一種非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，包括同軸旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)齒輪組件；與主動(dòng)齒輪組件嚙合的從動(dòng)齒輪組件，從動(dòng)齒輪組件由主動(dòng)齒輪組件驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；設(shè)置在主動(dòng)齒輪組件之間的測(cè)量電路；以及設(shè)置在從動(dòng)齒輪組件上的被測(cè)元件，被測(cè)元件經(jīng)由從動(dòng)齒輪組件帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，測(cè)量電路測(cè)量被測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算扭矩與角度位置。本發(fā)明同時(shí)計(jì)算扭矩和角度位置，測(cè)量范圍大、精度高，結(jié)構(gòu)緊湊、裝配簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】一種非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)技術(shù)，尤其一種利用磁敏角度芯片測(cè)量角度差同時(shí)測(cè)量方向盤操縱扭矩大小和方向盤角度位置的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]公知地，汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS —般由轉(zhuǎn)向助力電機(jī)控制器ECU、扭矩傳感器、帶離合器的直流電機(jī)、減速裝置渦輪蝸桿、機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置(包括方向盤輸入輸出軸、轉(zhuǎn)向扭桿、轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、齒輪、齒條等)五部分組成?？刂破鱁CU通過(guò)扭矩傳感器檢測(cè)到的扭桿形變信號(hào)決策助力大小，發(fā)出電流指令控制助力轉(zhuǎn)向電機(jī)的動(dòng)作。首先，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，給方向盤施加了一定的操縱力矩，轉(zhuǎn)向扭桿發(fā)生形變，扭矩傳感器檢測(cè)該形變量。同時(shí)，車速傳感器(位于ABS系統(tǒng))測(cè)出車輛當(dāng)前行駛速度，電機(jī)也把電流信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)角(位置)輸入到ECU。然后，ECU根據(jù)內(nèi)部控制策略計(jì)算出實(shí)施轉(zhuǎn)向助力時(shí)所需的理想目標(biāo)助力力矩，轉(zhuǎn)化為電流指令發(fā)給電機(jī)；最后，電機(jī)產(chǎn)生的助力力矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)放大作用在機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置上，與駕駛員的操縱力矩一起克服轉(zhuǎn)向阻力矩，實(shí)現(xiàn)車輛輕便轉(zhuǎn)向。嚴(yán)格來(lái)講，絕大部分高檔EPS系統(tǒng)和部分中檔EPS系統(tǒng)除了上述助力控制功能外，同時(shí)還要具有減小方向盤抖動(dòng)的阻尼控制功能和將方向盤帶到零位的主動(dòng)回正控制功能，E⑶實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能需要采集準(zhǔn)確的方向盤角度位置信息。
[0003]EPS系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)控制功能就必須設(shè)置方向盤角度位置傳感器。駕駛員施加操縱力矩時(shí)，方向盤即轉(zhuǎn)動(dòng)一定(一圈或多圈)角度，方向盤角度位置傳感器檢測(cè)這個(gè)角度位置轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸給控制器ECU，根據(jù)該信號(hào)代表的方向盤角度位置以及控制器計(jì)算的零位偏差，ECU控制助力電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的阻尼，通過(guò)助力電機(jī)將方向盤帶回零位。現(xiàn)有的扭矩傳感器要同時(shí)檢測(cè)操縱力矩和方向盤角度位置，是接觸(電位計(jì))復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，安裝于轉(zhuǎn)向管柱。扭矩和角度位置信息由多個(gè)組合電刷分別在兩個(gè)PCB板上的厚膜電阻圖案上滑動(dòng)得到，電刷滑動(dòng)小范圍角度即可輸出線性的扭矩電壓信號(hào)，直接輸給ECU采樣使用；電刷滑過(guò)多圈厚膜電阻以及計(jì)圈數(shù)電阻即可輸出每圈電壓信號(hào)和計(jì)圈數(shù)電壓信號(hào)，然后由ECU采樣計(jì)算方向盤角度位置。這種接觸電位計(jì)式傳感器的缺點(diǎn)是易損壞、壽命短，不但產(chǎn)生很高的售后更換成本，而且嚴(yán)重影響EPS系統(tǒng)性能。
[0004]現(xiàn)有另一類常用扭矩傳感器僅僅能檢測(cè)操縱力矩，是非接觸(電磁耦合)扭矩傳感器，包括基于電磁感應(yīng)線圈原理和磁敏效應(yīng)原理。傳感器的漏磁環(huán)鑲套在鐵磁性齒條或永磁鐵外面，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，暴露的鐵磁條或永磁鐵面積發(fā)生變化引起線圈的電感或磁敏傳感器探測(cè)到的磁通量變化，直接輸出成比例的電壓信號(hào)。但是，在有限的轉(zhuǎn)向管柱空間，這類扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)很復(fù)雜，要增加角度位置測(cè)量功能成為非接觸(電磁耦合)復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，勢(shì)必再增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，而且管柱空間完全不允許，這是一個(gè)比較難解決的技術(shù)問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中接觸電位計(jì)式傳感器損耗快維護(hù)成本高，扭矩傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且扭矩及角度位置測(cè)量單一性等缺陷，提出了一種能夠同時(shí)測(cè)量方向盤操縱扭矩及方向盤角度位置的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器
[0006]一種非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，包括:同軸旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)齒輪組件；與所述主動(dòng)齒輪組件嚙合的從動(dòng)齒輪組件,所述從動(dòng)齒輪組件由所述主動(dòng)齒輪組件驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；設(shè)置在所述主動(dòng)齒輪組件之間的測(cè)量電路；以及設(shè)置在所述從動(dòng)齒輪組件上的被測(cè)元件，所述被測(cè)元件經(jīng)由所述從動(dòng)齒輪組件帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述測(cè)量電路測(cè)量所述被測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算扭矩與角度位置。
[0007]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述主動(dòng)齒輪組件包括第一主動(dòng)齒輪與第二主動(dòng)齒輪；所述第一主動(dòng)齒輪與所述第二主動(dòng)齒輪同軸設(shè)置。
[0008]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述第一主動(dòng)齒輪包括第一主體，所述第一主體的外緣設(shè)置有第一齒輪部，所述第一主體的軸心設(shè)有第一中空部，繞所述第一中空部設(shè)置向上凸起的第一中空柱體部；所述第一中空柱體部的內(nèi)表面設(shè)置有向外延伸的第一轉(zhuǎn)子；所述中空柱體部的頂部設(shè)有一對(duì)弧形槽；所述第二主動(dòng)齒輪包括第二主體，所述第二主體的外緣設(shè)置有第二齒輪部，所述第二主體的的軸心設(shè)有第二中空部，繞所述第二中空部設(shè)置向上凸起的第二中空柱體部，所述第二中空柱體部的內(nèi)表面設(shè)置有向外延伸的第二轉(zhuǎn)子，所述第二主體上設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述第一中空柱體部的頂部接觸。
[0009]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述第一主體與所述第二主體的相同，所述第一齒輪部與所述第二齒輪部的齒數(shù)相同。
[0010]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述從動(dòng)齒輪組件包括至少2個(gè)從動(dòng)齒輪；所述從動(dòng)齒輪包括從動(dòng)齒輪部及與所述從動(dòng)齒輪部固定的聯(lián)動(dòng)部；所述從動(dòng)齒輪部與所述主動(dòng)齒輪組件嚙合，并隨所述主動(dòng)齒輪組件旋轉(zhuǎn)；所述聯(lián)動(dòng)部中設(shè)有所述被測(cè)元件。
[0011]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述從動(dòng)齒輪組件包括3個(gè)從動(dòng)齒輪:第一從動(dòng)齒輪、第二從動(dòng)齒輪與第三從動(dòng)齒輪；所述第一從動(dòng)齒輪與所述第二從動(dòng)齒輪的齒輪數(shù)不同。
[0012]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述測(cè)量電路包括電路主體、至少一個(gè)感測(cè)元件；所述感測(cè)元件設(shè)置在所述電路主體上；所述感測(cè)元件測(cè)量所述被測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)所述電路主體計(jì)算所述扭矩與所述角度位置。
[0013]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，所述感測(cè)元件正對(duì)于所述被測(cè)元件設(shè)置。
[0014]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，進(jìn)一步包括與所述測(cè)量電路連接的電極電路。
[0015]本發(fā)明提出的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述主動(dòng)齒輪組件與所述從動(dòng)齒輪組件外的殼體。
[0016]本發(fā)明的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器應(yīng)用于汽車電動(dòng)轉(zhuǎn)向器中，巧妙設(shè)計(jì)了齒輪傳動(dòng)組，應(yīng)用三顆磁敏角度芯片兩兩求差的方法能同時(shí)計(jì)算扭矩和角度位置，測(cè)量范圍大、精度高，結(jié)構(gòu)緊湊、裝配簡(jiǎn)單。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器的示意圖。
[0019]圖3是測(cè)量電路的示意圖。
[0020]圖4是底座的示意圖。
[0021]圖5是頂蓋的示意圖。
[0022]圖6是第一主動(dòng)齒輪及其從動(dòng)齒輪的示意圖。
[0023]圖7是第二主動(dòng)齒輪及其從動(dòng)齒輪的不意圖。
[0024]圖8是第一個(gè)從動(dòng)齒輪的示意圖。
[0025]圖9是第二個(gè)從動(dòng)齒輪的示意圖。
[0026]圖10是第二個(gè)從動(dòng)齒輪的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0028]圖1至圖10顯示的是應(yīng)用于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS中的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其外層為殼體。參閱圖4與圖5，殼體包括相互配合的底座I與頂蓋8，底座I與頂蓋8構(gòu)成中空的圓柱形殼體，底座I與頂蓋8的中心是中空的，從而將本發(fā)明設(shè)置在EPS中。底座I與頂蓋8之間設(shè)置有主動(dòng)齒輪組件，與主動(dòng)齒輪組件嚙合的從動(dòng)齒輪組件。主動(dòng)齒輪組件與方向盤的轉(zhuǎn)向輸入軸和轉(zhuǎn)向輸出軸連接并同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪組件作無(wú)偏心旋轉(zhuǎn)。主動(dòng)齒輪組件中設(shè)置有測(cè)量電路5，從動(dòng)齒輪組件上設(shè)置有被測(cè)元件。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤引起從動(dòng)齒輪組件旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量電路5通過(guò)測(cè)量被測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角度，從而測(cè)量方向盤的扭矩及其角度位置。
[0029]具體如圖1所示，主動(dòng)齒輪組件包括第一主動(dòng)齒輪2與第二主動(dòng)齒輪6。第一主動(dòng)齒輪與第二主動(dòng)齒輪可同軸旋轉(zhuǎn)。
[0030]第一主動(dòng)齒輪2設(shè)置在底座I中。參閱圖6,第一主動(dòng)齒輪2包括盤形的第一主體，第一主體的外緣設(shè)置有第一齒輪部，第一齒輪部的齒數(shù)為135個(gè)。第一主體的軸心設(shè)有第一中空部，繞第一中空部設(shè)置向上凸起的第一中空柱體部22。
[0031]優(yōu)選地，底座I上設(shè)置有向上突起的定位件19，第一中空柱體部22嵌套在定位件19上，第一中空柱體部22的內(nèi)表面設(shè)置有向底座I延伸的第一轉(zhuǎn)子23 ;中空柱體部22的頂部設(shè)有一對(duì)弧形槽11a，lib。如圖2所示，第一轉(zhuǎn)子23包括至少6個(gè)軸向定位卡爪，第一轉(zhuǎn)子23的軸向定位卡爪扣入方向盤的轉(zhuǎn)向輸入軸中與其連接，從而使第一主動(dòng)齒輪2與轉(zhuǎn)向輸入軸同步旋轉(zhuǎn)。
[0032]第二主動(dòng)齒輪6設(shè)置在頂蓋中；參閱圖7，第二主動(dòng)齒輪6包括盤形的第二主體，其模數(shù)與第一主體相同。第二主體的外緣設(shè)置有第二齒輪部，第二齒輪部的齒數(shù)為135個(gè)。第二主體的的軸心設(shè)有第二中空部，繞第二中空部設(shè)置向上凸起的第二中空柱體部21。
[0033]優(yōu)選地，頂蓋8上設(shè)置有向上突起的定位孔20，第二中空柱體部21的內(nèi)表面設(shè)置有向頂蓋8的定位孔20中延伸的第二轉(zhuǎn)子24。如圖2所示，第二轉(zhuǎn)子24包括至少6個(gè)軸向定位卡爪，第二轉(zhuǎn)子24的軸向定位卡爪扣入方向盤的轉(zhuǎn)向輸出軸中與其連接，從而使第二主動(dòng)齒輪6與轉(zhuǎn)向輸出軸同步旋轉(zhuǎn)。在第二主體上與第一主動(dòng)齒輪2接觸的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)凸臺(tái)10a, IOb,凸臺(tái)IOa與凸臺(tái)IOb與第一中空柱體部的頂部接觸。當(dāng)凸臺(tái)IOa與凸臺(tái)IOb落入弧形槽11a，Ilb時(shí)，第一主動(dòng)齒輪2與第二主動(dòng)齒輪6同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0034]從動(dòng)齒輪組件包括至少2個(gè)從動(dòng)齒輪，2個(gè)從動(dòng)齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生絕對(duì)角度差或者相對(duì)角度差。本實(shí)施例中，從動(dòng)齒輪組件包括3個(gè)從動(dòng)齒輪:第一從動(dòng)齒輪3、第二從動(dòng)齒輪4與第三從動(dòng)齒輪7。參閱圖8，第一從動(dòng)齒輪3包括從動(dòng)齒輪部3b，及與從動(dòng)齒輪部3b連接的聯(lián)動(dòng)部3c。從動(dòng)齒輪部3b的軸心為中空的，該中空的軸心與設(shè)置在底座I上的定位柱3d匹配，從而第一從動(dòng)齒輪3固定在底座I上并可繞定位柱3d轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)齒輪部3b的齒數(shù)為16個(gè)。聯(lián)動(dòng)部3c中設(shè)置有被測(cè)元件3a。
[0035]類似地,參閱圖9,第二從動(dòng)齒輪4包括從動(dòng)齒輪部4b,及與從動(dòng)齒輪部4b連接的聯(lián)動(dòng)部4c。從動(dòng)齒輪部4b的軸心為中空的，該中空的軸心與設(shè)置在底座I上的定位柱4d匹配，從而第二從動(dòng)齒輪4固定在底座I上并可繞定位柱4d轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)齒輪部4b的齒數(shù)為17個(gè)。由于從動(dòng)齒輪部4b的齒數(shù)與從動(dòng)齒輪部3b的齒數(shù)不同，從而在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成絕對(duì)角度差。聯(lián)動(dòng)部4c中設(shè)置有被測(cè)元件4a。
[0036]參閱圖10，第三從動(dòng)齒輪7包括從動(dòng)齒輪部7b，及與從動(dòng)齒輪部7b連接的聯(lián)動(dòng)部7c。從動(dòng)齒輪部7b的軸心為中空的，該中空的軸心與設(shè)置在頂蓋8上的定位柱7d匹配，從而第三從動(dòng)齒輪7固定在底座I上并可繞定位柱7d轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)齒輪部7b的齒數(shù)為16個(gè)。聯(lián)動(dòng)部7c中設(shè)置有被測(cè)元件7a。從動(dòng)齒輪部7b的齒數(shù)與從動(dòng)齒輪部3b的齒數(shù)相同,但實(shí)際使用中，第二主動(dòng)齒輪6會(huì)滯后于第一主動(dòng)齒輪2旋轉(zhuǎn)，因此第一從動(dòng)齒輪3與第三從動(dòng)齒輪7之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)角度差。
[0037]因此，從動(dòng)齒輪組件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同時(shí)產(chǎn)生絕對(duì)角度差與相對(duì)角度差，使得本發(fā)明能夠根據(jù)絕對(duì)角度差與相對(duì)角度差同時(shí)測(cè)量方向盤的角度位置與扭矩。
[0038]測(cè)量電路5為圓環(huán)形狀，其直徑略小于底座I與頂蓋8的圓形直徑。參閱圖3，測(cè)量電路5的中心是中空的，測(cè)量電路5能夠套設(shè)在第一主動(dòng)齒輪2的第一中空柱體部22上。測(cè)量電路5包括電路主體與3個(gè)感測(cè)元件12a，12b，12c。電路主體中裝載有具有數(shù)據(jù)處理功能的單片機(jī)，感測(cè)元件12a，12b，12c均為磁敏角度芯片，感測(cè)元件12a，12b，12c分別正對(duì)于被測(cè)元件3a，4a，7a設(shè)置，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量被測(cè)元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并由電路主體計(jì)算扭矩與角度位直。
[0039]進(jìn)一步地，底座I設(shè)置有三個(gè)設(shè)有螺紋的柱體14a，14b，14c，頂蓋8上相應(yīng)的設(shè)置有三個(gè)設(shè)有螺紋的柱體15a，15b，15c，測(cè)量電路5上相應(yīng)地設(shè)置有三個(gè)通孔17a，17b，17c。柱體14a，14b，14c的頂部設(shè)有階梯形結(jié)構(gòu)，通孔17a，17b，17c與該階梯形結(jié)構(gòu)匹配。測(cè)量電路5固定在該階梯形結(jié)構(gòu)中，柱體14a, 14b, 14c與柱體15a, 15b, 15c通過(guò)三個(gè)螺栓13a,13b, 13c 固定。
[0040]測(cè)量電路5還與電極電路18連接，電極電路18包括7個(gè)電極，電極包括了電源、接地和信號(hào)輸出引線，電極電路18從底座I與頂蓋8之間引出，從而連接EPS與測(cè)量電路5。
[0041]優(yōu)選地，電極電路18的外圍套設(shè)有卡扣結(jié)構(gòu)9，從而保護(hù)電極電路18。卡扣結(jié)構(gòu)9包括卡扣9a與卡槽9b,卡扣9a與卡槽9b分別設(shè)置在底座I與頂蓋8的外側(cè)。卡扣9a與卡槽9b還可以與底座I與頂蓋8成一體設(shè)置。
[0042]當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接轉(zhuǎn)向輸入軸和轉(zhuǎn)向輸出軸的中間扭桿發(fā)生形變，與轉(zhuǎn)向輸出軸連接的第一主動(dòng)齒輪2按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第一主動(dòng)齒輪2帶動(dòng)與其嚙合的第一從動(dòng)齒輪3與第二從動(dòng)齒輪4旋轉(zhuǎn)，但第一從動(dòng)齒輪3與第二從動(dòng)齒輪4的齒數(shù)不同引起轉(zhuǎn)動(dòng)圓周角速度不一樣產(chǎn)生絕對(duì)角度差。與轉(zhuǎn)向輸入軸連接的第二主動(dòng)齒輪6按順時(shí)針滯后第一主動(dòng)齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，第二主動(dòng)齒輪6帶動(dòng)與其嚙合的第三從動(dòng)齒輪7旋轉(zhuǎn)。第三從動(dòng)齒輪7的齒數(shù)與第一從動(dòng)齒輪3相同，由于第二主動(dòng)齒輪6按順時(shí)針滯后于第一主動(dòng)齒輪2旋轉(zhuǎn),第三從動(dòng)齒輪7與第一從動(dòng)齒輪3產(chǎn)生相對(duì)角度差。測(cè)量電路5通過(guò)感測(cè)元件12a，12b，12c測(cè)量得到相對(duì)角度差與絕對(duì)角度差，計(jì)算與相對(duì)角度差成比例的扭矩和與絕對(duì)角度差成比例的角度位置，并將扭矩轉(zhuǎn)化為扭矩電壓信號(hào)，將角度位置轉(zhuǎn)化為角度位置電壓信號(hào)，最后通過(guò)電極電路18輸出。
[0043]方向盤回正時(shí)，第一從動(dòng)齒輪3、第二從動(dòng)齒輪4和第三從動(dòng)齒輪7的初始位置分別為α 3(|、α 4(|、α 7(|，方向盤轉(zhuǎn)到角度位置Θ，從動(dòng)輪的位置變?yōu)棣?3、α 4。方向盤角度位置Θ與從動(dòng)齒輪3、從動(dòng)齒輪4的絕對(duì)角度差φ的關(guān)系如下式:
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于，包括: 同軸旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)齒輪組件； 與所述主動(dòng)齒輪組件嚙合的從動(dòng)齒輪組件，所述從動(dòng)齒輪組件由所述主動(dòng)齒輪組件驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)； 設(shè)置在所述主動(dòng)齒輪組件之間的測(cè)量電路；以及 設(shè)置在所述從動(dòng)齒輪組件上的被測(cè)元件， 所述被測(cè)元件經(jīng)由所述從動(dòng)齒輪組件帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述測(cè)量電路測(cè)量所述被測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算扭矩與角度位置。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:所述主動(dòng)齒輪組件包括第一主動(dòng)齒輪與第二主動(dòng)齒輪；所述第一主動(dòng)齒輪與所述第二主動(dòng)齒輪同軸設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于: 所述第一主動(dòng)齒輪包括第一主體，所述第一主體的外緣設(shè)置有第一齒輪部，所述第一主體的軸心設(shè)有第一中空部，繞所述第一中空部設(shè)置向上凸起的第一中空柱體部；所述第一中空柱體部的內(nèi)表面設(shè)置有向外延伸的第一轉(zhuǎn)子；所述中空柱體部的頂部設(shè)有一對(duì)弧形槽； 所述第二主動(dòng)齒輪包括第二主體，所述第二主體的外緣設(shè)置有第二齒輪部，所述第二主體的軸心設(shè)有第二中空部，繞所述第二中空部設(shè)置向上凸起的第二中空柱體部，所述第二中空柱體部的內(nèi)表面設(shè)置有向外延伸的第二轉(zhuǎn)子，所述第二主體上設(shè)有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)與所述第一中空柱體部的頂部接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:所述第一主體與所述第二主體的相同，所述第一齒輪部與所述第二齒輪部的齒數(shù)相同。
5.如權(quán)利要求1所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:所述從動(dòng)齒輪組件包括至少2個(gè)從動(dòng)齒輪；所述從動(dòng)齒輪包括從動(dòng)齒輪部及與所述從動(dòng)齒輪部固定的聯(lián)動(dòng)部；所述從動(dòng)齒輪部與所述主動(dòng)齒輪組件嚙合，并隨所述主動(dòng)齒輪組件旋轉(zhuǎn)；所述聯(lián)動(dòng)部中設(shè)有所述被測(cè)元件。
6.如權(quán)利要求5所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:所述從動(dòng)齒輪組件包括3個(gè)從動(dòng)齒輪:第一從動(dòng)齒輪、第二從動(dòng)齒輪與第三從動(dòng)齒輪；所述第一從動(dòng)齒輪與所述第二從動(dòng)齒輪的齒輪數(shù)不同。
7.如權(quán)利要求1所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:所述測(cè)量電路包括電路主體、至少一個(gè)感測(cè)元件； 所述感測(cè)元件設(shè)置在所述電路主體上；所述感測(cè)元件測(cè)量所述被測(cè)元件的旋轉(zhuǎn)角度，通過(guò)所述電路主體計(jì)算所述扭矩與所述角度位置。
8.如權(quán)利要求7所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:所述感測(cè)元件正對(duì)于所述被測(cè)元件設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:進(jìn)一步包括與所述測(cè)量電路連接的電極電路。
10.如權(quán)利要求1所述的非接觸復(fù)合式扭矩和角度位置傳感器，其特征在于:進(jìn)一步包括設(shè)置在所述主動(dòng)齒輪組件與所述從動(dòng)齒輪組件外的殼體。
【文檔編號(hào)】G01D5/12GK103528601SQ201310461236
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】潘海林, 趙振杰, 王江濤, 逄金鑫, 唐光德 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)