电动汽车方向盘位置传感器制造技术

本发明专利技术公开一种电动汽车方向盘位置传感器，属于电动汽车方向检测装置技术领域，包括：外齿小齿轮，位于位置传感器本体最内侧，外齿小齿轮套装在方向盘轴上，且可随方向盘轴同步转动；内齿大齿轮，位于外齿小齿轮的外侧，且与外齿小齿轮啮合转动联接；遮光板，联接于内齿大齿轮的外边缘且随内齿大齿轮转动；位置检测环，位于内齿大齿轮的外侧，位置检测环上左半环和右半环对称且均匀放置多个光电门，分别用于方向盘的左转位置和右转位置检测；光电门，可通过遮光板的遮挡产生相应的检测信号。能够为分布式驱动电动汽车动力管理系统提供方向盘位置信息，结构简单，算法简单，为分布式驱动电动汽车技术的研究和推广提供了一种有效的配套技术方案。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车方向盘位置传感器
本专利技术涉及一种电动汽车方向盘位置传感器，属于电动汽车方向检测装置

技术介绍
电动汽车未来的发展方向是将电动机直接装在驱动轮上，这种电动汽车叫分布式驱动电动汽车。分布式驱动电动汽车在转弯时需要采集方向盘位置信息，通过“整车动力分配管理系统”对内外侧车轮实施电子差速。用于检测方向盘位置信息的部件称方向盘位置传感器，也称方向盘转角位置传感器，现有的方向盘位置传感器分成接触式和非接触式两类。由于接触式转角位置传感器具有产生噪音以及耐久性较差的问题，所以目前优选的是非接触式转角位置传感器。由于汽车转向系统方向盘的转向最大转角一般在±540°，所以现有技术的转向系统的转角传感器一般采用转向柱连接的主动齿轮分别啮合两个不同齿数的从动齿轮的结构。转角位置传感器的输出信号主要是利用两个具有不同齿数的从动齿轮的转动周期信号的相位差计算方向盘的转向角度位置。这种转角位置传感器导致了较复杂的角度位置的计算公式，同时这种转角位置传感器的结构导致了安装和标定的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于用较简单的结构和最简单的算法提供一种电动汽车方向盘位置传感器，能够为分布式驱动电动汽车动力管理系统提供方向盘位置信息。本专利技术所述的电动汽车方向盘位置传感器，其特征在于：所述的位置传感器包括：外齿小齿轮，位于位置传感器最内侧，外齿小齿轮套装在方向盘轴上，且可随方向盘轴同步转动；内齿大齿轮，位于外齿小齿轮的外侧，且与外齿小齿轮啮合转动联接；内齿大齿轮的齿数是外齿小齿轮的三倍；遮光板，固定在内齿大齿轮的外边缘随内齿大齿轮同步转动；位置检测环，位于内齿大齿轮的外侧，用于放置光电门元件，位置检测环上左半环和右半环对称且均匀放置多个光电门，分别用于方向盘的左转位置和右转位置检测；光电门，放置在位置检测环上，可通过遮光板的遮挡产生相应的检测信号。外齿小齿轮套装在方何盘轴上，随方向盘同步转动；外齿小齿轮和内齿大齿轮紧密啮合且可灵活转动。传感器内的位置检测环实际是一块环形PCB线路板，固定在传感器外壳上，其左半环和右半环分别布置多个光电门，检测电路其它元件也焊接在上面。内齿大齿轮外圆半径稍小于位置检测环内圆半经，在内齿大齿轮的外边缘固定有遮光板，当外齿小齿轮随方向盘轴转动时，内齿大齿轮被带动，遮光板随内齿大齿轮同步旋转对光电门遮光，以此检测方向盘位置。所述的光电门，包括光电发射部分和光电接收部分，由一对光电发射和接收对管分别串电阻R1和R2构成。光电发射和接收对管分别装在一个槽型塑料架两侧，遮光板从槽中间穿过时遮光，光电门输出相应的位置信号。汽车电源启动后，光电门的发射管处常通电状态，遮光板不遮光前提下，接收管受光照射是低电阻状态，与接收管串联的R2上端(即光电门输出端)高电平输出，输出端信号状态为“1”；遮光板遮光时，接收管无光照射是高电阻状态，R2上端低电平输出，输出端信号状态为“0”。所述的位置检测环上，设有检测环初始位置，检测环初始位置处在遮光板1.5倍宽度范围内不设置光电门，电动汽车直行时方向盘对应位置为方向盘初始位置，遮光板开始运动的位置为遮光板初始位置，检测环初始位置与方向盘初始位置和遮光板初始位置正对；在电动汽车直行时，所有光电门不被遮光，各光电门输出信号均为“1”状态。所述的位置传感器本体还包括外壳，外齿小齿轮、内齿大齿轮、遮光板、光电检测元件和位置检测环均封装于外壳的内部，外壳上设有一方向盘轴套装孔，外壳的外部设有引线插座。外壳与车身固定，外壳内设置相关结构，支撑外齿小齿轮、内齿大齿轮紧密啮合且相对外壳各自可灵活转动，外壳内设置环形槽，内齿大齿轮装配在环形槽内可灵活转动，不发生位置偏移。所述的外壳的下方设有安装固定孔，外壳通过安装固定孔与电动汽车车身固定联接，方向盘轴套装孔的内侧设有外齿小齿轮轴套。所述的内齿大齿轮的齿数是外齿小齿轮齿数的三倍，方向盘右转时，遮光板右转最大转程为位置检测环的右半环；方向盘左转时，遮光板左转最大转程为位置检测环左半环。所述的遮光板在圆周方向的宽度是相邻两个光电门间距的1.5倍。方向盘右转全程中，左半环均不被遮光，所有光电门输出均为“1”，右半环始终有1个或2个光电门被遮光；方向盘左转全程中，右半环均不被遮光，所有光电门输出均为“1”，而左半环体始终有1个或2个光电门被遮光。本专利技术所述的电动汽车方向盘位置传感器，还配有两只译码器。所述的译码器包括第一译码器和第二译码器，分别连接位置检测环的左半环光电门输出和右半环光电门输出。译码器的作用有两个:一是检测环左半环和右半环各有19个光电门，左、右转信号都体现在19条线上，译码器将19条线上的编码信息译码后汇集到一根线上传输；二是检测环左半环和右半环光电门输出的原码均是“1”和“0”数字编码，译码器将其译成“模拟变化量”或“PWM信号”等中央控制器控制左、右侧电机差速所需的控制信号。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术所述的电动汽车方向盘位置传感器，用较简单结构、简单算法准确检测方向盘位置信息，为分布式驱动电动汽车技术的研究和推广提供了一种有效的配套技术方案。(1)工作可靠，稳定性好:初始信息源自光电门，所有光电门被密封在外壳中；同时，信息码处理过程全数字化；涉及的机械结构最简单，仅有一级齿轮变速。具有很强的抗干扰能力和较高的可靠性。(2)采用了左、右转向分别检测，左、右转信息分别输出，光电门输出的信息编码，与方向盘位置一一对应。左转时，检测环右转输出信息固定，左转输出信息随方向盘位置变化；右转时，检测环左转输出信息固定，右转输出信息随方向盘位置变化。因此，信息规律清晰，处理信息所用电路和算法非常简单，不需要经过复杂信息处理计算即可体现方向盘位置。对于电动汽车分布式驱动电子差速、自动驾驶等功能的实施应该是足够满足要求。附图说明图1为本专利技术实施例的内部结构示意图；图2为本专利技术实施例中光电门的布局图；图3为本专利技术实施例的外部结构示意图；图4为本专利技术实施例中安装后的效果图；图5为本专利技术实施例中光电门的结构示意图；图6为本专利技术实施例中光电门的电路图；图7为本专利技术在二轮驱动电动汽车上实施电子差速功能的应用举例图；图中：1、遮光板；2、光电门；3、方向盘轴；4、外齿小齿轮；5、内齿大齿轮；6、位置检测环；7、外壳；8、引线插座；9、安装固定孔；10、外齿小齿轮轴套；11、方向盘轴套装孔；12、方向盘；13、光电发射部分；14、槽型塑料架；15、光电接收部分；16、检测环初始位置；U1、槽型塑料架；R1、第一电阻；R2、第二电阻。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明：实施例1：如图1-6所示，本专利技术所述的电动汽车方向盘位置传感器，包括：外齿小齿轮4，位于位置传感器本体最内侧，外齿小齿轮4套装在方向盘轴3上，且可随方向盘轴3同步转动；内齿大齿轮5，位于外齿小齿轮4的外侧，且与外齿小齿轮4啮合转动联接；内齿大齿轮5的齿数是外齿小齿轮4的三倍；遮光板1，联接于内齿大齿轮5的外边缘且随内齿大齿轮5同步运动；位置检测环6，位于内齿大齿轮5的外侧，位置检测环6上左半环和右半环对称且均匀放置多个光电门2，分别用于方向盘12的左转位置和右转位置检测；光电门2，放置在位置检测环6上，可通过遮光板1的遮挡产生相应的检测信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车方向盘位置传感器，包括位置传感器本体，其特征在于：所述的位置传感器本体包括：外齿小齿轮(4)，位于位置传感器本体最内侧，外齿小齿轮(4)套装在方向盘轴(3)上，且可随方向盘轴(3)同步转动；内齿大齿轮(5)，位于外齿小齿轮(4)的外侧，且与外齿小齿轮(4)啮合转动联接；内齿大齿轮(5)的齿数是外齿小齿轮(4)的三倍；遮光板(1)，联接于内齿大齿轮(5)的外边缘且随内齿大齿轮(5)同步转动；位置检测环(6)，位于内齿大齿轮(5)的外侧，位置检测环(6)上左半环和右半环对称且均匀放置多个光电门(2)，分别用于方向盘(12)的左转位置和右转位置检测；光电门(2)，放置在位置检测环(6)上，可通过遮光板(1)的遮挡产生相应的检测信号。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车方向盘位置传感器，包括位置传感器本体，其特征在于：所述的位置传感器本体包括：外齿小齿轮(4)，位于位置传感器本体最内侧，外齿小齿轮(4)套装在方向盘轴(3)上，且可随方向盘轴(3)同步转动；内齿大齿轮(5)，位于外齿小齿轮(4)的外侧，且与外齿小齿轮(4)啮合转动联接；内齿大齿轮(5)的齿数是外齿小齿轮(4)的三倍；遮光板(1)，联接于内齿大齿轮(5)的外边缘且随内齿大齿轮(5)同步转动；位置检测环(6)，位于内齿大齿轮(5)的外侧，位置检测环(6)上左半环和右半环对称且均匀放置多个光电门(2)，分别用于方向盘(12)的左转位置和右转位置检测；光电门(2)，放置在位置检测环(6)上，可通过遮光板(1)的遮挡产生相应的检测信号。2.根据权利要求1所述的电动汽车方向盘位置传感器，其特征在于：所述的光电门(2)包括光电发射部分(13)和光电接收部分(15)，光电发射部分(13)和光电接收部分(15)由一对光电发射和接收对管分别串联第一电阻(R1)和第二电阻(R2)构成。3.根据权利要求2所述的电动汽车方向盘位置传感器，其特征在于：所述的光电发射和接收对管分别装在一个槽型塑料架(U1)两侧，遮光板(1)从槽中间穿过时遮光，光电门(2)输出相应的位置信号。4.根据权利要求1所述的电动汽车方向盘位置传感器，其特征在于：所述的位置检测环(6)上设有检测环初始位置(16)，检测环初始位置(16)在遮光板(1)的1.5倍宽度范围内不...

【专利技术属性】
技术研发人员：常传忠，
申请(专利权)人：济宁学院，
类型：发明
国别省市：山东,37