旋轉(zhuǎn)角度傳感器的制造方法
【專利摘要】用來測量軸的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其具有兩個編碼盤（3、5），其中第一編碼盤（3）抗扭地與軸（2）相連，而第二編碼盤（5）通過兩個彈簧組（7和8、9）保持在軸（2）和殼體（1）之間。這兩個編碼盤（3、5）分別配備有傳感器（4、6）。第一編碼盤（3）的傳感器（4）產(chǎn)生周期性的旋轉(zhuǎn)角度信號，而從屬于第二編碼盤的傳感器（6）產(chǎn)生與之不同的粗略信號（U2），從該粗略信號中可算出，該軸（2）位于n次可能的旋轉(zhuǎn)中的哪次旋轉(zhuǎn)內(nèi)，其中n>1。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)角度傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角度傳感器，尤其涉及一種用來捕捉機動車的轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，該轉(zhuǎn)向軸能夠執(zhí)行多次旋轉(zhuǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002]DE 10 2005 007 259 B4描述了一種位置測量裝置，其具有可旋轉(zhuǎn)的軸、通過多個彈簧與該軸耦合的磁環(huán)以及設(shè)置在該磁環(huán)的外圓周上的磁軛。該磁環(huán)能夠具有在圓周方向上交替分布的北極和南極。在該軸旋轉(zhuǎn)時，該磁環(huán)通過磁力首先只是尾隨地朝軸運動，直到由彈簧施加的旋轉(zhuǎn)力大于該磁力，接著磁環(huán)突然地運動并且釋放動能，該動能通過設(shè)置在磁軛上的線圈產(chǎn)生電子脈沖，該電子脈沖在評估裝置中進行計算并且存儲在非易失性存儲器中。因此，該計算出的電子脈沖是磁環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度的尺度。通過該非易失性存儲器，既使在電源電壓失效時也能夠喚起最后一次存儲的數(shù)值。當然如果磁環(huán)在電源電壓失效時旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)位置的存儲的數(shù)值不再與實際數(shù)值一致并且所有后續(xù)的測量結(jié)果都是錯誤的。
[0003]從DE 199 62 241 Al和DE 195 06 938 Al已知旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中兩個測量齒輪與該軸的齒輪相耦合，其中這兩個測量齒輪具有不同的齒數(shù)，雖然其中的一個測量齒輪在預設(shè)的測量范圍中實施次數(shù)為η次的完整旋轉(zhuǎn)，而第二測量齒輪則實施次數(shù)不同的(η-l或n+1)次完整旋轉(zhuǎn)。兩個傳感器掃描這兩個測量齒輪的旋轉(zhuǎn)位置，并且相應(yīng)地產(chǎn)生輸出信號，由它們的相位差中可求得絕對的位置信號。
[0004]在這些旋轉(zhuǎn)角度傳感器中，測量精確度還取決于制齒的精度。通過跟軸間距有關(guān)的制造公差和安裝公差，并且通過磨損，齒輪可能發(fā)生不應(yīng)有的運動，在通常的意義中也可稱為滑移，從而引起測量錯誤。在旋轉(zhuǎn)方向折回時，該錯誤以滯后錯誤的形式表現(xiàn)出來。在齒輪和齒桿中的另一錯誤來源在于齒部和齒槽的形狀缺少一致性，并且還在于齒部分布的不均勻性，這甚至會在齒部無間隙嚙合時引起線性錯誤。非圓的齒輪也是這種情況，其后果是，在特定的旋轉(zhuǎn)位置范圍中存在著間隙，但在其它旋轉(zhuǎn)位置范圍中不存在間隙。在此需注意，在大多數(shù)測量應(yīng)用情況中使用塑料齒輪。
[0005]為了解決該問題，DE 199 62 241 Al建議，將測量齒輪通過彈簧彈性地朝軸的齒輪繃緊。
[0006]DE 199 37 120 C2描述了一種轉(zhuǎn)向角測量裝置，其具有圍繞著車輛的轉(zhuǎn)向柱呈螺旋狀設(shè)置的盤形彈簧，它的一個端部設(shè)置在轉(zhuǎn)向柱上并且它的另一個端部位置固定地設(shè)置，其中在該盤形彈簧上設(shè)置有用來測量盤形彈簧的延伸和/或彎曲的測量元件。從盤形彈簧的測得的延伸和/或彎曲中確定轉(zhuǎn)向角。
[0007]DE 198 356 886 Al描述了一種具有盤形彈簧的轉(zhuǎn)向角傳感器,它同樣固定在轉(zhuǎn)向軸和殼體上。傳感器探測到盤形彈簧的電感的變化，該電感變化是由繞組數(shù)量的變化引起的。盤形彈簧是由彈性材料構(gòu)成的彈性的扁平的帶子，它通常也稱為鐘表彈簧。
[0008]DE 42 33 393 Al建議，設(shè)置彈簧膜片，它固定在殼體上并且固定在沿著該軸可移動的移動螺母上。伸展測量帶探測該彈簧膜片的變形。
[0009]DE 198 95 106 Cl示出了一種旋轉(zhuǎn)位置傳感器，其具有可旋轉(zhuǎn)的軸和圍繞著該軸的固定的定子。在該軸和該定子之間的空隙中設(shè)置有兩個依次相連的、具有反向纏繞方向的盤形彈簧，在它們的連接區(qū)域中設(shè)置有包覆電極，它們與固定電極一起作用在定子上形成電容器。在該軸旋轉(zhuǎn)時，這兩個電極改變它們的相對位置并且導致了電容器的電容變化，該電容變化是軸相對于定子的旋轉(zhuǎn)的尺度。
[0010]對于轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)角度來說，現(xiàn)代的機動車電子需要高精度的旋轉(zhuǎn)角度信號。因此，需要良好的線性、無滯后、高分辨率和高測量速度。無磨損和長的使用壽命同樣也是理所當然的標準，如低的零件成本。
[0011]為了滿足這些標準，上述具有測量齒輪的傳感器非常繁雜且昂貴。借助彈簧工作的上述傳感器不能帶來所需的測量精度，尤其不能帶來所需的分辨率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是，如下改進前述類型的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，即它能滿足上述標準并且尤其能提供高精度的、具有良好分辨率的輸出信號。
[0013]此目的通過在專利權(quán)利要求1中說明的特征得以實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中得出本發(fā)明的有利的構(gòu)造方案和改進方案。
[0014]本發(fā)明的基本理念是，使用兩個傳感器，其中第一傳感器直接測量軸的移位，而第二傳感器測量物件的移位，該物件通過兩個彈簧組與該軸耦合并且與位置固定的不可扭轉(zhuǎn)的物體耦合。
[0015]第一傳感器掃描第一編碼盤，其精確地借助軸旋轉(zhuǎn)并且在η次旋轉(zhuǎn)時提供具有周期η的周期性角度信號。該信號非常精確且具有高的分辨率，因此可稱為“精密信號"。但不可看到的是，該軸位于這些可能的完整旋轉(zhuǎn)中的哪次內(nèi)。
[0016]第二傳感器掃描第二編碼盤，其通過兩個彈簧組支承并且只在縮小的范圍內(nèi)跟隨著軸的旋轉(zhuǎn)。第二編碼盤在η次旋轉(zhuǎn)的整個測量范圍內(nèi)以比第一編碼盤更小的角度扭轉(zhuǎn)。
[0017]如果該軸旋轉(zhuǎn)超過360°并且尤其轉(zhuǎn)過多個完整旋轉(zhuǎn)，則在第一實施例中第二編碼盤以少于360°的角度旋轉(zhuǎn)。第二編碼盤的角度移位在此也相對較小，并且例如只是幾度或幾毫米。因此，第二編碼盤的由所屬的傳感器掃描的區(qū)域?qū)嶋H上實施了(幾乎)線性運動。這兩個彈簧或彈簧組的力通常由第二傳感器測量，所述彈簧或彈簧組確定了與之耦合的物件的位置。因此，該物件可以是環(huán)狀的編碼盤，而且還可以是其它與這兩個彈簧或彈簧組相連的物體。因此，可應(yīng)用非磁性的傳感器(例如伸展測量傳感器)作為傳感器。
[0018]在實施例中，第二編碼盤一方面通過多個彈簧與位置固定的殼體相連，另一方面通過至少一個螺旋狀纏繞的盤形彈簧與該軸相連。該盤形彈簧這樣設(shè)計，即它能夠承受次數(shù)為η的軸的完整旋轉(zhuǎn)。在此，它沿圓周方向在第二編碼盤上產(chǎn)生力，該力與設(shè)置在編碼盤和殼體之間的彈簧的力是反向的。從屬于第二編碼盤的傳感器產(chǎn)生了分辨率差的“粗略信號”，但從該信號中足以推導出該軸位于這些可能的η次完整旋轉(zhuǎn)中的哪次內(nèi)。從這兩個信號(即粗略信號和精密信號)中能夠為軸在完整旋轉(zhuǎn)范圍中的旋轉(zhuǎn)位置算出高度精確的輸出信號。
[0019]在本發(fā)明的第二實施例中，互換這些彈簧組。第二編碼盤因此通過多個彈簧與該軸直接相連，并且通過至少一個盤形彈簧與該殼體相連。第一所述的彈簧具有明顯小于盤形彈簧的伸展和彎曲能力。因此，第二編碼盤基本上跟隨著該軸的旋轉(zhuǎn)位置，但由于盤形彈簧對旋轉(zhuǎn)角度的作用尾隨在該軸的后面，因此第二傳感器的輸出信號具有與第一傳感器的輸出信號不同的周期性。通過適當?shù)卦O(shè)計這兩個彈簧組，例如可使第二傳感器的輸出信號具有n+1個周期，而第一傳感器的輸出信號具有η個周期。該數(shù)值η > I并且在機動車中通常在2和4之間，其中η不必是整數(shù)的，例如也可以是2.5或3.5。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的改進方案，在這兩個實施例中分別設(shè)置有兩個在軸向方向上在該軸附近并排放置的盤形彈簧，它們相互偏置180°。因此平衡了在盤形彈簧拉緊時出現(xiàn)的徑向力，否則該徑向力可能使第二編碼盤相對于軸的中間軸線徑向地推移。當然，兩個盤形彈簧在彈簧特性曲線方面設(shè)計得相同。
[0021]優(yōu)選地使這兩個編碼盤磁化，并且所屬的傳感器是構(gòu)造已知的磁性傳感器。當然也可應(yīng)用其它類型的編碼盤和傳感器，例如具有相應(yīng)傳感器的光學編碼、電容編碼或歐姆編碼。
[0022]因為機動車中的旋轉(zhuǎn)角度傳感器會遭受顫動和振動，因此本發(fā)明的改進方案規(guī)定，第二編碼盤支承或引導到一個或多個減震器中。這種減震器以尤其簡單的方式由引導器構(gòu)成，該引導器以小的間隙包圍著第二編碼盤的軸向端部。在軸向或徑向振動時該編碼盤接觸該引導器，這一方面限制了振動并且還通過在接觸時出現(xiàn)的摩擦實現(xiàn)了減振。
[0023]如果應(yīng)用磁化的盤作為編碼盤，則本發(fā)明的改進方案規(guī)定了屏蔽盤或隔壁，它們將這兩個編碼盤的磁場相互屏蔽，因此一個編碼盤的磁場不會影響另一個編碼盤的傳感器。優(yōu)選地，這些彈簧是由彈簧帶狀材料構(gòu)成的彈簧，其折棚狀地形成彈簧組，這些彈簧因此在縱向方向和折彎方向上是彈簧彈性的，相反在軸向方向上基本是硬直的，以便使第二編碼盤不可移動地保持在軸向方向上。這些彈簧也稱為之字形彈簧，因為它們具有之字形走向。優(yōu)選地，以等距離的間距偏置地應(yīng)用這些彈簧中的至少三個或四個。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的改進方案，為了減少旋轉(zhuǎn)角度傳感器的構(gòu)造尺寸，這兩個彈簧組設(shè)置在環(huán)狀的第二編碼盤的內(nèi)部，其中根據(jù)實施例這樣來選擇彈簧組的固定，即盤形彈簧或者其它彈簧(例如之字形彈簧)與該軸相連，而兩個彈簧組的其它端部與第二編碼盤相連。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面借助實施例并且參照附圖詳細地闡述了本發(fā)明。其中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的示意性縱向剖視圖；
圖2示出了沿著圖1的線A-A的剖視圖；
圖3示出了圖1和圖2的實施例的兩個傳感器的輸出信號的圖表；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的縱向剖視圖；
圖5示出了沿著圖4的線B-B的剖視圖；
圖6示出了圖4和圖5的實施例的傳感器的輸出信號的圖表；
圖7a-圖7c示出了彈簧組中的應(yīng)用在本發(fā)明中的彈簧的俯視圖；
圖8示出了圖1的實施例的變形，其具有位于第二編碼盤內(nèi)的彈簧組；以及圖9示出了本發(fā)明的另一實施例。

【具體實施方式】
[0026]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的示意性剖視圖。該旋轉(zhuǎn)角度傳感器安放在位置固定的殼體I中，軸2插過該殼體，該軸的旋轉(zhuǎn)角度α應(yīng)該相對于殼體I進行測量，并且大約是超過360°的角度范圍且尤其超過兩個完整旋轉(zhuǎn)。第一編碼盤3抗扭地設(shè)置在該軸2上。編碼盤3例如是磁化的盤，它的旋轉(zhuǎn)位置由第一傳感器4掃描，其中在此實施例中第一傳感器4是磁性傳感器，它產(chǎn)生電子輸出信號U1，該輸出信號相當于完整旋轉(zhuǎn)之內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度α?？煽吹剑撦敵鲂盘柺侵钢芷谛缘男盘?，它只在360°的周期內(nèi)斷定角度α，但不能確定該軸2位于η * 360°的測量范圍的可能的周期中的哪次內(nèi)。
[0027]為了確定該軸2位于哪個完整旋轉(zhuǎn)或周期中，設(shè)置有第二編碼盤5，它同樣可磁化并且作為環(huán)設(shè)置在軸2的周圍。與殼體I相連的第二傳感器6掃描第二編碼盤5的旋轉(zhuǎn)位置，并且產(chǎn)生輸出信號U2。
[0028]第二編碼盤5通過多個彈簧7與殼體I相連，因此第二編碼盤5彈性地相對于殼體I支承著。這些彈簧7以等距離的間距環(huán)繞地設(shè)置在第二編碼盤5的周圍，其中在實踐中設(shè)置有至少三個、尤其四個這種彈簧7。這些彈簧7優(yōu)選的是折棚狀的彈簧，它在與該軸的軸向方向平行的方向上是剛性的，僅在該軸的徑向方向以及圓周方向上是彈性的。因此，第二編碼盤5在該軸2的軸向方向上是基本上不可移動的。
[0029]此外，第二編碼盤通過兩個盤形彈簧8和9與軸2相連。這些盤形彈簧8和9是螺旋狀地纏繞在平面中的彈簧，其也稱為“鐘表彈簧”。這些彈簧的尺寸是這樣設(shè)定的，即該軸2能夠轉(zhuǎn)動η * 360°的完整旋轉(zhuǎn)范圍，其中η>1。根據(jù)該軸2的旋轉(zhuǎn)位置，這兩個彈簧8、9拉緊或松開，并且因此在圓周方向或旋轉(zhuǎn)方向上將力施加到第二編碼盤5上。根據(jù)彈簧
7、8和9的尺寸，第二編碼盤5相對于殼體I扭轉(zhuǎn)。但在軸2的η * 360°的完整旋轉(zhuǎn)范圍中，第二編碼盤5的扭轉(zhuǎn)少于360°。第二傳感器6探測第二編碼盤5的旋轉(zhuǎn)位置，該第二傳感器6的輸出信號U2則相當于變量α，其中α可大于360°。
[0030]那么從該信號U2中可容易地確定，該軸2位于哪個完整旋轉(zhuǎn)之內(nèi)。因此，該信號U2可稱為粗略信號，而信號Ul具有明顯更高的分辨率并且因此可稱為精密信號。在機動車的轉(zhuǎn)向角傳感器中，該粗略信號對于通常要求的測量精度來說是不夠精確的。
[0031 ] 原則上這兩個盤形彈簧8和9中的一個是足夠的，但會出現(xiàn)的問題是，在盤形彈簧拉緊時也會在箭頭11和12的方向上出現(xiàn)徑向力，第二編碼盤5通過該徑向力可能會從中間位置中徑向地推移出來。出于此原因，設(shè)置有兩個盡量接近的、并排放置的盤形彈簧8和9，它們相互扭轉(zhuǎn)180°地固定在軸2和第二編碼盤5上。在盤形彈簧8和盤形彈簧9拉緊時產(chǎn)生的徑向力(箭頭11和12)則是反向的且大小相同，并且因此得以平衡。如果這兩個盤形彈簧8和9鄰接得足夠緊密，則與彈簧7的起反作用的力相比，還留下的傾斜力矩是可忽略不計的。
[0032]盡管彈簧7是折棚狀的，但通過第二編碼盤5的彈性支承也不能避免在顫動或振動時(如同在機動車中出現(xiàn)的一樣)第二編碼盤5也在軸向方向和徑向方向上運動,這可能會歪曲第二傳感器6的測量結(jié)果。為了避免這一點，第二編碼盤5額外地在減震器13中引導，該減震器自身固定在殼體I上。該減震器13分別在其軸向端部上以小的間隙包圍著該環(huán)狀的第二編碼盤5。那么，第二編碼盤5在振動時接觸該減震器13，并且通過機械摩擦阻止更強烈的運動。一旦該接觸結(jié)束，則第二編碼盤5通過彈簧7、8和9再次被帶到正確的旋轉(zhuǎn)位置中。
[0033]在此應(yīng)注意，這兩個編碼盤3和5也能以不同于磁化的方式編碼。因此尤其是光學的標記也是可能的，其中這兩個傳感器4和6則是相應(yīng)的光學傳感器。通常還可能的是，編碼盤在其外圓周上借助歐姆電阻來涂敷，并且應(yīng)用滑觸頭作為傳感器4和6。
[0034]圖2示出了沿著圖1的線A-A的剖視圖，即示出了這兩個盤形彈簧8和9的俯視圖。在此明顯地看到，這兩個盤形彈簧8和9相互以180°的角度扭轉(zhuǎn)。盤形彈簧8和9的兩個內(nèi)部端部15和17的投影位于線21上，其穿過該軸2的中點。此外，盤形彈簧8和9的兩個外部端部14和16的投影位于線21’上，其當然只有在軸2和編碼盤5之間進行相對旋轉(zhuǎn)運動時才與所示的線21 —致。
[0035]在圖2中，盤形彈簧8的各端部14和15 (—方面)以及盤形彈簧的端部16和17(另一方面)這樣設(shè)置，即該軸2位于它們之間。當然還可能的是，這兩個盤形彈簧8和9的端部是這樣固定的，即它們分別位于該軸的相同側(cè)面上。在這兩種情況下，徑向力根據(jù)圖1的箭頭11和12得以平衡，而彈簧8和9相互扭轉(zhuǎn)180°。
[0036]在應(yīng)用磁化的編碼盤3和4時,額外地在兩個編碼盤3和5之間設(shè)置分隔盤18,以便確保這兩個編碼盤3和5的磁場不會相互影響。該由磁性材料構(gòu)成的分隔盤18抗扭地與軸2相連。
[0037]圖3示出了這兩個傳感器4和6在四個完整旋轉(zhuǎn)的測量范圍內(nèi)(S卩4 * 360°，也就是1440° )的輸出信號Ul和U2。設(shè)置在殼體I內(nèi)部或外部的評估電路19接收這兩個輸出信號Ul和U2，并且例如通過由比較儀監(jiān)控的閾值SI至S4算出η的整數(shù)值，如同通過在用于U2的圖表上所示的數(shù)值nl、n2、n3和η4。測得的角度則相當于數(shù)值η * 360° +Ul。因此，以這種方式獲得了用于角度α的高精度旋轉(zhuǎn)位置信號。
[0038]圖4和圖5示出了本發(fā)明的第二實施例，其中盤形彈簧8和9以及折棚狀的彈簧7的布局構(gòu)造得不同。該折棚狀的彈簧7借助于一端部抗扭地連接到軸2上，并且借助于另一端部與第二編碼盤5相連。這兩個盤形彈簧8和9分別借助于一端部固定在第二編碼盤5上，并且借助于其另一端部固定在殼體I上。在圖4和圖5的實施例中，殼體I具有套筒狀的部段20，它以小的間距包圍著軸2。這些盤形彈簧8和9以及彈簧7在最大程度上相互平行，并因此位于編碼盤5和軸2之間的范圍內(nèi)。此外，其它元件(例如第一編碼盤3、第一傳感器4、分隔盤18和減震元件13)以相同的方式設(shè)置，如同圖1和圖2的實施例。這兩個盤形彈簧8和9分別以180°的角度相互扭轉(zhuǎn)地設(shè)置。
[0039]在此布局中，第二編碼盤5在最大程度上隨同軸2旋轉(zhuǎn)，因為彈簧7只具有相對小的擴展或彎曲范圍。即使該軸2轉(zhuǎn)動了多個完整旋轉(zhuǎn)，第二編碼盤5因此執(zhí)行了多個完整的旋轉(zhuǎn)。當然，盤形彈簧8和9在軸2旋轉(zhuǎn)時拉緊，并因此產(chǎn)生在圓周方向上生效的力，該力抵抗彈簧7的同步力，因此第二編碼盤5在其旋轉(zhuǎn)時尾隨軸2。該尾隨角度在此是軸2的旋轉(zhuǎn)角度α的函數(shù)，并且在常見的盤形彈簧中線性地取決于該軸的旋轉(zhuǎn)角度α。根據(jù)彈簧
7、8和9的設(shè)計，產(chǎn)生了圖6所示的曲線作為第二傳感器6的輸出信號，該曲線具有與第一傳感器4的輸出信號Ul不同的周期性。以已知的方式(例如在DE 100 48 911 Cl和DE 19849 554 Cl中描述的那樣)并且通過形成輸出信號Ul和U2的差異來求得該旋轉(zhuǎn)角度。只要傳感器4和6提供正弦狀和余弦狀輸出信號，則同樣以已知的方式來計算該角度，例如在DE195 39 134 C2 或 DE 197 47 753 CUDE 199 62 241 AUDE 195 39 134 AUDE 198 49 554 Cl 中描述的那樣。在此充分地參照這些文獻的內(nèi)容，并且它們的公開內(nèi)容包含在本申請中。
[0040]圖6示出了 Ul減去U2的差。在差異形成時產(chǎn)生負值的情況下，以已知的方式進行修正，以便為角度α獲得連續(xù)的線性的角度信號。
[0041]圖7在俯視圖中示出了用于彈簧7的不同變形方案。該彈簧由扁平的彈簧帶鋼折彎成之字形。在圖7a中該折彎是半圓形的，而在圖7b和圖7c中只在折彎部位上存在著半徑，在它們之間還存在著直線的部段。重要的是，彈簧7既可相對于其縱軸線折彎，也可相對于其縱軸線改變它的長度。此外還有利的是，彈簧7相對于軸2的軸向方向盡量硬直，因此第二編碼盤的軸向位置是穩(wěn)定的。
[0042]原則上還可應(yīng)用其它彈簧，例如螺旋彈簧、板簧、盤形彈簧或鐘表彈簧，其中這些彈簧必須比其它彈簧組的盤形彈簧更硬直，即具有更硬直的特征曲線。如果這些彈簧在軸的軸向方向上是易彎曲的，則由該減震元件13負責第二編碼盤的支承。
[0043]在此還需注意，在該實施例中示出的殼體I通常來說是位置固定的物體，例如是車輛的車身部件并且不必是旋轉(zhuǎn)角度傳感器的組成部分。當然還優(yōu)選的是，它是旋轉(zhuǎn)角度傳感器的結(jié)構(gòu)性部件，它相對于軸來說是抗扭的并且因此也可以是傳感器的殼體。
[0044]為了在圖1和圖2的實施例中使第二編碼盤5達到更高的旋轉(zhuǎn)角度，該彈簧7也可構(gòu)成為一個或多個螺旋狀的盤形彈簧。只需確保的是，這個/這些彈簧應(yīng)該這樣設(shè)計，即在軸2的n* 360°的完整旋轉(zhuǎn)范圍中，第二編碼盤5的扭轉(zhuǎn)少于360°。通常，該變形方案也可在圖4和圖5的實施例中應(yīng)用。如果這些盤形彈簧也在軸2的軸向方向上是易彎曲的，則必須注意第二編碼盤5的軸向支承。
[0045]圖8的實施例與圖4的實施例的不同之處在于，這兩個彈簧組一方面與彈簧7互換，另一方面與彈簧8、9互換，因此達到了圖1的實施例的功能，也就是說，第二編碼盤5通過彈簧7與殼體相連并且與殼體的套筒狀的部段20相連，該部段緊密地包圍著該軸2。因此，第二編碼盤5只執(zhí)行非常受限的旋轉(zhuǎn)運動，如同在實施例1中所示的一樣。
[0046]結(jié)果，圖8的實施例與圖1的實施例的不同之處在于，彈簧7位于第二編碼盤5的內(nèi)部，并且存在著殼體I的套筒狀的部段20。
[0047]還應(yīng)注意，理論上可行的是，在圖4的實施例中盤形彈簧8和9位于第二編碼盤5的外側(cè)上，并且其另一端固定在殼體I上。
[0048]圖9示出了本發(fā)明的另一實施例的示意性俯視圖，其中只存在著保持在盤形彈簧8和另一彈簧7之間的物件5，來代替上述實施例的第二編碼盤5。盤形彈簧8的端部與軸2相連。彈簧7的端部與位置固定的物體I相連，該物體相對于軸2是不可移動的并且通常不必是旋轉(zhuǎn)角度傳感器的組成部分，而例如也可以是車輛的車身部件。當然它還可指旋轉(zhuǎn)角度傳感器的殼體。物件5可以是短的磁鐵,它配備有第二傳感器6,該傳感器自身又位置固定地固定著。因此，該傳感器6探測到了物件5的相對位置，該物件根據(jù)彈簧7和8的配置和設(shè)計不必像上述實施例中一樣在圍繞著軸2的環(huán)形軌道上運動。既使該物件5自身不在環(huán)形軌道上運動，但物件5的空間位置仍然取決于彈簧7和8的相互拉緊，并且還取決于軸2的旋轉(zhuǎn)角度。盡管如此，從物件5的空間位置中可確定，該軸位于這些可能的η次旋轉(zhuǎn)中的哪次內(nèi)。
[0049]旋轉(zhuǎn)位置傳感器的其它必要部件(例如第一編碼盤3和所屬的第一傳感器4)在圖9的視圖中未示出，在圖1至圖8中有相應(yīng)的圖示。但從圖9中可尤其明顯地看到，第二傳感器6探測到了物件5的位置，但不一定探測到旋轉(zhuǎn)角度位置。
【權(quán)利要求】
1.一種用來測量軸(2)的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其具有兩個傳感器(4、6)，其中第一傳感器(4)測量軸(2)的旋轉(zhuǎn)位置，而第二傳感器(6)測量物件(5)的位置，其中該物件(5)通過至少一個第一彈簧(7 ;8、9)與該軸(2)耦合，并且通過至少一個第二彈簧(8、9 ；7)與相對于軸(2)不可扭轉(zhuǎn)的物體(1)耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，第一彈簧組具有第一彈簧(8、9)中的多個，并且第二彈簧組具有第二彈簧(7)中的多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器,其特征在于,第一傳感器掃描抗扭地與該軸(2 )相連的第一編碼盤(3 )并且產(chǎn)生輸出信號(Ul),該輸出信號直接對應(yīng)于該軸的旋轉(zhuǎn)角度(α )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，該物件(5)是第二編碼盤并且第二傳感器(6)產(chǎn)生第二輸出信號(U2),該輸出信號對應(yīng)于物件(5)的旋轉(zhuǎn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，至少一個彈簧組具有螺旋狀的盤形彈簧(8、9)，其這樣設(shè)定尺寸和設(shè)計，以遮蓋軸(2)的整個旋轉(zhuǎn)范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，該物件(5)通過兩個相同的、平行的且相互鄰近設(shè)置的盤形彈簧(8、9)與該軸(2)或物體(1)相連，所述盤形彈簧設(shè)置成相互扭轉(zhuǎn)180°。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，彈簧組中的一個具有多個呈之字形折彎的彈簧帶，并且至少三個這種彈簧(7)以等距離的間距相互環(huán)繞地分布在該軸(2)的周圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，這個/這些盤形彈簧(8、9)固定在軸(2)以及第二編碼盤(5)上，并且另一彈簧組的彈簧(7)固定在第二編碼盤(5)和殼體(1)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，這個/這些盤形彈簧(8、9)固定在殼體(1)以及第二編碼盤(5)上，并且另一彈簧組的彈簧(7)固定在軸(2)和第二編碼盤(5)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，兩個彈簧組的彈簧(7 ;8，9)設(shè)置在第二編碼盤(5)的內(nèi)部。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，第二編碼盤(5)在該軸的軸向方向和徑向方向上引導到減震器(13)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求4至11中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，使兩個編碼盤(3、5)磁化,并且所屬的傳感器(4、6)是磁性傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，在兩個沿軸向方向相互偏置的編碼盤(3、5)之間設(shè)置有分隔盤(18)，該分隔盤使這兩個編碼盤(3、5)的磁場相互屏蔽。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，該物體(1)是旋轉(zhuǎn)角度傳感器的結(jié)構(gòu)性部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，該物體(1)是與旋轉(zhuǎn)角度傳感器相鄰的部件的一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，該物體(1)是不可扭轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器的某個部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的旋 轉(zhuǎn)角度傳感器，其特征在于，該物體(1)是旋轉(zhuǎn)角度傳感器的殼體。
【文檔編號】G01D5/14GK104053589SQ201280055077
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】瓦勒利·克利蒙科, 約翰·雅斯托夫 申請人:柏恩氏股份有限公司