CN102735162B - 角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种角度传感器，该角度传感器被配置为补偿通过转动轴转动的主齿轮的偏心，从而防止齿轮磨损和齿的强度降低，并且由此提高操作可靠性和耐用性。所述角度传感器包括：外壳，形成有空间，以使得转动轴穿过所述空间；联结件，布置在所述外壳中，并且与所述转动轴联结，以随着所述转动轴转动；环形主齿轮，与所述联结件的外缘联结，并且随着所述联结件的转动而转动；辅助齿轮，与所述主齿轮啮合；内突起，从所述主齿轮的内缘向内突出；以及槽，形成在所述联结件中，所述内突起插入到所述槽中，以将转动力从所述联结件传递到所述主齿轮。
Description
技术领域
本发明一般涉及角度传感器，更具体地，涉及被配置为补偿通过转动轴转动的主齿轮的偏心的角度传感器，从而防止齿轮磨损和齿的强度降低，并且由此提高操作可靠性和耐用性。
背景技术
通常，由附加动力支持的辅助转向系统被用作确保车辆的转向稳定性的设备。常规上，所述辅助转向系统使用液压。然而，近来，已经使用电动助力动力转向系统，该电动助力动力转向系统消耗较少的动力并且在准确性方面非常优异。
这种电动助力动力转向系统(EPS)根据车辆速度传感器、角度传感器和扭矩传感器检测到的驾驶状态，通过电子控制单元来驱动电机，由此确保转向稳定性并且提供快速回复力，并且由此允许驾驶者安全地驾驶车辆。
所述角度传感器是输出与转向轴的转动角成比例的电信号的设备。近来，所述角度传感器经常与用于测量转向扭矩的扭矩传感器组合来形成组件。
图1是图示所述角度传感器的示例的平面图。
就所述角度传感器而言，在驾驶者转动方向盘时，附接到转向轴上的主齿轮20与所述方向盘一起转动，并且在所述转向轴的输入轴和输出轴的转动角之间存在差异。此时，磁性设备检测附接到与主齿轮20啮合的辅助齿轮21和22上的磁体31和33的磁场以及转动方向，并且随后将所检测到的信号发送给电子控制单元。
主齿轮20和辅助齿轮21、22与外壳10的内部联结。主齿轮20与联结件通过注射成型一体地形成，或者主齿轮20通过压焊(bonding)与联结件联结。这里，联结件设置在外壳10的一部分上，转动轴穿过外壳10。
然而，这种联结结构的问题在于，当震动被传递到所述外壳或所述联结件时，会导致所述主齿轮震动。此外，在产生相对于所述转动轴的偏心时，会磨损齿轮并且降低齿轮的强度。因此，震动和偏心会导致整个角度传感器产生故障或损坏。
发明内容
因此，鉴于现有技术中发生的上述问题提出了本发明，并且本发明的目的是提供一种角度传感器，该角度传感器改善所述角度传感器的主齿轮联结结构，从而即使在发生震动和偏心时也可以精确地传递转动，并且确保耐用性。
根据本发明的一个方面，提供了一种角度传感器，所述角度传感器包括：外壳，形成有空间，以使得转动轴穿过所述空间；联结件，布置在所述外壳中，并且与所述转动轴联结，以随着所述转动轴转动；环形主齿轮，与所述联结件的外缘联结，并且随着所述联结件的转动而转动；辅助齿轮，与所述主齿轮啮合；内突起，从所述主齿轮的内缘向内突出；以及槽，形成在所述联结件中，所述内突起插入到所述槽中，以将转动力从所述联结件传递到所述主齿轮。因此，与利用压配或注射成型的联结结构相比，所述角度传感器的优点在于它可以通过所述内突起将所述转动力从所述联结件精确地传递到所述主齿轮，并且能够有效地补偿所述联结件不期望的移动。
此外，所述主齿轮的所述内缘与所述联结件的所述外缘隔开，以允许所述主齿轮的中心轴偏离所述联结件的中心轴。因此，所述主齿轮与所述联结件之间的细小间隙可以补偿所述主齿轮的偏心，由此提高所述齿轮的耐用性。
此外，所述内突起的侧壁与所述槽的内壁隔开。因此，所述角度传感器的优点在于它可以稳定地补偿所述偏心。
此外，所述槽在所述联结件的轴向上形成，并且所述主齿轮通过在从所述联结件的上部位置到下部位置的方向上滑动而联结到所述联结件。因此，所述角度传感器的优点在于它有利于联结过程并且使装配期间联结的损坏和缺陷最小化。
此外，两个或更多突起在圆周方向上以固定间隔布置在所述主齿轮的所述内缘上。因此，可以精确地传递转动力。
根据上述描述显而易见的是，根据本发明的角度传感器被配置为使得所述联结件插置于所述主齿轮与所述转动轴之间，以补偿通过所述转动轴转动的所述主齿轮的偏心，通过所述内突起和所述槽将转动力从所述联结件传递到所述主齿轮，并且所述联结件与所述主齿轮互相隔开以允许所述联结件的中心轴偏离所述主齿轮的中心轴。这种构造防止所述齿轮磨损并且防止齿的强度降低，由此提高操作可靠性和耐用性。
此外，与利用压配或注射成型的联结结构相比，所述角度传感器可以使构件的疲劳度最小，并且防止有缺陷的装配，由此提高产率。
附图说明
图1是示出常规角度传感器的平面图；
图2是示出根据本发明的示例性实施例的角度传感器的主齿轮联结部分的平面图；以及
图3是示出根据本发明的示例性实施例的角度传感器的主齿轮联结部分的透视图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的优选实施例的角度传感器。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的角度传感器的主齿轮联结部分的平面图，图3是示出根据本发明的示例性实施例的角度传感器的主齿轮联结部分的透视图。
所述角度传感器的外壳中设置有主齿轮和辅助齿轮。此外，所述角度传感器包括与所述齿轮连接的磁性件、用于检测磁变(magneticvariation)的霍尔IC和印刷电路板(PCB)。
所述外壳可以安装在方向盘的转动轴上，并且牢固地布置，不管转动轴如何转动都不会妨碍转动轴转动。
主齿轮110的环形外缘上具有多个齿，并且主齿轮110的中央部分与所述转动轴连接，所述转动轴在方向盘转动时随着所述方向盘转动。
下面将参照所述方向盘的所述角度传感器为例子在此描述本发明。然而，应当注意，根据本发明理念的角度传感器可以用于测量各种转动轴或转动件的角度。
与主齿轮110啮合的第一辅助齿轮21(参见图1)通过主齿轮110的转动(即，所述转动轴的转动)而转动。主齿轮110和第一辅助齿轮21的转动比与主齿轮110和第一辅助齿轮21之间的齿数比成反比。
与第一辅助齿轮21啮合的第二辅助齿轮22(参见图1)通过第一辅助齿轮21的转动而转动。辅助齿轮21和22设置有磁体31和32，以通过转动改变磁场。
由容纳在外壳10中的霍尔IC检测磁场变化，并且将磁场变化用作检测转动角或转动角速度的参数。
同时，考虑到所述角度传感器的性能和所述角度传感器的信号处理算法，可以省去所述第一辅助齿轮和所述第二辅助齿轮，所述第二辅助齿轮可以与所述主齿轮啮合，以及可以在需要时设置三个或更多辅助齿轮。
将联结件100插置于主齿轮110和所述转动轴之间。
根据本发明的理念，联结件100和主齿轮110一起机械地转动，但是联结件100和主齿轮110互相联结，以它们之间产生间隙。
更具体地，联结件100大致呈圆柱形状。联结件100的下部与外壳10联结，而主齿轮110与联结件100的上部的外缘联结。
联结件100的中央部分是中空的，并且具有与转动轴联结的轴插孔120。由于联结件100随着转动轴转动，因此优选的是将转动轴的中心轴与联结件100的中心轴对齐。
如上所述，当转动轴偏离联结件100的中心轴或者发生震动时，齿轮的齿会被磨损或者强度降低。
在主齿轮110的内缘与联结到主齿轮110的联结件100的上部的外缘之间，存在细小间隙。因此，即使联结件100自己产生震动或偏心，主齿轮110也可以精确地保持与所述辅助齿轮的啮合。这样的结果是提高了操作可靠性和耐用性。
为了保持联结件100和主齿轮110在转动方向上的联结力，在主齿轮110的内缘上设置内突起111，该内突起111从主齿轮110的内缘向内突出。
槽101形成在联结件100的预定位置处，从而与主齿轮110的内突起111对应。内突起111被槽101锁住，由此将转动力从联结件100传递到主齿轮110。
主齿轮110可以通过在从联结件100的上部位置到下部位置的方向上滑动而联结到联结件100。在此情形中，各个槽101形成为与联结件100的轴向平行，主齿轮110的各个内突起111沿着从主齿轮110的上部位置到下部位置的方向插入到槽101中。
图2示出了四个内突起111以固定间隔形成在主齿轮110内缘上的例子。然而，沿着主齿轮110的内缘可以形成一个内突起111，或者可以选择性地形成两个或三个内突起111。
根据本发明，在主齿轮110的内缘与联结件100的外缘之间存在细小间隙，以补偿联结件100相对于转动轴的震动和偏心。为了稳定地补偿偏心，在内突起111与槽101之间可以存在间隙，并且内突起可以具有圆锥或半球形状。
在详细的描述中，在内突起111的侧壁与槽101的内壁之间存在细小间隙。这个间隙的优点在于，它允许主齿轮110的中心轴偏离联结件100的中心轴。
根据本发明的角度传感器被配置为使得联结件100插置于主齿轮110与转动轴之间，以补偿通过转动轴转动的主齿轮110的偏心，通过内突起111和槽101将转动力从联结件100传递到主齿轮110，并且联结件100与主齿轮110互相隔开以允许联结件100的中心轴偏离主齿轮110的中心轴。这种构造防止所述齿轮磨损并且防止齿的强度降低，由此提高操作可靠性和耐用性。
如上所述，应该理解，本发明的角度传感器包括测量方向盘的转动轴的转动、转动件或设备的转动角或角速度的设备。将主齿轮与联结件联结的结构当然也可以应用于所述辅助齿轮。
已经参照所述实施例和附图描述了本发明。但是应该理解的是，本发明的范围不限于除了所附权利要求中限定的之外的具体实施例和附图。
Claims (4)
1.一种角度传感器，包括：
外壳，形成有空间，以使得转动轴穿过所述空间；
联结件，布置在所述外壳中，并且与所述转动轴联结，以随着所述转动轴转动；
环形主齿轮，与所述联结件的外缘联结，并且随着所述联结件的转动而转动；
辅助齿轮，包括与所述环形主齿轮啮合的第一辅助齿轮和与所述第一辅助齿轮啮合的第二辅助齿轮，所述第一辅助齿轮和所述第二辅助齿轮设置有磁体；
内突起，从所述环形主齿轮的内缘向内突出；
槽，形成在所述联结件中，所述内突起插入到所述槽中，以将转动力从所述联结件传递到所述环形主齿轮；以及
霍尔IC，检测所述磁体的磁变，并且容纳在所述外壳中，
其特征在于，所述联结件的下部与所述外壳联结，并且所述环形主齿轮与所述联结件的上部的外缘联结，并且
所述环形主齿轮的所述内缘与所述联结件的所述外缘间隔开，以允许所述环形主齿轮的中心轴偏离所述联结件的中心轴。
2.如权利要求1所述的角度传感器，其中，所述内突起的侧壁与所述槽的内壁间隔开。
3.如权利要求1所述的角度传感器，其中，所述槽在所述联结件的轴向上形成，并且所述环形主齿轮通过在从所述联结件的上部位置到下部位置的方向上滑动而联结到所述联结件。
4.如权利要求1所述的角度传感器，其中，两个或更多内突起在圆周方向上以固定间隔布置在所述环形主齿轮的所述内缘上。
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