用于機(jī)動(dòng)車輛的傳感器裝置、機(jī)動(dòng)車輛、和用于制造傳感器裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)測量變量進(jìn)行測量的傳感器裝置，所述變量特別是扭矩，表征機(jī)動(dòng)車輛的軸部分的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，特別是機(jī)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向車軸。傳感器裝置包括保持器和磁性定子部分，所述保持器可連接至機(jī)動(dòng)車輛的軸部分，所述磁性定子部分布置在保持器上，且構(gòu)造用于將磁通量從磁體朝向磁性傳感器進(jìn)行輸送，以及具有環(huán)形徑向基部元件，其通過其軸向前側(cè)軸向地支撐在保持器上。傳感器裝置還包括固定元件，借助所述固定元件，定子部分從其相反于前側(cè)的軸向后側(cè)至少沿縱向方向固定至保持器。本發(fā)明還涉及一種具有這樣的傳感器裝置的機(jī)動(dòng)車輛和用于制造這樣的傳感器裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在該情況下，感興趣的方面特別地包括扭矩傳感器裝置，其構(gòu)造為檢測施加至機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向軸的扭矩。這樣的扭矩傳感器裝置在現(xiàn)有技術(shù)中已存在，且可用在例如電轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。這樣的傳感器裝置例如從文獻(xiàn)US 2004/0194560 Al和公開文件DE 102 40 049Al中已知。扭矩傳感器裝置裝配到轉(zhuǎn)向車軸的兩個(gè)軸部分或部分軸，所述兩個(gè)軸部分或部分軸沿軸向方向彼此相對(duì)，且經(jīng)由扭桿連接至彼此。磁體，例如，環(huán)狀磁體，布置在第一軸部分上，而具有磁定子的保持器裝配至另一軸部分，所述磁性定子沿徑向方向經(jīng)由小氣隙對(duì)著永磁體。磁體的磁通量經(jīng)由定子朝向第一和第二通量導(dǎo)體輸送，所述通量導(dǎo)體隨后將磁通量排放至磁性傳感器，例如霍爾效應(yīng)傳感器，所述定子通常包括兩個(gè)分立且相同的定子部分。磁性傳感器位于兩個(gè)通量導(dǎo)體之間。這樣的扭矩傳感器裝置還從DE 10 2007 043502 Al中已知。
[0003]兩個(gè)定子部分固定至保持器且以旋轉(zhuǎn)緊固方式裝配。兩個(gè)定子部分通常具有環(huán)形平面基部元件，所述基部元件是徑向的或沿徑向方向延伸，且徑向向外指向，多個(gè)齒元件從所述基部元件沿軸向方向突出，所述齒元件布置為沿周邊方向分布。那些齒元件因此沿軸向方向指向。盡管齒元件用于接收來自永磁體的沿徑向方向的磁通量，但環(huán)形徑向基部元件用于將磁通量軸向地排放至通量導(dǎo)體，且由此排放至磁性傳感器。具有包括兩個(gè)定子部分的定子的保持器緊固地裝配至轉(zhuǎn)向車軸的第一軸部分，且永磁體裝配至轉(zhuǎn)向車軸的第二軸部分，該第二軸部分經(jīng)由扭桿連接至第一軸部分。施加至軸的扭矩則使扭桿輕微扭轉(zhuǎn)，且因此引起定子和永磁體之間的小的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
[0004]在文獻(xiàn)WO 2009/035266 A2中，多個(gè)通孔形式的凹部形成在磁性定子部分中。保持器的對(duì)應(yīng)的螺柱或螺栓則被接收在那些凹部中，以將磁性定子部分固定至保持器。
[0005]將定子部分固定至保持器的另一方法，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，將定子部分設(shè)置為從其軸向后側(cè)借助附加的固定元件而固定至保持器，通過將該固定元件連結(jié)至保持器進(jìn)行。定子部分裝配至保持器，且通過其軸向前側(cè)支撐在保持器的止擋元件上。從定子部分的軸向后側(cè)，環(huán)形式的固定元件則裝配在保持器上并通過激光焊接至保持器。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)激光焊接工藝在技術(shù)方面要求非常高且非常復(fù)雜。這是因?yàn)樾枰嘿F的激光焊接系統(tǒng)。此外，環(huán)形固定元件的直徑必須非常精確地適于保持器的外直徑，使得環(huán)形固定元件通過沿徑向方向的簡單的壓配合動(dòng)作裝配至保持器。在該情況下，固定元件通常裝配在保持器的螺柱上，所述螺柱設(shè)置為沿周邊方向分布。特別地，激光焊接操作的過程控制非常復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目標(biāo)是一種解決方案，關(guān)于在介紹中所提及類型的傳感器裝置中，如何能夠使磁性定子部分至保持器的簡單且可靠的固定可行。
[0007]該目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明通過分別具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的傳感器裝置、機(jī)動(dòng)車輛和方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利構(gòu)造在從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中示出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置構(gòu)造用于測量變量，所述變量表征機(jī)動(dòng)車輛的軸部分的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，特別是轉(zhuǎn)向車軸的軸部分的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。該測量變量優(yōu)選地是扭矩。傳感器裝置具有可連接至軸部分的保持器。傳感器裝置還具有磁性定子部分，所述定子部分構(gòu)造用于將磁通量從磁體朝向磁性傳感器輸送(特別是經(jīng)由通量導(dǎo)體)，且所述定子部分具有環(huán)形徑向基部元件，所述基部元件通過其軸向前側(cè)支撐在保持器上。傳感器裝置進(jìn)一步還包括固定元件，借助所述固定元件，定子部分從其相反于前側(cè)的軸向后側(cè)至少沿縱向方向固定至保持器。定子部分可特別地由軟磁性材料制造。保持器具有至少一個(gè)焊接肋，經(jīng)由所述焊接肋，保持器通過摩擦焊接連接或連結(jié)至固定元件。
[0009]因而，根據(jù)本發(fā)明提出將保持器構(gòu)造為具有焊接肋或延伸構(gòu)件，經(jīng)由所述焊接肋或延伸構(gòu)件，焊接連接可通過摩擦焊接相對(duì)于固定元件制成。因而，由于焊接肋，摩擦焊接，特別是超聲焊接，是可行的，且顯著地比激光焊接對(duì)焊接過程要求更低。因而，由于摩擦焊接，保持器相對(duì)于固定元件的連接過程總體被簡化，且因而，簡化了磁性定子部分相對(duì)于保持器的固定過程。摩擦焊接可首先以比激光焊接顯著廉價(jià)的方式引入，因?yàn)樗枰南到y(tǒng)比激光焊接系統(tǒng)更加劃算。此外，摩擦焊接還提供以下優(yōu)勢:所使用的超聲波發(fā)生器(sonotrode)，例如在超聲焊接中所使用的，不與磁性定子部分接觸，且因而定子部分的變形理論上不可能。另一優(yōu)勢涉及焊接過程的魯棒性，因?yàn)槟Σ梁附酉到y(tǒng)，諸如特別是超聲焊接系統(tǒng)，可以力/路徑受控方式被直接控制。此外，在摩擦焊接期間，力均勻地施加至定子部分，使得不會(huì)產(chǎn)生定子部分的變形。借助摩擦焊接的固定還是沒有游隙的。此外，固定元件(如果其以環(huán)形方式構(gòu)造)的直徑容差不重要。
[0010]保持器可通過超聲焊接經(jīng)由所述至少一個(gè)焊接肋連接至所述固定元件。尤其是，固定元件優(yōu)選地由熱塑性塑料材料形成。將保持器連結(jié)至固定元件所需的熱量在超聲焊接期間通過高頻機(jī)械振蕩獲得，所述高頻機(jī)械振蕩借助相應(yīng)發(fā)生器、超聲轉(zhuǎn)換器和所謂的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生，并被傳遞至連結(jié)的對(duì)應(yīng)元件。超聲波發(fā)生器可以特別魯棒的方式被構(gòu)造為圓柱形形式。通過借助超聲焊接將保持器連結(jié)至固定元件，本發(fā)明的優(yōu)勢被完全呈現(xiàn)。
[0011]焊接肋優(yōu)選地形成延伸構(gòu)件，所述延伸構(gòu)件是軸向的，或所述延伸構(gòu)件沿軸向方向指向，且保持器經(jīng)由所述延伸構(gòu)件軸向地連接至固定元件。借助摩擦焊接進(jìn)行的連結(jié)過程因而沿軸向方向?qū)嵤Ｔ谀Σ梁附悠陂g施加至固定元件的力因而在整個(gè)周邊上均勻地分布，使得能夠防止定子部分的變形。由于軸向連接，沿軸向方向進(jìn)一步確保了定子部分的特別緊固的布置。
[0012]發(fā)現(xiàn)有利的是固定元件鄰接于定子部分的基部元件的后側(cè)。因而，定子部分的基部元件，一方面，鄰接于保持器，另一方面，軸向地鄰接于固定元件，且因而以特別抗滑的方式保持在保持器上。焊接過程優(yōu)選地沿軸向方向?qū)嵤?，直至固定元件與磁性定子部分的基部元件的后側(cè)鄰接。
[0013]固定元件優(yōu)選地以環(huán)形方式構(gòu)造，特別是以完全周邊方式延伸的環(huán)形方式。固定元件可還關(guān)于保持器同心地布置。因而，固定力在定子部分的整個(gè)周邊上分布，一方面，定子部分的特別有效的固定動(dòng)作關(guān)于保持器被確保，另一方面，機(jī)械應(yīng)力以及(適當(dāng)時(shí))定子部分的變形也被防止。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，保持器具有多個(gè)焊接肋，所述焊接肋布置為沿周邊方向分布或所述焊接肋布置為彼此間有間距，且所述焊接肋沿軸向方向指向，且保持器經(jīng)由所述焊接肋通過摩擦焊接連接至固定元件。因而，焊接連接設(shè)置在沿周邊的各位置處，這增加了固定動(dòng)作的穩(wěn)定性。這種布置為沿周邊方向(特別是以等距方式)分布的多個(gè)焊接肋還在制造方面具有以下優(yōu)勢:所有焊接位置被同時(shí)連