專利名稱：用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種扭矩傳感裝置，特別涉及一種用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的 柱形光纖扭矩傳感裝置。
背景技術(shù)：
為提高機(jī)動車駕駛的舒適性和安全性，現(xiàn)有的大部分機(jī)動車輛上在與方向盤連接 的轉(zhuǎn)向管柱上安置有助力轉(zhuǎn)向裝置。常見的助力轉(zhuǎn)向裝置有液壓助力轉(zhuǎn)向裝置、電液助力 轉(zhuǎn)向裝置、電動助力轉(zhuǎn)向裝置(簡稱EPS)。電動助力轉(zhuǎn)向裝置因具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、 維護(hù)保養(yǎng)方便且易于控制等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的機(jī)動車輛中。EPS是一種直接由電機(jī)提供輔助扭矩的動量轉(zhuǎn)向裝置。EPS的種類很多，但其基 本原理是相同的扭矩傳感裝置與轉(zhuǎn)向管柱連接在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)向管柱在方向盤轉(zhuǎn)動下隨之 轉(zhuǎn)動，在扭轉(zhuǎn)力矩作用下，扭矩傳感裝置中的扭桿兩端產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動位移應(yīng)變，扭矩傳感裝 置將給應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電信號傳給車輛的電子控制單元(簡稱ECU)，ECU根據(jù)車速傳感裝置和 扭矩傳感裝置提供的信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和助力電流大小，從而完成實時助力轉(zhuǎn)向輔 助。并且可以根據(jù)車輛速度不同提供不同的輔助助力，使車輛在低速時轉(zhuǎn)彎靈活方便，高速 時穩(wěn)定行駛。EPS主要由扭矩傳感裝置、車速傳感裝置、助力電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元 ECU構(gòu)成。一般EPS助力的大小只與車速相關(guān)，俗稱車速感應(yīng)型。但隨著EPS的發(fā)展，助力 特性在與車速相關(guān)的同時還與方向盤轉(zhuǎn)向角度相關(guān)，從而進(jìn)一步提高了助力性能，提高了 轉(zhuǎn)向的舒適性病改善了回正性。方向盤轉(zhuǎn)向角度傳感裝置也成為EPS的組成部分。扭矩傳感裝置的功能是檢測車輛駕駛?cè)藛T作用在方向盤上的力矩大小和方向，并 將這些信息傳遞給控制單元E⑶以便控制其他部件。扭矩傳感裝置主要有接觸式和非接 觸式兩種。接觸式主要是電位計型扭矩傳感裝置，其優(yōu)點是成本低、安裝使用方便，缺點是 易受溫度變化影響、容易磨損、使用壽命短容易受到電磁干擾，并在個別極端情況下由于傳 感裝置內(nèi)水的進(jìn)入而喪失監(jiān)測功能，如汽車被積水浸沒；非接觸式扭矩傳感裝置主要有電 磁感應(yīng)式、光電式以及超聲波式扭矩傳感裝置，其優(yōu)點是非接觸、沒有磨損、精度較高、壽命 長，缺點是安裝精度要求高、成本高，容易受到電磁干擾以及防水功能較差。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用 方式靈活、靈敏度高、壽命長，并且可以抗電磁干擾并具有較好的防水防塵性能，滿足機(jī)動 車的實際使用要求。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的 柱形光纖扭矩傳感裝置，其特征在于包括殼體、輸入軸、輸出軸和扭桿，所述輸入軸、輸出 軸和扭桿設(shè)置在殼體內(nèi)部，所述殼體與輸入軸和輸出軸活動連接，所述輸入軸的下端安裝在扭桿的上端，所述輸出軸的上端安裝在扭桿的下端，所述殼體內(nèi)還設(shè)置有能使輸入軸、輸 出軸和扭桿發(fā)生轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向裝置，在所述扭桿的外側(cè)壁或內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有曲線型縫隙，所 述曲線型縫隙內(nèi)部相對兩側(cè)設(shè)置有多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒，每一組A側(cè)變形齒 均包括一個A側(cè)變形齒或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒，每一組B側(cè)變形齒均包括一個B側(cè) 變形齒或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒，多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒之間呈交錯布設(shè) 且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒 對應(yīng)布設(shè)在信號光纖兩側(cè)，信號光纖通過一端固定在輸入軸或輸出軸上的傳輸光纖一連接 至測試單元，測試單元后接控制單元E⑶。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，所述轉(zhuǎn)向裝置包括 轉(zhuǎn)向管柱一和轉(zhuǎn)向管柱二，所述轉(zhuǎn)向管柱一安裝在輸入軸的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱二安裝輸 出軸的下端。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，殼體與輸入軸和輸 出軸分別通過軸承一連接，殼體內(nèi)的傳輸光纖一與殼體外的傳輸光纖一通過殼體上的固定 點二連接，殼體內(nèi)的傳輸光纖一與信號光纖通過固定點一連接，固定點一和固定點二之間 的傳輸光纖一以變動狀態(tài)的纏繞在輸入軸和輸出軸表面上，所以固定點一和固定點二之間 的傳輸光纖一的長度大于輸入軸或輸出軸徑向周長的一倍以上。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，所述傳輸光纖一套 裝有保護(hù)用彈簧絲。上述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，所述曲線型縫隙內(nèi)填充 有阻水油膏。上述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向 管柱三和轉(zhuǎn)向管柱四，所述轉(zhuǎn)向管柱三安裝在輸入軸的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱四通過軸承二 安裝在位于殼體外側(cè)的外殼內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向管柱四上設(shè)置有齒輪二，所述輸出軸上安裝有齒 輪一，所述齒輪一和齒輪二相嚙合。上述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，在曲線型縫隙中信號光 纖的一端安裝有光反射裝置，所述光反射裝置固定在輸入軸表面，信號光纖的另一端與傳 輸光纖一連接，傳輸光纖一通過輸出軸的中孔與固定于輸出軸端面的光纖滑環(huán)上的固定體 部分的光纖接口連接，光纖滑環(huán)旋轉(zhuǎn)體部分的光纖接口連接傳輸光纖二，傳輸光纖二通過 固定點三和1X2光分路器連接至測試單元。上述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，所述轉(zhuǎn)向管柱四上安裝 有用于獲取轉(zhuǎn)向角度的轉(zhuǎn)向角度傳感裝置。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、操作方法方便且使用方式靈活、靈敏度 尚；2、本實用新型因使用光纖彎曲傳感技術(shù)，使本裝置具有抗電磁干擾、靈敏度高、電 絕緣性好、安全可靠、耐腐蝕、防水、防塵等諸多優(yōu)點；3、本實用新型由于可以采用的光源-光功率法測試，從而可以大幅度降低測試單 元的成本，從而使本裝置的整體成本大幅度降低，使本裝置具有廣闊的使用范圍。綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，并具有成本低、安全可靠、防水防塵等優(yōu)點，使本實用新型的裝置具有良 好的使用前景。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型實施例1中扭桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型實施例1中扭桿A-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求1.用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，其特征在于包括殼體(10)、輸入軸(11)、輸出軸(13)和扭桿(12)，所述輸入軸(11)、輸出軸(13)和扭桿(12) 設(shè)置在殼體(10)內(nèi)部，所述殼體(10)與輸入軸(11)和輸出軸(1 活動連接，所述輸入軸(11)的下端安裝在扭桿(1 的上端，所述輸出軸(1 的上端安裝在扭桿(1 的下端，所 述殼體(10)內(nèi)還設(shè)置有能使輸入軸(11)、輸出軸(1 和扭桿(1 發(fā)生轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向裝置， 在所述扭桿(1 的外側(cè)壁或內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有曲線型縫隙G)，所述曲線型縫隙內(nèi)部相 對兩側(cè)設(shè)置有多組A側(cè)變形齒(4-1)和多組B側(cè)變形齒G-2)，每一組A側(cè)變形齒(4-1)均 包括一個A側(cè)變形齒G-1)或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒G-1)，每一組B側(cè)變形齒(4-2) 均包括一個B側(cè)變形齒(4- 或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒G-2)，多組A側(cè)變形齒(4-1) 和多組B側(cè)變形齒(4- 之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖(33) 穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4- 對應(yīng)布設(shè)在信號光纖(3 兩側(cè)， 信號光纖(3 通過一端固定在輸入軸(11)或輸出軸(1 上的傳輸光纖一(1)連接至測 試單元(5)，測試單元( 后接控制單元ECU (7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，其特 征在于所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱一(1 和轉(zhuǎn)向管柱二(34)，所述轉(zhuǎn)向管柱一(15)安 裝在輸入軸(11)的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱二(34)安裝輸出軸(1 的下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，其特 征在于殼體(10)與輸入軸(11)和輸出軸(13)分別通過軸承一(16)連接，殼體(10)內(nèi) 的傳輸光纖一(1)與殼體(10)外的傳輸光纖一(1)通過殼體(10)上的固定點二(18)連 接，殼體(10)內(nèi)的傳輸光纖一(1)與信號光纖(33)通過固定點一(17)連接，固定點一(17) 和固定點二(18)之間的傳輸光纖一(1)以變動狀態(tài)的纏繞在輸入軸(11)和輸出軸(13)表 面上，所以固定點一(17)和固定點二(18)之間的傳輸光纖一(1)的長度大于輸入軸(11) 或輸出軸(13)徑向周長的一倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，其特 征在于所述傳輸光纖一(1)套裝有保護(hù)用彈簧絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，其特征在 于所述曲線型縫隙內(nèi)填充有阻水油膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，其特征在 于所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱三(3 和轉(zhuǎn)向管柱四(36)，所述轉(zhuǎn)向管柱三(3 安裝在 輸入軸(U)的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱四(36)通過軸承二 04)安裝在位于殼體(10)外側(cè)的 外殼(37)內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向管柱四(36)上設(shè)置有齒輪二(22)，所述輸出軸(1 上安裝有齒輪 一(21)，所述齒輪一 和齒輪二 0 相嚙合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，其特征在 于在曲線型縫隙中信號光纖(33)的一端安裝有光反射裝置(20)，所述光反射裝置 (20)固定在輸入軸(11)表面，信號光纖(3 的另一端與傳輸光纖一(1)連接，傳輸光纖 一 (1)通過輸出軸(1)的中孔與固定于輸出軸(13)端面的光纖滑環(huán)05)上的固定體部分 的光纖接口連接，光纖滑環(huán)0 旋轉(zhuǎn)體部分的光纖接口連接傳輸光纖二(38)，傳輸光纖二 (38)通過固定點三(23)和1X2光分路器(23)連接至測試單元(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于機(jī)動車助力系統(tǒng)中的柱形光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)向管柱四(36)上安裝有用于獲取轉(zhuǎn)向角度的轉(zhuǎn)向角度傳感裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的柱形光纖扭矩傳感裝置，包括殼體、輸入軸、輸出軸和扭桿，殼體與輸入軸和輸出軸活動連接，輸入軸的下端安裝在扭桿的上端，輸出軸的上端安裝在扭桿的下端，殼體內(nèi)還設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置，扭桿上設(shè)置曲線型縫隙，曲線型縫隙內(nèi)部相對兩側(cè)設(shè)置多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒，多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成信號光纖穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對應(yīng)布設(shè)在信號光纖兩側(cè)，信號光纖通過一端固定在輸入軸或輸出軸上的傳輸光纖一連接至測試單元，測試單元后接控制單元ECU。本實用新型能夠抗電磁干擾并具有較好的防水防塵性能，滿足機(jī)動車的實際使用要求。
文檔編號G01L3/04GK201903418SQ201020622999
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司