CN115066365A - 转向角度感测装置 - Google Patents
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Abstract
公开一种转向角度感测装置。根据本发明的一个侧面,转向角度感测装置包括:小齿轮轴,其结合到设置有齿杆的齿条罩,形成有供齿条啮合的小齿轮;磁铁,其配置于上述小齿轮轴的一端而与上述小齿轮轴一起旋转;印刷电路基板(PCB),其具备磁传感器,该磁传感器从上述磁铁隔开一定间隔而配置,由此感测与上述小齿轮轴连接的方向盘的旋转角度;及连接器,其与上述印刷电路基板连接而将由磁传感器检测的传感值传送到控制部。
Description
技术领域
本发明涉及转向角度感测装置,更具体地,涉及感测车辆的方向盘的旋转角度的转向角度感测装置。
背景技术
在一般情况下,在汽车上必然适用的转向装置是根据驾驶者的要求而转换汽车的路径及行进方向的装置。另外,车辆上作为减轻方向盘(把手)的转向力而保障转向状态的安全性的手段,会使用动力辅助转向装置,作为这样的动力辅助转向装置,以往使用了利用油压的油压式转向系统(HPS:Hydraulic Power Steering System:液压助力转向系统),但近年来在车辆上设置利用电动马达的旋转力而辅助驾驶者的转向的电动式转向装置(R-EPS:Rack assist type Electric Power Steering:齿条助力式电动助力转向装置)。
这样的电动式转向装置可包括用于检测转向角(steering angle)的装置。即,用于检测车辆的转向角而辅助转向力。在公开专利10-2018-0073970号中公开了用于检测转向角的装置。参照公开的文献,包括设置于与齿杆连接的小齿轮轴的主齿轮、2个副齿轮及2个传感器。在2个副齿轮上分别设置有磁铁,在与主齿轮啮合而旋转时,传感器检测磁场变化而计算方向盘的旋转角度。
但是,这样的电动式转向装置分别需要副齿轮、磁铁及传感器,因此不仅制造费用上升,而且结构复杂,设置空间有限。
发明内容
技术课题
本发明的实施例的转向角度感测装置通过简单的结构而能够减少制造费用,而且还能够容易地检测转向角。
解决技术课题的手段
根据本发明的一个侧面,提供一种转向角度感测装置,其包括:小齿轮轴,其结合到设置有齿杆的齿条罩,形成有供齿条啮合的小齿轮;磁铁,其配置于上述小齿轮轴的一端而与上述小齿轮轴一起旋转;印刷电路基板(PCB),其具备磁传感器,该磁传感器从上述磁铁隔开一定间隔而配置,由此感测与上述小齿轮轴连接的方向盘的旋转角度;及连接器,其与上述印刷电路基板连接而将由磁传感器检测的传感值传送到控制部。
另外,上述磁铁及磁传感器与上述小齿轮轴的中心轴配置在同轴上。
另外,还包括:磁铁架,其形成为一侧被开放的圆筒形状,以收纳上述磁铁而固定,并且该磁铁架结合到上述小齿轮轴。
另外,上述磁铁架具备突出形成于内周面的止挡突起,上述止挡突起沿着上述磁铁架的内周面而形成至少一个以上。
另外,上述止挡突起从上述磁铁架的内侧底部具备规定长度而形成,上述止挡突起的长度比上述磁铁的厚度更长。
另外,上述小齿轮轴在一端部具备结合部,该结合部具备比形成有上述小齿轮的主体的直径更小的直径,上述结合部通过上述磁铁架的开放的部分而压入结合并被上述止挡突起支承,由此上述结合部的末端与上述磁铁隔开一定间隔而设置。
另外,在上述磁铁的外周面形成有具备与上述止挡突起对应的形状的平面而压入结合到上述磁铁架。
另外,上述磁铁通过粘接剂而固定到上述磁铁架。
另外,上述磁铁通过嵌件成型而与上述磁铁架一体地形成。
另外,在与上述小齿轮轴的同轴上,上述齿条罩的下侧被开口而设置有传感器收纳部,上述转向角度感测装置还具备栓塞,该栓塞以闭锁上述传感器收纳部的开口的方式结合。
另外,上述连接器露出一部分而以贯通上述栓塞并与上述控制部连接的方式结合。
另外,包括:密封部,其阻止异物流入上述连接器及从栓塞露出的连接器与栓塞之间。
发明效果
本发明的一个实施例的转向角度感测装置去除以往的主齿轮、2个副齿轮和磁铁及传感器,通过简单的结构而能够检测转向角,从而能够减少制造费用。
另外,可适用于现有的电动式转向装置,因此具有实用性,并且构成为简单的结构,因此能够确保设置空间并提高设计自由度。
附图说明
图1是概略性地示出具备本发明的实施例的转向角度感测装置的电动式转向装置的图。
图2是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的分解立体图。
图3是图2的部分结合立体图。
图4是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的磁铁架的部分切开立体图。
图5是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的磁铁架与小齿轮轴结合的状态的截面图。
图6是示出将本发明的实施例的转向角度感测装置结合到齿条罩的状态的立体图。
图7是示出将本发明的实施例的转向角度感测装置结合到齿条罩的状态的截面图。
图8是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的截面图。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明的实施例进行详细的说明。下面的实施例用于向本领域的技术人员充分地传递本发明的思想。本发明不限于在此公开的实施例,可以其他形态具体化。关于附图,为了明确本发明,对与说明无关的部分省略图示,并且为了帮助理解本发明,多少放大构成要件的大小而示出。
图1是概略性地示出具备本发明的实施例的转向角度感测装置的电动式转向装置的图。
参照图1,电动式转向装置1包括:方向盘(把手:未图示),其配置于驾驶座;转向轴11,其与方向盘连接;转向柱12,其将转向轴11固定于车体;中间轴13,其与上述转向柱12连接而与方向盘一起旋转并具备一对万向节;小齿轮轴110,其与中间轴13连接;及辅助动力机构30,其供给转向辅助动力。另外,小齿轮轴110与收纳于齿条罩20的齿杆(参照图5的‘21’)连接,齿杆21的两端通过拉杆23及转向节24而连接到汽车的车轮。即,齿杆21通过小齿轮轴110的旋转而向左右移动,由此车轮进行旋转,从而可进行车辆的转向。
辅助动力机构30包括:控制部(ECU:电子控制装置),其感测由驾驶者向方向盘施加的转向扭矩,并基于从感测的转向扭矩传送的电信号而产生控制信号;马达31,其基于从控制部(ECU)传送的控制信号而产生转向辅助动力;及齿轮部,其通过传送带将从马达31发生的辅助动力传送到齿杆21。在这样的辅助动力机构30上设置有马达位置传感器(MPS:Motor Positoin Sensor),由此与转向角度感测装置100一起检测方向盘的角度。
这样的电动式转向装置1的结构为已公知的结构,因此省略详细的说明。
图2是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的分解立体图,图3是图2的部分结合立体图,图4是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的磁铁架的部分切开立体图,图5是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的磁铁架和小齿轮轴结合的状态的截面图,图6是示出本发明的实施例的转向角度感测装置结合到齿条罩的状态的立体图,图7是示出本发明的实施例的转向角度感测装置结合到齿条罩的状态的截面图,图8是示出本发明的实施例的转向角度感测装置的截面图。
参照图2至图8,本发明的一个侧面的转向角度感测装置100包括:小齿轮轴110;磁铁架120,其结合到上述小齿轮轴110的一端并具备磁铁122;印刷电路基板130,其具备磁传感器132;连接器140,其与上述印刷电路基板130连接而将传感值传送到控制部(ECU);及栓塞150,其结合到上述连接器140。
小齿轮轴110具备规定长度且与方向盘一起旋转,在外周面形成有小齿轮111。这样的小齿轮轴110的另一端与中间轴(参照图1的‘13’)连接,在一端具备结合部112,该结合部112具有比形成有小齿轮111的主体的直径小的直径。上述结合部112与后述的磁铁架120结合。关于上述结合部112与磁铁架120结合的结构,将在下面重新进行说明。这样的小齿轮轴110以与齿杆21的齿条22啮合的方式结合到齿条罩20。
另一方面,未说明的符号‘115’是将小齿轮轴110可旋转地支承于齿条罩20的轴承,以供小齿轮轴110稳定地旋转。
另外,未说明的符号‘40’为齿杆支承装置,将齿杆21弹性支承于小齿轮轴110侧,使齿条22和小齿轮111保持紧密地啮合的状态。
磁铁架120与结合部112结合,在内部具备磁铁122。磁铁架120具有一侧开放的圆筒形状,以收纳磁铁122。另外,磁铁架120具备在内周面突出形成的止挡突起124。至少一个以上的止挡突起124沿着磁铁架120的内周面而形成。更具体地,止挡突起124从磁铁架120的内侧底部具备规定的长度而形成,并具备平坦的面。
通过这样的磁铁架120的开放的部分,磁铁122固定到磁铁架120的内侧的底部。根据图示,随着在磁铁架120形成止挡突起124,在磁铁122的外周面形成有与止挡突起124的平坦的面对应的形状的平面122a。对此,将磁铁122的平面122a与止挡突起124对应地配置之后将磁铁122压入结合到磁铁架120。这是为了防止在磁铁架120与小齿轮轴110的结合部112结合而一起旋转时磁铁122在磁铁架120内空转。另一方面,在此图示为在磁铁122形成平面122a而通过止挡突起124来支承的情况并进行了说明,但不限于此,只要能够将磁铁122紧密地固定到磁铁架120,则可以具备任何的组装结构。例如,磁铁122通过粘接剂而固定于磁铁架120。另外,磁铁架120和磁铁122通过嵌件成型而一体地形成。
另一方面,止挡突起124在磁铁架120的长度方向上具备规定长度,此时止挡突起124的长度l2具备比磁铁122的厚度l1长的长度。
通过如上述的磁铁架120的开放的部分而将结合部112压入结合。此时,结合部112的末端被止挡突起124止挡。即,在将结合部112压入结合到磁铁架120时,结合部122被止挡突起124止挡而被限制移动,从而结合部112的末端与磁铁122隔开一定间隔。对此,防止结合部112被过度地压入结合,由此防止磁铁122破损。
另一方面,在此图示为结合部112与磁铁122隔开一定间隔而被止挡突起124支承来与磁铁架120结合的情况并进行了说明,但不限于此,结合部112的长度也可以具备不与结合到磁铁架120的磁铁122接触的长度而与磁铁架120结合。
印刷电路基板130具备用于感测方向盘的旋转角度的磁传感器132。印刷电路基板130与磁铁架120隔开一定间隔而设置。具体地,印刷电路基板130上配置有各种电气元件及电路配线,在朝向磁铁122的面上设置有磁传感器132。即,设置于印刷电路基板130的磁传感器132与磁铁122相对而设置,磁铁122和磁传感器132隔开一定间隔。这样的磁传感器132位于与固定于磁铁架120的磁铁122相对的位置。磁传感器132例如为AMR(AnisotropicMagneto Resistive:各向异性磁阻)传感器、GMR(Giant Magneto Resistance:巨磁阻)传感器、霍尔传感器等。磁传感器132感测根据小齿轮轴110的旋转而产生的磁铁122的磁场变化,印刷电路基板130对磁传感器132的磁场变化的感测信号进行处理。
另一方面,磁铁122及磁传感器132与小齿轮轴110的中心轴配置在同轴上。
连接器140与印刷电路基板130连接而将由印刷电路基板130的磁传感器132检测的传感值传送到控制部(ECU)。该连接器140通过连接端子143并通过压入配合(press fit)方式与印刷电路基板130连接或通过焊接而电气性地连接。这样的连接器140的一端与印刷电路基板130连接,另一端通过另设的插座等而与辅助动力机构30的电子控制装置或控制部(ECU)连接。对此,由磁传感器132检测的感测信号通过连接器140而被传送到控制部(ECU)并通过另外的算法而算出方向盘的旋转角度来进行控制。这样的连接器140与后述的栓塞150结合。
栓塞150将与小齿轮轴110配置在同轴上的齿条罩20的开口的下侧闭锁而结合。该齿条罩20的下侧被开放,以具备用于收纳与印刷电路基板130结合的连接器140的传感器收纳部。对此,与连接器140结合的栓塞150将齿条罩20的下侧开口闭锁而结合。栓塞150在压入结合到齿条罩20的下侧开口时,以磁传感器132与磁铁架120之间具备一定间隔的方式压入结合。这是为了通过磁传感器132而顺利地感测磁铁122的磁场变化。另外,栓塞150螺丝结合到齿条罩20而形成。即,栓塞150螺丝结合到齿条罩20,并根据螺丝结合的程度而调节磁传感器132的位置,从而调节磁传感器132与磁铁架120之间的间隔。
另一方面,连接器140的一部分露出,以贯通栓塞150而与控制部(ECU)连接来结合。根据图示,连接器140结合到栓塞150而固定,下部从栓塞150露出而与设于辅助动力装置30的电子控制装置或控制部(ECU)连接。对此,如上述,通过由本发明的一个侧面的磁传感器132检测的小齿轮轴110的旋转角度及由设置于辅助动力装置30的MPS检测的马达的转速并利用另外的算法进行计算而检测精准的方向盘的角度。
另外,设置有密封部(未图示),该密封部阻止随着连接器140从栓塞150露出,异物流入连接器140及连接器140与栓塞150之间。密封部由密封部件或硅等构成,通过这样的密封部,对连接器与栓塞之间的间隙进行收尾处理,从而阻止异物的流入。
如上述的转向角度感测装置100可使用现有的小齿轮轴110和磁铁112、印刷电路基板130、连接器140及栓塞150,仅将磁铁架120另外制造而使用,因此电动式转向装置1的组装更加简单,减少部件数量,由此能够减少制造费用。
如上述,虽然通过限定的实施例和附图而对本发明进行了说明,但本发明不限于此,本领域的技术人员显然可在本发明的技术思想和下面记载的权利要求书的均等范围内进行各种修改及变形。
Claims (12)
1.一种转向角度感测装置,其包括:
小齿轮轴,其结合到设置有齿杆的齿条罩,且形成有供齿条啮合的小齿轮;
磁铁,其配置于上述小齿轮轴的一端而与上述小齿轮轴一起旋转;
印刷电路基板(PCB),其具备磁传感器,该磁传感器从上述磁铁隔开一定间隔而配置,感测与上述小齿轮轴连接的方向盘的旋转角度;及
连接器,其与上述印刷电路基板连接而将由磁传感器测量的传感值传送到控制部。
2.根据权利要求1所述的转向角度感测装置,其中,
上述磁铁及磁传感器与上述小齿轮轴的中心轴配置在同轴上。
3.根据权利要求1所述的转向角度感测装置,其中,还包括:
磁铁架,其形成为一侧开放的圆筒形状,以收纳而固定上述磁铁,并且该磁铁架结合到上述小齿轮轴。
4.根据权利要求3所述的转向角度感测装置,其中,
上述磁铁架具备突出形成于内周面的止挡突起,
上述止挡突起沿着上述磁铁架的内周面而形成至少一个以上。
5.根据权利要求3所述的转向角度感测装置,其中,
上述止挡突起形成为从上述磁铁架的内侧底部具备规定长度,
上述止挡突起的长度比上述磁铁的厚度长。
6.根据权利要求5所述的转向角度感测装置,其中,
上述小齿轮轴在一端部具备结合部,该结合部具备比形成有上述小齿轮的主体的直径小的直径,
上述结合部设置为,通过上述磁铁架的开放的部分压入结合并被上述止挡突起支承,由此上述结合部的末端与上述磁铁隔开一定间隔。
7.根据权利要求4所述的转向角度感测装置,其中,
在上述磁铁的外周面形成有具有与上述止挡突起对应的形状的平面,由此上述磁铁压入结合到上述磁铁架。
8.根据权利要求3所述的转向角度感测装置,其中,
上述磁铁通过粘接剂而固定到上述磁铁架。
9.根据权利要求3所述的转向角度感测装置,其中,
上述磁铁通过嵌件成型而与上述磁铁架一体地形成。
10.根据权利要求1所述的转向角度感测装置,其中,
在与上述小齿轮轴的同轴上,上述齿条罩的下侧被开口而设置有传感器收纳部,
上述转向角度感测装置还具备栓塞,该栓塞以闭锁上述传感器收纳部的开口的方式结合。
11.根据权利要求10所述的转向角度感测装置,其中,
上述连接器以贯通上述栓塞而与上述控制部连接的方式露出一部分来结合。
12.根据权利要求11所述的转向角度感测装置,其包括:
密封部,其阻止异物流入上述连接器及从栓塞露出的连接器与栓塞之间。
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