一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器，包括同轴旋转的主动齿轮组件；与主动齿轮组件啮合的从动齿轮组件，从动齿轮组件由主动齿轮组件驱动旋转；设置在主动齿轮组件之间的测量电路；以及设置在从动齿轮组件上的被测元件，被测元件经由从动齿轮组件带动旋转，测量电路测量被测元件的旋转角度，根据旋转角度计算扭矩与角度位置。本发明专利技术同时计算扭矩和角度位置，测量范围大、精度高，结构紧凑、装配简单。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器，包括同轴旋转的主动齿轮组件；与主动齿轮组件啮合的从动齿轮组件，从动齿轮组件由主动齿轮组件驱动旋转；设置在主动齿轮组件之间的测量电路；以及设置在从动齿轮组件上的被测元件，被测元件经由从动齿轮组件带动旋转，测量电路测量被测元件的旋转角度，根据旋转角度计算扭矩与角度位置。本专利技术同时计算扭矩和角度位置，测量范围大、精度高，结构紧凑、装配简单。【专利说明】一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器
本专利技术属于汽车电动助力转向系统(EPS)技术，尤其一种利用磁敏角度芯片测量角度差同时测量方向盘操纵扭矩大小和方向盘角度位置的非接触复合式扭矩和角度位置传感器。
技术介绍
公知地，汽车电动助力转向系统EPS —般由转向助力电机控制器ECU、扭矩传感器、带离合器的直流电机、减速装置涡轮蜗杆、机械转向装置(包括方向盘输入输出轴、转向扭杆、转向管柱、转向传动轴、齿轮、齿条等)五部分组成。控制器ECU通过扭矩传感器检测到的扭杆形变信号决策助力大小，发出电流指令控制助力转向电机的动作。首先，驾驶员转动方向盘，给方向盘施加了一定的操纵力矩，转向扭杆发生形变，扭矩传感器检测该形变量。同时，车速传感器(位于ABS系统)测出车辆当前行驶速度，电机也把电流信号和电机转角(位置)输入到ECU。然后，ECU根据内部控制策略计算出实施转向助力时所需的理想目标助力力矩，转化为电流指令发给电机；最后，电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械转向装置上，与驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆轻便转向。严格来讲，绝大部分高档EPS系统和部分中档EPS系统除了上述助力控制功能外，同时还要具有减小方向盘抖动的阻尼控制功能和将方向盘带到零位的主动回正控制功能，E⑶实现这两个功能需要采集准确的方向盘角度位置信息。EPS系统同时实现三个控制功能就必须设置方向盘角度位置传感器。驾驶员施加操纵力矩时，方向盘即转动一定(一圈或多圈)角度，方向盘角度位置传感器检测这个角度位置转换为电信号输给控制器ECU，根据该信号代表的方向盘角度位置以及控制器计算的零位偏差，ECU控制助力电机产生相应的阻尼，通过助力电机将方向盘带回零位。现有的扭矩传感器要同时检测操纵力矩和方向盘角度位置，是接触(电位计)复合式扭矩和角度位置传感器，安装于转向管柱。扭矩和角度位置信息由多个组合电刷分别在两个PCB板上的厚膜电阻图案上滑动得到，电刷滑动小范围角度即可输出线性的扭矩电压信号，直接输给ECU采样使用；电刷滑过多圈厚膜电阻以及计圈数电阻即可输出每圈电压信号和计圈数电压信号，然后由ECU采样计算方向盘角度位置。这种接触电位计式传感器的缺点是易损坏、寿命短，不但产生很高的售后更换成本，而且严重影响EPS系统性能。现有另一类常用扭矩传感器仅仅能检测操纵力矩，是非接触(电磁耦合)扭矩传感器，包括基于电磁感应线圈原理和磁敏效应原理。传感器的漏磁环镶套在铁磁性齿条或永磁铁外面，两者相对运动，暴露的铁磁条或永磁铁面积发生变化引起线圈的电感或磁敏传感器探测到的磁通量变化，直接输出成比例的电压信号。但是，在有限的转向管柱空间，这类扭矩传感器的结构设计已经很复杂，要增加角度位置测量功能成为非接触(电磁耦合)复合式扭矩和角度位置传感器，势必再增加结构复杂性，而且管柱空间完全不允许，这是一个比较难解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中接触电位计式传感器损耗快维护成本高，扭矩传感器结构复杂，且扭矩及角度位置测量单一性等缺陷，提出了一种能够同时测量方向盘操纵扭矩及方向盘角度位置的非接触复合式扭矩和角度位置传感器一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器，包括:同轴旋转的主动齿轮组件；与所述主动齿轮组件啮合的从动齿轮组件,所述从动齿轮组件由所述主动齿轮组件驱动旋转；设置在所述主动齿轮组件之间的测量电路；以及设置在所述从动齿轮组件上的被测元件，所述被测元件经由所述从动齿轮组件带动旋转，所述测量电路测量所述被测元件的旋转角度，根据所述旋转角度计算扭矩与角度位置。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述主动齿轮组件包括第一主动齿轮与第二主动齿轮；所述第一主动齿轮与所述第二主动齿轮同轴设置。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述第一主动齿轮包括第一主体，所述第一主体的外缘设置有第一齿轮部，所述第一主体的轴心设有第一中空部，绕所述第一中空部设置向上凸起的第一中空柱体部；所述第一中空柱体部的内表面设置有向外延伸的第一转子；所述中空柱体部的顶部设有一对弧形槽；所述第二主动齿轮包括第二主体，所述第二主体的外缘设置有第二齿轮部，所述第二主体的的轴心设有第二中空部，绕所述第二中空部设置向上凸起的第二中空柱体部，所述第二中空柱体部的内表面设置有向外延伸的第二转子，所述第二主体上设有凸台，所述凸台与所述第一中空柱体部的顶部接触。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述第一主体与所述第二主体的相同，所述第一齿轮部与所述第二齿轮部的齿数相同。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述从动齿轮组件包括至少2个从动齿轮；所述从动齿轮包括从动齿轮部及与所述从动齿轮部固定的联动部；所述从动齿轮部与所述主动齿轮组件啮合，并随所述主动齿轮组件旋转；所述联动部中设有所述被测元件。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述从动齿轮组件包括3个从动齿轮:第一从动齿轮、第二从动齿轮与第三从动齿轮；所述第一从动齿轮与所述第二从动齿轮的齿轮数不同。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述测量电路包括电路主体、至少一个感测元件；所述感测元件设置在所述电路主体上；所述感测元件测量所述被测元件的旋转角度，通过所述电路主体计算所述扭矩与所述角度位置。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，所述感测元件正对于所述被测元件设置。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，进一步包括与所述测量电路连接的电极电路。本专利技术提出的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，进一步包括设置在所述主动齿轮组件与所述从动齿轮组件外的壳体。本专利技术的非接触复合式扭矩和角度位置传感器应用于汽车电动转向器中，巧妙设计了齿轮传动组，应用三颗磁敏角度芯片两两求差的方法能同时计算扭矩和角度位置，测量范围大、精度高，结构紧凑、装配简单。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术非接触复合式扭矩和角度位置传感器的内部结构图。图2是非接触复合式扭矩和角度位置传感器的示意图。图3是测量电路的示意图。图4是底座的示意图。图5是顶盖的示意图。图6是第一主动齿轮及其从动齿轮的示意图。图7是第二主动齿轮及其从动齿轮的不意图。图8是第一个从动齿轮的示意图。图9是第二个从动齿轮的示意图。图10是第二个从动齿轮的不意图。【具体实施方式】结合以下具体实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明。实施本专利技术的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。图1至图10显示的是应用于汽车电动助力转向系统EPS中的非接触复合式扭矩和角度位置传感器，其外层为壳体。参阅图4与图5，壳体包括相互配合的底座I与顶盖8，底座I与顶盖8构成中空的圆柱形壳体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触复合式扭矩和角度位置传感器，其特征在于，包括：同轴旋转的主动齿轮组件；与所述主动齿轮组件啮合的从动齿轮组件，所述从动齿轮组件由所述主动齿轮组件驱动旋转；设置在所述主动齿轮组件之间的测量电路；以及设置在所述从动齿轮组件上的被测元件，所述被测元件经由所述从动齿轮组件带动旋转，所述测量电路测量所述被测元件的旋转角度，根据所述旋转角度计算扭矩与角度位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘海林，赵振杰，王江涛，逄金鑫，唐光德，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：