CN202378936U - 一种内置传感器的方向盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置传感器的方向盘，其特征在于在方向盘上布置有用于检测驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向的扭矩传感器，该方向盘中磁性体随弹性体的扭转沿齿槽相应转动产生的磁通量的变化能可靠地将驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向传递到磁传感器上以形成输出信号，采用的磁传感器，避免了部件之间的摩擦损耗，实现了内置扭矩传感器的安装和精确定位，汽车电动助力转向系统(EPS)的中央控制单元通过磁传感器的输出信号便可确定驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向，因此，本实用新型一种内置传感器的方向盘不仅工作稳定可靠，不易损坏而且结构简单。

Description

一种内置传感器的方向盘

技术领域：

本实用新型涉及一种机动车方向盘，具体涉及一种应用于汽车电动助力转向系统(EPS)的内置扭矩传感器的方向盘。

背景技术：

由于EPS具有的节能环保及优越的操纵性和安全性能，EPS正在不断挤占助力转向器的市场。而扭矩传感器在EPS助力转向过程中起到非常重要的作用。驾驶员在转向过程中所需助力的大小和方向都是通过扭矩传感器提供的信号来进行判断和处理的。

现有的方向盘中的EPS扭矩传感器多采用安装在转向管柱上电位计式扭矩传感器。该电位计式传感器在转向管柱上设有一机械接触式扭矩传感装置，且设置在两段式的转向管柱的端部联接处，转向管柱的是由端部联接在一起的输入轴和输出轴构成，输入轴的上端部与方向盘固定连接。该扭矩传感装置的结构包括套接在输入轴上的滑套、设于滑套与输入轴之间的几个钢球、设于滑套外侧并与滑套相联接的扭矩传感器。所述钢球与输入轴端部外周面上所设的螺旋凹槽相配合，并且与设于滑套中的环状凹槽相配合，在输出轴的联接端固连有一圆筒状的套筒，该套筒的端部开有与所述钢球数目相一致的开口，输出轴与输入轴相联接时，钢球位于所述的开口内。当与方向盘直接相连的输入轴在方向盘的带动下发生转动时，由于输出轴与输入轴之间设有扭杆，输入轴与输出轴之间具有一个相对的转动角度，而输出轴相对不动，这样，输入轴在转动时，螺旋凹槽会促使钢球轴向滑动，钢球轴向滑动时会进一步促使滑套进行轴向滑动，进而会使作用在扭矩传感器上的力发生变化，使扭矩传感器输出信号，促使助动电机通过控制模块适时而动，为汽车的转向提供助力。

但是，这种扭矩传感器的安装结构复杂使得其难以在方向盘上安装和精确定位，且对输出轴上的螺旋凹槽及滑套上的环状凹槽加工精度要求很高，使得造价高提高。另外，由于钢球是在相应的凹槽中进行滑动，当扭矩传感器工作时间过久后钢球与凹槽之间会出现磨损的现象，比较容易损坏，一旦发生损坏，则EPS的中央控制单元将无法确定驾驶员的操作意图，尤其是汽车的转向方向，从而会使整个EPS失效。

因此如何设计出安装结构简单、测量精度高、造价低的内置扭矩传感器的方向盘是目前面临的一个重要问题。

实用新型内容：

本实用新型所解决的技术问题是提供一种内置传感器的方向盘，它具有结构简单、制造成本低和测量精度高等特点。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种内置传感器的方向盘，它有一转轴，在转轴上安装方向盘，转轴外面是花键，其特征在于，所述方向盘的骨架带有一对齿槽，转轴的中间部位上有一弹性体，该弹性体的一端与花键相连，另一端与方向盘的骨架相连，一对磁性体对称地固定在花键的引脚上，且同时位于方向盘骨架的齿槽中，一对对称的磁传感器分别位于对称的磁性体外面，且与所述磁性体分别隔着空隙彼此相向，每个磁传感器的输出信号通过电路板发送到电动助力系统的电子控制单元。

进一步，所述方向盘中的磁传感器是固定的。

进一步，所述方向盘还包括分别用于将所述磁传感器固定在方向盘骨架上的两个磁传感器座。

进一步，所述方向盘中的内置传感器结构是对称的。

本实用新型的有益效果是提供一种内置传感器的方向盘，该方向盘中磁性体随弹性体的扭转沿齿槽相应转动产生的磁通量的变化能够精确地将驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向传递到磁传感器上，EPS的中央控制单元通过磁传感器的输出信号来确定驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向，具有结构简单、测量精度高、造价低的特点。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型的一种内置传感器的方向盘的俯视图。

图2是本实用新型的一种内置传感器的方向盘的正视图。

图3是本实用新型的一种内置传感器的方向盘沿图1中A-A线剖视图。

图4是本实用新型的一种内置传感器的方向盘无转动时沿图2中的B-B线的剖视图。

图5是本实用新型的一种内置传感器的方向盘向左转动时沿图2中的B-B线的剖视图。

图6是本实用新型的一种内置传感器的方向盘向右转动时沿图2中的B-B线的剖视图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型的实施方式。

一种用于汽车电动助力转向系统(EPS)的内置扭矩传感器的方向盘，如图3所示，包括轴1、小卡簧2、花键3、大卡簧4、轴承5、弹性体6、右磁性体7、左磁性体8、右磁传感器9、左磁传感器10、右磁传感器座11、左磁传感器座12、右电路板13、左电路板14、右线束15、左线束16、方向盘(带齿槽)17组成。

方向盘17带有一对齿槽，安装在转向轴1上，轴的外面是花键3，用小卡簧2将花键3固定。轴承5和弹性体6在花键3和方向盘17之间，在轴承5的上端有一大卡簧4，用以固定该轴承5。弹性体6位于轴1的中部，它的一端结合在花键3上，另一端与方向盘17相结合，以使得方向盘17转动时弹性体6在扭矩的作用下发生扭转。左右对称的磁性体7、8固定地装配在花键3的引脚上，并位于方向盘骨架17的齿槽中以在齿槽周围产生磁场，弹性体6发生扭转时带动与其一端相结合的花键3发生相应转动，同时固定在花键3上的磁性体7、8沿齿槽相应转动。

左右对称的诸如霍尔元件的磁传感器9、10产生与通过它的磁通的方向及大小相应的输出信号，且它们分别与左右对称的磁性体7、8的隔着空隙彼此相向。磁传感器9、10通过磁传感器座11、12固定在方向盘17上，且磁传感器9、10的引脚连接在电路板13、14上。在方向盘不转动时，如图4所示，左磁传感器10与左磁性体8位置是正对的，右磁传感器9与右磁性体7位置是正对的；当方向盘转动时，磁性体7、8沿方向盘17的齿槽转动，如图5和图6所示，磁性体7、8与磁传感器9、10之间产生相对位移，使得通过磁传感器9、10中的磁通方向和大小与他们的相向状态相应地变化。磁传感器9、10通过线圈将磁通量的变化转化为电压信号，其大小与上述检测的磁通的大小相应地变化，信号的高频部分由检测电路滤波，仅有扭矩信号部分被放大。

如此，能将弹性体6上产生的扭转量作为流经磁传感器9、10回路的磁通的变化量进行检测，能够将该检测量作为扭矩扭转量通过磁传感器9、10求得，并通过电路板13、14上的线束15、16传送到EPS电子控制单元，该电子控制单元通过磁传感器9、10的输出信号来确定驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向。

通过以上描述可以看出，本实用新型的用于汽车电动助力转向系统(EPS)的内置扭矩传感器的方向盘，实现了内置扭矩传感器的安装和精确定位，并可靠地将驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向传递到磁传感器9、10上以形成输出信号，并且采用的传感器为磁传感器，避免了部件之间的摩擦损耗，EPS的中央控制单元通过磁传感器的输出信号便可确定驾驶员作用在方向盘的力矩的大小和方向，因此，本实用新型的一种内置传感器的方向盘不仅工作稳定可靠，不易损坏而且结构简单。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不仅仅受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种内置传感器的方向盘，它有一转轴，在转轴上安装方向盘，转轴外面是花键，其特征在于，所述方向盘带有一对齿槽，转轴的中间部位上有一弹性体，该弹性体的一端与花键相连，另一端与方向盘相连，一对磁性体对称地固定在花键的引脚上，且同时位于方向盘的齿槽中，一对对称的磁传感器分别位于对称的磁铁外面，且与所述磁性体分别隔着空隙彼此相向，每个磁传感器的输出通过电路板发送到汽车电动助力系统的电子控制单元。

2.如权利要求1所述的一种内置传感器的方向盘，其特征在于，所述方向盘中的磁传感器是固定的，而所述磁性体随弹性体的扭转沿齿槽相应转动。

3.如权利要求1所述的一种内置传感器的方向盘，其特征在于，所述方向盘还包括分别用于将所述磁传感器固定在方向盘骨架上的两个磁传感器座。

4.如权利要求1所述的一种内置传感器的方向盘，其特征在于，所述方向盘中的内置传感器是对称结构的。

5.如权利要求1所述的一种内置传感器的方向盘，其特征在于，所述磁传感器是霍尔元件。

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