CN103217095B - 一种方向盘转角测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种方向盘转角测量装置，属于汽车制造技术领域，其可解决现有的方向盘转角测量装置的结构复杂、成本较高，同时对精度要求很高的问题。本发明的方向盘转角测量装置包括：内齿轮副、磁体、磁感应传感器，所述内齿轮副包括：第一齿轮、第二齿轮，且第二齿轮的直径小于第一齿轮的半径；所述第二齿轮的内侧与方向盘转向轴相对固定连接；所述磁体设于第一齿轮的中心轴上，且磁体的N、S极连线方向与中心轴方向不平行；所述第一齿轮的中心轴与第一齿轮相对固定连接；所述磁感应传感器用于检测磁体的磁场变化，并获得转向轴的位置信号。本发明的结构简单，成本较低，适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种方向盘转角测量装置。
背景技术
作为汽车电子稳定系统等车载系统的必备测量装置，方向盘转角测量装置的使用越来越广泛。目前有光电式、磁感应式以及采用电位计的转角测量装置。
采用光电式的转角测量装置，需要编码盘和不止一个的光电转角传感器，结构复杂，可靠性不高，价格昂贵。
采用电位计方式的转角测量装置，存在物理摩擦，可靠性较低。
而现有的磁感应式转角测量装置，一般需要两套小齿轮、两套磁路和两个磁感应传感器，当汽车方向盘转动，转向轴带动小齿轮转动，引起设于两小齿轮上的两个磁路磁场变化，两个磁感应传感器设于两磁路附近，从而感应到磁场强度不同而获取转向轴的位置信号。这种磁感应式转角测量装置结构复杂，对精度要求很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的磁感应式方向盘转角测量装置的结构复杂，成本较高，对精度要求高的问题，提供一种结构简单，成本低，适用性更广的方向盘转角测量装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种方向盘转角测量装置，包括：内齿轮副、磁体、磁感应传感器，所述内齿轮副包括：第一齿轮、第二齿轮，且第二齿轮的直径小于第一齿轮的半径；所述第二齿轮的内侧与方向盘转向轴相对固定连接；所述第一齿轮的中心轴与第一齿轮相对固定连接；所述磁体设于第一齿轮的中心轴上，且磁体的N、S极连线方向与中心轴方向不平行；所述磁感应传感器用于检测磁体的磁场变化，并获得方向盘转向轴的位置信号。
本发明的只采用一块磁体以及一个磁感应传感器检测方向盘转动导致磁场强度变化，而获取方向盘转动的角度，故其结构简单、成本较低，容易实现。
优选的是，所述磁体通过一连接杆与第一滚轮固定连接。
优选的是，所述磁感应传感器直接焊接在磁体上方的PCB板上。
优选的是，所述磁体的N、S极连线方向与第一滚轮的中心轴相互垂直。
优选的是，所述磁感应传感器与磁体间的距离在1.5mm至2.2mm之间。
优选的是，所述磁体为永磁铁。
优选的是，所述第一齿轮与第二齿轮的半径比为4～6:1。
进一步优选的是，所述第一齿轮与第二齿轮的半径比为5:1。
优选的是，所述磁感应传感器的分辨率为0.01°。
优选的是，所述磁感应传感器的量程为360°。
附图说明
图1为本发明的实施例1的方向盘转角测量装置的结构图；
其中附图标记为：101、第一齿轮；102、第二齿轮；103、磁体；104、磁感应传感器；105、连接杆；106、方向盘转向轴。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种方向盘转角测量装置，包括：内齿轮副、磁体103、磁感应传感器104。所述内齿轮副包括：第一齿轮101、第二齿轮102，且第二齿轮102的直径小于第一齿轮101的半径；所述第二齿轮102的内侧与方向盘转向轴106相对固定连接；所述磁体103设于第一齿轮101的中心轴上，且磁体103的N、S极连线方向与中心轴方向不平行；所述第一齿轮101的中心轴与第一齿轮101相对固定连接；所述磁感应传感器104用于检测磁体103的磁场变化，并获得方向盘转向轴106的位置信号。
下面结合图1具体说明本发明的工作工程。
当方向盘转向轴106带动第二齿轮102以1：1的转速转动时，第二齿轮102带动第一齿轮101转动，同时第一齿轮101带动设于其中心轴上的磁体103转动，由于转动磁体103与第二齿轮102间的磁通量就会变化，故可通过磁感应传感器104输出不同位置信号。
优选地，磁体103通过一连接杆105与第一滚轮固定连接，故其可以保证第一齿轮101可以带通磁体103转动。
优选地，磁感应传感器104直接焊接在磁体103上方的PCB板上。此时将磁感应传感器104将检测到的位置信号通过数据线传输给PCB板上的CPU控制单元，第一齿轮101随着方向盘转向轴106转动输出相应的波形，该波形代表转向轴转角的位置。
优选地，磁体103的N、S极连线方向与第一滚轮的中心轴相互垂直。故其在方向盘转向轴106转动时磁通量变化更加明显，检测更加精确。
优选地，磁感应传感器104与磁体103间的距离在1.5mm至2.2mm之间。
优选地，上述磁体103为永磁铁，当然其他磁体103也是可以的。
优选地，第一齿轮101与第二齿轮102的半径比为4～6:1。最佳比例是第一齿轮101与第二齿轮102的半径比为5:1。若磁感应传感器104的量程为360°，这样本方向盘测量装置的理论量程为5圈(第一齿轮101转一圈，第二齿轮102转5圈，也就是方向盘转5圈)，即360*5＝1800°，足够目前使用。但是实际磁体103通过一连接杆105与第一齿轮101相对固定连接，故其不能转动到第二齿轮102所在位置范围内(图1虚线部分)，此时量程的范围了估算为：360°-2*arcsin(R/(5R-R))＝360°-2*arcsin(0.25)≈330°。因此，本传感器的量程为330°×5＝1650°。优选地，使用的磁感应传感元件的分辨率为0.01°，本方向盘测量装置的精度为0.05°，足够方向盘转角测量装置的要求。
本实施例的方向盘转角测量装置，与现有技术相比，有了明显的提高，在结构上只采用一块磁体103以及一个磁感应传感器104，结构简单，同时节约成本，采用磁感应传感器104，其本身结构牢固，体积小，重量轻，安装方便，功耗小，频率高，而且精度高，线性度好。故其，检测更加准确。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种方向盘转角测量装置，包括：内齿轮副、磁体、磁感应传感器，其特征在于，
所述内齿轮副包括：第一齿轮、第二齿轮，且第二齿轮的直径小于第一齿轮的半径；
所述第二齿轮的内侧与方向盘转向轴相对固定连接；
所述第一齿轮的中心轴与第一齿轮相对固定连接；所述磁体设于第一齿轮的中心轴上，且磁体的N、S极连线方向与中心轴方向不平行；
所述磁感应传感器用于检测磁体的磁场变化，并获得方向盘转向轴的位置信号。
2.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁体通过一连接杆与第一滚轮固定连接。
3.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁感应传感器直接焊接在磁体上方的PCB板上。
4.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁体的N、S极连线方向与第一滚轮的中心轴相互垂直。
5.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁感应传感器与磁体间的距离在1.5mm至2.2mm之间。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁体为永磁铁。
7.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述第一齿轮与第二齿轮的半径比为4～6:1。
8.根据权利要求7所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述第一齿轮与第二齿轮的半径比为5:1。
9.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁感应传感器的分辨率为0.01°。
10.根据权利要求1所述的方向盘转角测量装置，其特征在于，所述磁感应传感器的量程为360°。
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