[實用新型]一種非接觸型車用角度和扭矩傳感器總成

有效

• 申請號: 200820099469.5
• 申請日: 2008-07-16
• 公開（公告）號: CN201283892Y
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 朱文
• 申請（專利權）人: 重慶三祥汽車電控系統有限公司
• 主分類號: B62D6/10
• 分類號: B62D6/10;B62D15/02;G01B7/30;G01L3/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本實用新型涉及用于汽車動力轉向系統中的角度和扭矩傳感機構，具體涉及基于巨磁電阻GMR傳感器的非接觸型角度和扭矩測量的裝置。

背景技術

方向盤角度和扭矩傳感器是汽車EPS系統的重要組成部件之一。角度傳感器測定方向盤轉動時的轉角和中間位置之間的角度差。扭矩傳感器測定方向盤與轉向器輸出軸之間傳遞的扭矩。最后將角度值和扭矩值轉化為電信號，通過串口傳送給ECU。角度和扭矩值是控制轉向助力力矩大小和回正力矩大小的重要參數，因此這兩個輸出信號的正確與否將直接影響車輛的操縱安全，特別是高速行駛中的車輛。現有EPS系統中，角度傳感器的工作原理主要包括非接觸光柵式、電感式和接觸電位計式；扭矩傳感器的工作原理不僅僅包括非接觸式電感式、接觸式電位計式，還有采用金屬電阻應變片工作原理的等多種方式。接觸型傳感器(比如電位計式)雖然成本較低，但因存在磨損，壽命較短。非接觸角度和扭矩傳感器因不存在磨損，與前者相比，壽命更長、可靠性更高，現在已經廣泛用于轎車和輕型車中，是EPS傳感器的主流產品。

圖1為典型的非接觸式扭矩傳感器結構示意圖，圖中1是軸套，2是線圈，3是線軸套(磁性材料)，4是扭桿，5是輸入軸。其輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來，輸入軸上有花鍵，輸出軸上有鍵槽。當扭桿受方向盤的轉動力矩作用而產生扭轉時，輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對位置就改變了。花鍵和鍵槽的相對位移改變量等于扭桿的扭轉量，使得花鍵上的磁感應強度改變；磁感應強度的變化，通過線圈轉化為電壓信號變化量；信號的高頻部分由檢測電路濾波，僅有扭矩信號部分被放大。如CN1306254C“用于車輛的扭矩傳感器”也是基于非接觸扭矩傳感器同樣原理和結構，但這種傳感器不僅僅存在結構復雜和制造成本較高的問題，而且只能檢測扭矩，不能檢測角度。

圖2為基于AMR效應的角度傳感器，該傳感器通過與方向盤連接的齒輪與兩個齒輪相嚙合。通過檢測齒輪的轉動角度來計算方向盤轉角。AMR傳感器的測量范圍僅為180°，經過特殊設計可滿足方向盤測量轉角的要求。AMR傳感器的磁電阻率數值小，但飽和場低，溫度系數小，穩定性好，耐惡劣環境能力強，制作工藝簡單，價格便宜，主要缺點是靈敏度較低，探測磁場的范圍較弱。圖中，11是齒輪，12測量齒輪，13是磁鐵，14是判斷電路，15是各向異性磁阻(AMR)集成電路。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種結構簡單、制造成本較低，而且靈敏度高、可靠性好的一種非接觸型車用角度和扭矩測量合為一體的EPS智能傳感器總成。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種非接觸型車用角度和扭矩傳感器總成，包括第一傳動軸套、第二傳動軸套和扭桿；其特征在于，第一傳動軸套和第二傳動軸套前段同軸間隙配合，其間由軸承支承；扭桿設于所述第一傳動軸套和第二傳動軸套同軸的空腔之中，扭桿的兩端分別與第一傳動軸套和第二傳動軸套固定連接；第一傳動軸套和第二傳動軸套的兩端分別與輸入軸和輸出軸耦合；

第一傳動軸套的中段外沿設有第一主動齒輪Z1，第二傳動軸套的前段外沿設有第二主動齒輪Z12；所述第一主動齒輪Z1與第二主動齒輪Z12相鄰，并且齒數和模數均相同；在第一主動齒輪Z1和第二主動齒輪Z12相鄰部位之間還設有圓環形電路板，電路板兩面板上分別設有巨磁電阻GMR傳感器；

所述第一主動齒輪Z1嚙合三個相同的第一從動齒輪Z2、Z2’、Z2”，第二主動齒輪Z12嚙合另外三個相同的第二從動齒輪Z3、Z3’、Z3”；第一從動齒輪Z2和第二從動齒輪Z3齒數不同；其中，任意一個第一從動齒輪Z2和任意一個第二從動齒輪Z3分別設有徑向極化的磁缸(6)，并分別與電路板上的巨磁電阻GMR傳感器相對應。

相比現有技術，本實用新型具有如下優點：

1、本實用新型采用巨磁電阻(GMR)傳感器，它除了具有AMR同樣的優良性能外，因磁電阻率更高，擴大了測量范圍，更適合EPS的角度和扭矩的測量。

2、本實用新型，采用上下兩層齒輪結構，可確保傳感器安裝定心準確無誤；具有整體結構簡單、制造成本較低的優點。

3、本實用新型根據安裝在變形扭桿兩頭的兩個齒數相同的主動齒輪Z1和Z12分別從動齒輪Z2和Z3(每種3個)轉動，并檢測到兩個不同齒數從動輪的轉角，經過單片機微處理器的計算而求得方向盤輸入的角度和扭矩。它具有構思巧妙，設計合理，檢測靈敏度高的特點。

附圖說明

圖1是典型的非接觸式扭矩傳感器結構圖；

圖2是典型的AMR角度傳感器的結構圖；

圖3是本實用新型的結構原理圖；