[發明專利]一種方向盤轉角傳感器

在審

• 申請號: 201410477567.8
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104236449A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 肖敏
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明涉及一種傳感器，具體涉及一種方向盤轉角傳感器。?

背景技術

方向盤角度傳感器一般安裝在轉向柱管的轉向軸上，轉動方向盤帶動轉向軸運動時，方向盤角度傳感器感測轉向軸轉動的方向以及轉動的角度。設置在車輛上的控制單元可根據方向盤傳感器感測的轉向軸轉動方向和轉動角度可控制車輛相關部件的運行。現有技術中，方向盤轉角傳感器多采用光電編碼原理。通常在編碼盤徑向上設置有多組碼道，并對應碼道設置有光耦元件，通過光耦元件對光的接受與否輸出相應的數字碼，從而獲取轉向軸的轉動方向和角度。但是，這種結構的方向盤轉角傳感器徑向尺寸較大，結構復雜，在轉向軸上安裝不方便，抗震動能力差，且該方向盤轉角傳感器的光耦元件測量的準確性極易受粉塵、油污等的影響。?

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點，本發明提供一種結構簡單，傳感器的徑向尺寸小，便于在轉向軸上的安裝，并且磁敏感元件不受粉塵的影響，具有較好的實用性和經濟性的方向盤轉角傳感器。

本發明的目的是這樣實現的：一種方向盤轉角傳感器，包括編碼盤、PCB板和在PCB板上設置的磁敏感元件，在所述的編碼盤的內圓周面上設有與轉向軸相配合的定位機構，所述的定位機構為編碼盤內圓周面上沿徑向設置的與轉向軸上的凹槽相適配的凸棱，在編碼盤內圓周面上沿徑向開設的與轉向軸上凸棱相適配的等間距分布的三條編碼盤凹槽，并沿編碼盤的軸向方向平行延伸，三條編碼盤凹槽與設置在轉向軸外圓周面上的三條凸棱接觸；在編碼盤的外圓周面上設有三組碼道，分別為第一碼道、第二碼道和第三組碼道，每一碼道包括交替分布扇區角度相等的N、S磁極；其中第二碼道的扇區角度為第一碼道的扇區角度的兩倍，第三碼道的扇區角度為第二碼道的扇區角度的兩倍，即第三碼道的一個N磁極對應第二碼道的一個N磁極和一個S磁極，第二碼道的一個N磁極對應第一碼道的一個N磁極和一個S磁極；

在PCB板上對應每一組碼道都設置有磁敏感元件，PCB板上設置有與三組碼道相對應的三個磁敏感元件，分別為第一磁敏感元件、第二磁敏感元件以及第三磁敏感元件。

三條編碼盤凹槽與凸棱之間為過盈配合。

所述的磁敏感元件為霍爾元件，磁阻元件或巨磁阻元件。

本發明提供的方向盤轉角傳感器，在編碼盤的外圓周上設置磁性碼道，并對應碼道設置有磁敏感元件，實現了對轉向軸轉動方向和轉動角度的感測，其結構簡單，減小了轉角傳感器的徑向尺寸，便于在轉向軸上的安裝，并且磁敏感元件不受粉塵的影響，具有較好的實用性和經濟性；凹槽和凸棱之間形成一定的過盈配合，從而確保了編碼盤1相對于轉向軸的徑向定位，并保證了編碼盤和轉向軸轉動的同軸性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的傳感器元件輸出示意圖。

其中，圖2的A、B、C分別代表脈沖A、脈沖B和脈沖C。

具體實施方式

本發明的結構如圖1所示：一種方向盤轉角傳感器，包括編碼盤1、PCB板2和在PCB板2上設置的磁敏感元件，在所述的編碼盤1的內圓周面上設有與轉向軸相配合的定位機構，所述的定位機構為編碼盤1內圓周面上沿徑向設置的與轉向軸上的凹槽相適配的凸棱，在編碼盤1內圓周面上沿徑向開設的與轉向軸上凸棱相適配的等間距分布的三條編碼盤凹槽14，并沿編碼盤1的軸向方向平行延伸，三條編碼盤凹槽14與設置在轉向軸外圓周面上的三條凸棱接觸；在編碼盤1的外圓周面上設有三組碼道，分別為第一碼道11、第二碼道12和第三組碼道13，每一碼道包括交替分布扇區角度相等的N、S磁極；其中第二碼道12的扇區角度為第一碼道11的扇區角度的兩倍，第三碼道13的扇區角度為第二碼道12的扇區角度的兩倍，即第三碼道13的一個N磁極對應第二碼道12的一個N磁極和一個S磁極，第二碼道12的一個N磁極對應第一碼道11的一個N磁極和一個S磁極；

在PCB板2上對應每一組碼道都設置有磁敏感元件，PCB板2上設置有與三組碼道相對應的三個磁敏感元件，分別為第一磁敏感元件21、第二磁敏感元件22以及第三磁敏感元件23。

三條編碼盤凹槽14與凸棱之間為過盈配合。

所述的磁敏感元件為霍爾元件，磁阻元件或巨磁阻元件。

本發明的工作原理如下：編碼盤1隨轉向軸轉動處在不同位置時，設置在編碼盤1上的各組碼道通過相應的兩個磁極，即各碼道上的N磁極和S磁極交替通過相應的磁敏感元件，磁敏感元件根據接收到的磁信號變換轉換出相應的電平信號，之后設置在PCB板上的電路板元件根據各磁敏感元件的電平信號形成脈沖輸出，根據脈沖輸出獲取轉向軸轉動的方向和角度。即當編碼盤1隨著轉向軸轉動時，設置在PCB板2上的各磁敏感元件同時產生脈沖輸出，第一磁敏感元件21生成脈沖A，第二磁敏感元件22生成脈沖B，第三磁敏感元件23生成脈沖C，PCB板2上的處理電路根據脈沖A、脈沖B和脈沖C感測轉向軸轉動方向和轉動角度。?