所述多個(gè)感應(yīng)元件被布置為使得所述多個(gè)感應(yīng)元件中的任意兩個(gè)相鄰的感應(yīng)元件的輸出信號(hào)之間的相位差是相同的。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述外表面是所述編碼器沿所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向的側(cè)表面； 所述至少一個(gè)磁體和所述至少一個(gè)感應(yīng)元件沿所述編碼器的徑向圓周布置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述周期性結(jié)構(gòu)為齒輪結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)感應(yīng)元件與所述齒輪結(jié)構(gòu)的同一部位相對(duì)齊。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)磁體是多個(gè)磁體，以及，所述多個(gè)磁體與所述多個(gè)感應(yīng)元件--對(duì)應(yīng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述對(duì)磁場(chǎng)敏感的感應(yīng)元件是霍爾傳感器或巨磁阻傳感器。9.一種傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的傳感裝置，還包括:計(jì)算單元，用于根據(jù)所述傳感裝置的輸出信號(hào)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角度。10.一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，用于測(cè)量車(chē)輛轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向角度，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的傳感裝置； 處理部件，用于根據(jù)所述傳感裝置的輸出信號(hào)確定所述轉(zhuǎn)向角度；以及 驅(qū)動(dòng)部件，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)向角度來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)向。
【文檔編號(hào)】G01B7/30GK205484398SQ201521101238
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日
【發(fā)明人】洪志超, 童柏超, 孫棟, 趙德升
【申請(qǐng)人】羅伯特·博世有限公司