Eps用一體化轉向傳感器的制造方法
【專利摘要】EPS用一體化轉向傳感器，涉及一種轉向傳感器。本實用新型的目的是為了解決現有單獨傳感器疊加使用方式成本高，占用空間大，而且兩路信號相互獨立輸入控制系統，導致控制運算工程復雜的問題。本實用新型的轉向傳感器包括轉矩測量模塊和角度測量模塊，其中轉矩測量模塊采用的是霍爾式轉矩測量裝置，包括多級磁圈、雙層齒軛、集磁端以及霍爾芯片HAL815。轉角測量模塊使用的磁阻式角度測量裝置，包括徑向充磁永磁體以及霍爾芯片AS5147，并通過多級齒輪放大轉動角度從而實現絕對角度的多圈測量。兩個測量模塊間通過軟排線連接，在避免相互干擾的情況下實現信號的統一輸出。
【專利說明】
EPS用一體化轉向傳感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種汽車EPS用轉向傳感器，具體涉及一種磁阻式非接觸轉角轉矩一體化傳感器，在方向盤轉動過程中，用于測量方向盤內扭桿所受扭矩以及方向盤絕對轉角，屬于汽車轉向控制技術領域。
【背景技術】
[0002]汽車電動助力轉向系統(EPS)通過控制電機為汽車轉向提供助力從而提高駕駛員在轉向過程中的駕駛舒適度，而EPS系統中的轉向傳感器則為轉向控制系統提供扭矩及角度信號，控制電機提供轉向助力輔助轉向以及方向盤回正。隨著EPS性能需求的提高以及汽車底盤一體化技術的發展，要求EPS系統中同時配備轉矩和轉角信號傳感器。目前國內以單一傳感器為主，并以單獨傳感器疊加使用方式居多，這種使用方式不但成本高，占用空間大，而且兩路信號相互獨立輸入控制系統，導致控制運算工程復雜。目前僅少數國外汽車零部件公司所開發的扭矩角度一體化傳感器占據主要市場份額。因此設計開發一種適合汽車使用環境，體積小，成本低，性能可靠，集成度高的轉矩轉角一體式的轉向傳感器對進一步提高EPS使用性能，提高汽車控制系統一體化由重要意義。
【實用新型內容】
[0003]在下文中給出了關于本實用新型的簡要概述，以便提供關于本實用新型的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本實用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確定本實用新型的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本實用新型的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0004]鑒于此，根據本實用新型的一個方面，本實用新型旨在提出一種用于EPS的集成化程度高，結構簡單，內部無干擾的轉矩和轉角測量的一體化轉向傳感器，實現對EPS轉向系統的輸入扭矩和方向盤絕對轉角的測量，來解決單獨傳感器疊加使用方式成本高，占用空間大，而且兩路信號相互獨立輸入控制系統，導致控制運算工程復雜的問題。
[0005]本實用新型提出的EPS用一體化轉向傳感器，其具體結構為，多級磁圈連接在輸入軸上，雙層齒軛連接在輸出軸上，且雙層齒軛交錯布置，上齒軛齒片對應下齒軛空隙；上集磁端通過注塑固定在上蓋中，下集磁端通過注塑固定在下殼體中，霍爾芯片HAL815垂直焊接在第一電路板上，第一電路板固定安裝在PCB安裝支架上;PCB安裝支架通過定位孔與下殼體和上蓋固定;大齒輪通過鍵槽固定在多級磁圈上，第一小齒輪和第二小齒輪通過齒輪軸安裝在上殼體的定位槽中；第一小齒輪和第二小齒輪的中心位置均通過注塑工藝固定有徑向充磁永磁體，同時在第一小齒輪和第二小齒輪的下方布置第二電路板，第二電路板上布置有兩個霍爾芯片AS5147，兩個霍爾芯片AS5147分別與徑向充磁永磁體相對應;第一小齒輪、第二小齒輪和大齒輪三者相互嚙合;第一電路板和第二電路板通過軟排線連接。
[0006]所述上蓋，上殼體以及下殼體構成傳感器安裝殼體部分。傳感器安裝殼體部分固定安裝在EPS轉向管柱上，無相對運動。
[0007]所述上集磁端固定在上蓋中，下集磁端固定在下殼體中，通過定位安裝實現上下集磁端相對位置的固定。
[0008]進一步地:所述多級磁圈通過與之注塑在一起的薄壁襯套連接在輸入軸上，雙層齒軛通過與之注塑在一起的薄壁襯套連接在輸出軸上。
[0009]進一步地:所述第一電路板為轉矩處理電路板，第二電路板為角度處理電路板，兩者沿圓周直徑相對位置布置。兩者之間通過軟排線連接，在避免相互干擾的情況下，實現遠距離電信號及輸出信號的傳遞。
[0010]進一步地:所述PCB安裝支架所在平面和下殼體所在平面垂直。
[0011]進一步地:所述大齒輪的內壁上設置有至少兩個矩形凸起。矩形凸起通過與磁圈注塑體中的槽配合緊固安裝。
[0012]本實用新型所達到的效果為:
[0013]本實用新型的傳感器安裝在與汽車方向盤連接的輸入軸和與助力組件相連接的輸出軸之間，用于測量對方向盤進行轉向操作時在輸入軸與輸出軸間所產生的扭矩以及方向盤相對于車體所產生的轉動角度。轉向傳感器包括轉矩測量模塊和角度測量模塊，其中轉矩測量模塊采用的是霍爾式轉矩測量裝置，包括多級磁圈、雙層齒軛、集磁端以及霍爾芯片HAL815。轉角測量模塊使用的磁阻式角度測量裝置，包括徑向充磁永磁體以及霍爾芯片AS5147，并通過多級齒輪放大轉動角度從而實現絕對角度的多圈測量。兩個測量模塊間通過軟排線連接，在避免相互干擾的情況下實現信號的統一輸出。
【附圖說明】
[0014]圖1是轉向傳感器整體結構圖；
[0015]圖2是轉向傳感器總成爆炸圖；
[0016]圖3是上蓋及集磁端結構；
[0017]圖4是上殼體及齒輪布置圖。
【具體實施方式】
[0018]在下文中將結合附圖對本實用新型的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應該了解，在開發任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現開發人員的具體目標，例如，符合與系統及業務相關的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應該了解，雖然開發工作有可能是非常復雜和費時的，但對得益于本實用新型公開內容的本領域技術人員來說，這種開發工作僅僅是例行的任務。
[0019]在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節而模糊了本實用新型，在附圖中僅僅示出了與根據本實用新型的方案密切相關的裝置結構和/或處理步驟，而省略了與本實用新型關系不大的其他細節。
[0020]本實施方式的EPS用一體化轉向傳感器，包括傳感器安裝殼體部分、處理電路、轉矩測量模塊和角度測量模塊，其中轉矩測量模塊采用的是霍爾式轉矩測量裝置，包括多級磁圈、雙層齒軛、集磁端以及霍爾芯片HAL815。轉角測量模塊使用的磁阻式角度測量裝置，包括徑向充磁永磁體以及霍爾芯片AS5147，并通過多級齒輪放大轉動角度從而實現絕對角度的多圈測量。處理電路的第一電路板和第二電路板通過軟排線連接，實現兩個測量模塊間信號的統一輸出。
[0021]EPS用一體化轉向傳感器的具體結構為，所述多級磁圈4通過與之注塑在一起的薄壁襯套連接在輸入軸上，雙層齒軛2通過與之注塑在一起的薄壁襯套連接在輸出軸上，且雙層齒軛2交錯布置，上齒軛齒片對應下齒軛空隙；上集磁端12通過注塑固定在上蓋I中，下集磁端6通過注塑固定在下殼體7中，霍爾芯片HAL815垂直焊接在第一電路板上，第一電路板固定安裝在PCB安裝支架3上;PCB安裝支架3通過定位孔與下殼體7和上蓋I固定;大齒輪5通過鍵槽固定在多級磁圈4上，第一小齒輪8和第二小齒輪9通過齒輪軸安裝在上殼體10的定位槽中，并通過齒輪軸上的凸起實現與定位槽無障礙相對轉動及軸向無傳動定位;第一小齒輪8和第二小齒輪9的中心位置均通過注塑工藝固定有徑向充磁永磁體，同時在第一小齒輪8和第二小齒輪9的下方布置第二電路板，第二電路板上布置有角度處理電路及兩個霍爾芯片AS5147，兩個霍爾芯片AS5147分別與徑向充磁永磁體相對應;第一小齒輪8、第二小齒輪9和大齒輪5三者相互嚙合，通過多級傳動角度實現信號放大;第一電路板和第二電路板通過軟排線連接。
[0022]當方向盤轉動時，與輸入軸連接的多級磁圈4和與輸出軸連接的雙層齒軛2發生相對轉動，上集磁端12和下集磁端6所收集的磁場強度發生變化，并由霍爾芯片HAL815測量得出相對轉角，利用材料力學的計算方法可以計算得到轉矩大小。
[0023]當方向盤轉動時，多級磁圈4隨輸入軸轉動，同時與多級磁圈4相連接的大齒輪5隨之轉動，并帶動第一小齒輪8和第二小齒輪9轉動，安裝于小齒輪中的徑向充磁永磁體相對于第二電路板上的霍爾芯片AS5147發生轉動，測量出每個小齒輪的相對轉角，計算兩個小齒輪轉角的差值并與方向盤轉動角度形成對應關系。所述大齒輪齒數為44，第一小齒輪齒數為20，第二小齒輪的齒數為22，通過差值計算可以實現±900°范圍的絕對角度測量。
[0024]轉矩測量信號和轉角測量信號通過FPC軟排線連接，實現長距離的供電和信號傳輸。所得信號經過單片機處理通過線束傳輸到EPS控制器上，控制器以此為根據控制助力電機實現助力轉向以及方向盤主動回正。
[0025]雖然本實用新型所揭示的實施方式如上，但其內容只是為了便于理解本實用新型的技術方案而采用的實施方式，并非用于限定本實用新型。任何本實用新型所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭示的核心技術方案的前提下，可以在實施的形式和細節上做任何修改與變化，但本實用新型所限定的保護范圍，仍須以所附的權利要求書限定的范圍為準。
【主權項】
1.EPS用一體化轉向傳感器，其特征在于:多級磁圈(4)連接在輸入軸上，雙層齒軛(2)連接在輸出軸上，且雙層齒軛(2)交錯布置，上齒軛齒片對應下齒軛空隙；上集磁端(12)通過注塑固定在上蓋(I)中，下集磁端(6)通過注塑固定在下殼體(7)中，霍爾芯片HAL815垂直焊接在第一電路板上，第一電路板固定安裝在PCB安裝支架(3)上;PCB安裝支架(3)通過定位孔與下殼體(7)和上蓋(I)固定;大齒輪(5)通過鍵槽固定在多級磁圈(4)上，第一小齒輪(8)和第二小齒輪(9)通過齒輪軸安裝在上殼體(10)的定位槽中；第一小齒輪(8)和第二小齒輪(9)的中心位置均通過注塑工藝固定有徑向充磁永磁體，同時在第一小齒輪(8)和第二小齒輪(9)的下方布置第二電路板，第二電路板上布置有兩個霍爾芯片AS5147，兩個霍爾芯片AS5147分別與徑向充磁永磁體相對應;第一小齒輪(8)、第二小齒輪(9)和大齒輪(5)三者相互嚙合;第一電路板和第二電路板通過軟排線連接。2.根據權利要求1所述的EPS用一體化轉向傳感器，其特征在于:所述多級磁圈通過與之注塑在一起的薄壁襯套連接在輸入軸上，雙層齒軛通過與之注塑在一起的薄壁襯套連接在輸出軸上。3.根據權利要求1所述的EPS用一體化轉向傳感器，其特征在于:所述第一電路板為轉矩處理電路板，第二電路板為角度處理電路板。4.根據權利要求1所述的EPS用一體化轉向傳感器，其特征在于:所述PCB安裝支架(3)所在平面和下殼體(7)所在平面垂直。5.根據權利要求1所述的EPS用一體化轉向傳感器，其特征在于:所述大齒輪(5)的內壁上設置有至少兩個矩形凸起。
【文檔編號】G01B7/30GK205469271SQ201620323414
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】郭艷玲, 常子凡, 周希達
【申請人】東北林業大學