CN203126837U - 一种方向盘转向角度传感器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车电子稳定系统的方向盘转向角度传感器装置，包括具有三个定位凹槽（21、22、23）的底座（2）；安装于第一定位凹槽（21）内的第一齿轮（1）；安装于第二定位凹槽（22）内的第二齿轮（5）；安装于第三定位凹槽（23）内的第三齿轮（4）；固定于第二齿轮（5）上的第一磁铁（6）；固定于第三齿轮（4）上的第二磁铁（3）；安装于底座（2）上第一磁感应式传感器（7）和第二磁感应式传感器（8）；第二齿轮（5）和第三齿轮（4）分别与第一齿轮（1）啮合连接，第一磁铁（6）、第二齿轮（5）、第一磁感应式传感器（7）的位置对中，第二磁铁（3）、第二磁感应式传感器（8）、第三齿轮（4）的位置对中。

Description

一种方向盘转向角度传感器装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于汽车电子稳定系统(ESP)的方向盘转向角度传感器装置，尤其是涉及一种包括转角传感器的方向盘转向角度传感器装置。

背景技术

公知地，ESP电子车身稳定系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。控制单元通过这些传感器的信号对车辆的运行状态进行判断，进而发出控制指令。在汽车行驶过程中，转向传感器感知驾驶者试图操作的转弯方向和角度，车轮传感器感知车速、油门开度和驱动力矩等，制动传感器感知制动力的大小，而侧滑传感器则检测汽车沿垂直轴线的偏转(该偏转的大小代表汽车的稳定程度，如果偏转角速度达到一个阈值，则说明汽车处于测滑或甩尾等危险工况)。ESP的中央控制单元ECU了解到这些信息之后，通过计算后判断汽车正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距，然后，由ECU发出指令，调整发动机的转速和车轮上的制动力，从而修正汽车的过度转向或转向不足，以避免汽车打滑、转向过度、转向不足或抱死，从而保证汽车的行驶安全。从严格的角度来讲，ESP系统实际上包括了ABS和TCS(牵引力控制系统)两大系统的功能，但又不是两者简单的叠加。它们之间的差别主要是ABS或TCS只能被动地作出反应，而ESP则能够主动探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。

ESP必须设置方向盘转角传感器，方向盘转角传感器用于将方向盘转角转换为一个可以代表驾驶员期望的行驶方向的信号，ESP通过计算方向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的操作意图。但是，现有的ESP普遍采用的是依据光栅原理的传感器，其中，方向盘转角一般根据光电编码来确定，安装在转向轴上的编码盘上包含了经过编码的转动方向、转角等信息，所述编码盘上的信息由接近式光电耦合器进行扫描，当接通汽车点火开关并且方向盘转角传感器转过一定角度后，ESP的中央控制单元通过脉冲序列来确定当前的方向盘绝对转角。这种方向盘转角传感器的缺点是比较容易损坏，一旦其发生损坏，则ESP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)，从而会使得整个ESP失效。

目前，从信号产生的原理上而言，使用工作更可靠的磁感应式传感器来代替光栅传感器在技术上是可行的，在采用磁感应式传感器时，通过方向盘或方向盘转轴来带动磁感应式传感器的内部衬套，以切割磁感应式传感器的内部磁体形成的磁力线，从而由ECU根据产生的电流信号的脉冲宽度、脉冲幅度以及脉冲方向来确定方向盘转角的大小、转角的变化速率以及转向方向。

但是，采用工作更可靠的磁感应式传感器在安装上存在一定的困难，方向盘下方的安装空间有限，需要安装时钟弹簧机构以及组合开关等部件，尤其是在安装磁感应式传感器时，如果采用一些常规的轴向定位机构，例如简单的凸台与凹槽的配合、开口止挡环等，往往会对安装形成干涉以致无法安装磁感应式传感器，采用定位销等进行定位，由于销孔与定位销无法确保对准，因此更无法保证安装过程的顺利进行。在此情形下，如何能够实现磁感应式传感器的安装和精确定位，并准确地将方向盘的转动传递到磁感应式传感器上，这是一个比较难于解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于汽车电子稳定系统的方向盘转向角度传感器装置，能够保证在方向盘下方的有限安装空间内实现磁感应式传感器的安装和精确定位，而且能够精确地将方向盘的转动传递到磁感应式传感器上。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的方向盘转向角度传感器装置，其技术方案如下：一种用于汽车电子稳定系统的方向盘转向角度传感器装置，所述方向盘转向角度传感器装置安装在与方向盘连接的转向轴上，包括具有三个安装齿轮的定位凹槽的底座；安装于第一定位凹槽内与方向盘的转向轴传动连接的第一齿轮；安装于第二定位凹槽内的第二齿轮；安装于第三定位凹槽内的第三齿轮；固定于第二齿轮第一端面上的第一磁铁；固定于第三齿轮第一端面上的第二磁铁；安装于底座上位于第二齿轮第二端面一侧的第一磁感应式传感器；安装于底座上位于第三齿轮第二端面一侧的第二磁感应式传感器；所述第二齿轮和第三齿轮分别与第一齿轮啮合连接，所述第一磁铁、第二齿轮、第一磁感应式传感器的位置对中，其中心与第二齿轮的轴心重合，所述第二磁铁、第二磁感应式传感器、第三齿轮的位置对中，其中心与第三齿轮的轴心重合。

进一步地，方向盘转角传感器装置的第一齿轮还具有至少两个轴向定位卡爪，所述卡爪用于与方向盘连接的转向轴连接，使与方向盘连接的转向轴和第一齿轮同步旋转。

进一步地，方向盘转角传感器装置的第二齿轮和第三齿轮的安装磁铁端具有至少两卡槽，所述磁铁具有与所述卡槽配合的卡爪，所述卡爪安装在卡槽内。

汽车方向盘转向机构旋转时，方向盘转向轴带动第一齿轮旋转，第一齿轮带动第二齿轮和第三齿轮旋转，第二齿轮和第三齿轮分别带动第一磁铁和第二磁铁旋转，当第一磁铁和第二磁铁旋转时，第一磁感应式传感器、第二磁感应式传感器检测磁场旋转变化，发出正弦波和余弦波，经滤波，稳定，放大后由CPU采集，并对4路信号进行运算，判断，分析。然后输出稳定的输出信号。

本实用新型带来的有益效果：本实用新型提供的用于汽车电子稳定系统的方向盘转向角度传感器装置，因巧妙地采用磁感应式传感器，具有大范围，高精度，高稳定性的优点。同步采用两套磁感应式传感器，可做到两路信号平行输出，可跟踪正反旋转范围内的角度旋转度。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为方向盘转向角度传感器装置结构示意图； 

图2为图1实施例的底座结构示意图；

图3为图1的齿轮之间的连接结构示意图；

图4为图1的齿轮与磁铁的连接结构示意图；

图5为图1实施例的齿轮、磁铁、磁感应式传感器位置关系结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示的用于汽车电子稳定系统的方向盘转向角度传感器装置，该方向盘转向角度传感器装置安装在与方向盘连接的转向轴上；底座2具有三个安装齿轮的定位凹槽21、22、23，第一齿轮1安装于第一定位凹槽21内，与方向盘连接的转向轴传动连接，第一齿轮1具有至少两个轴向定位卡爪11，所述卡爪11用于与方向盘连接的转向轴连接，使与方向盘连接的转向轴和第一齿轮1同步旋转；第二齿轮5安装于第二定位凹槽22内；第三齿轮4安装于第三定位凹槽23内；第一磁铁6固定于第二齿轮5的第一端面上，第二磁铁3固定于第三齿轮4的第一端面上；第二齿轮5和第三齿轮4的安装磁铁端具有至少两卡槽41，所述磁铁具有与所述卡槽41配合的卡爪，所述卡爪安装在卡槽41内；第一磁感应式传感器7安装于底座2上，位于第二齿轮5第二端面的一侧；第二磁感应式传感器8安装于底座2上，位于第三齿轮4第二端面的一侧；第二齿轮5和第三齿轮4分别与第一齿轮1啮合连接，第一磁铁6、第二齿轮5、第一磁感应式传感器7的位置对中，其中心与第二齿轮5的轴心重合，所述第二磁铁3、第二磁感应式传感器8、第三齿轮4的位置对中，其中心与第三齿轮4的轴心重合。

汽车方向盘转向机构旋转时，方向盘转向轴带动第一齿轮1旋转，第一齿轮1带动第二齿轮5和第三齿轮4旋转，第二齿轮5和第三齿轮4分别带动第一磁铁6和第二磁铁3旋转，当第一磁铁6和第二磁铁3旋转时，第一磁感应式传感器、第二磁感应式传感器检测磁场旋转变化，发出正弦波和余弦波，经滤波，稳定，放大后由CPU采集，并对4路信号进行运算，判断，分析。然后输出稳定的输出信号。

显然，本实用新型不限于以上优选实施方式，还可在本实用新型权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于汽车电子稳定系统的方向盘转向角度传感器装置，所述方向盘转向角度传感器装置安装在与方向盘连接的转向轴上，其特征在于：包括具有三个安装齿轮的定位凹槽（21、22、23）的底座（2）；安装于第一定位凹槽（21）内与方向盘的转向轴传动连接的第一齿轮（1）；安装于第二定位凹槽（22）内的第二齿轮（5）；安装于第三定位凹槽（23）内的第三齿轮（4）；固定于第二齿轮（5）第一端面上的第一磁铁（6）；固定于第三齿轮（4）第一端面上的第二磁铁（3）；安装于底座（2）上位于第二齿轮（5）第二端面一侧的第一磁感应式传感器（7）；安装于底座（2）上位于第三齿轮（4）第二端面一侧的第二磁感应式传感器（8）；所述第二齿轮（5）和第三齿轮（4）分别与第一齿轮（1）啮合连接，所述第一磁铁（6）、第二齿轮（5）、第一磁感应式传感器（7）的位置对中，其中心与第二齿轮（5）的轴心重合，所述第二磁铁（3）、第二磁感应式传感器（8）、第三齿轮（4）的位置对中，其中心与第三齿轮（4）的轴心重合。

2.根据权利要求1所述的方向盘转角传感器装置，其特征在于：所述第一齿轮（1）还具有至少两个轴向定位卡爪（11），所述卡爪（11）用于与方向盘连接的转向轴连接，使与方向盘连接的转向轴和第一齿轮（1）同步旋转。

3.根据权利要求1所述的方向盘转角传感器装置，其特征在于：所述第二齿轮（5）和第三齿轮（4）的安装磁铁端具有至少两卡槽（41），所述磁铁具有与所述卡槽（41）配合的卡爪，所述卡爪安装在卡槽（41）内。

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