CN206905696U - 一种汽车方向盘转角检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车方向盘转角检测装置。包括：转向齿轮,其固设在所述方向盘转向柱的下部,用于随方向盘转向柱旋转；行星齿轮,其与所述转向齿轮相啮合,用于在转向齿轮带动下旋转；以及行星架，其前端连接所述行星齿轮，用于支撑所述行星齿轮；永磁铁，其设置在所述行星架的末端，永磁铁的磁极与所述方向盘转向柱同轴；磁感应传感器，其用于检测所述永磁铁的磁场变化。本实用新型的有益效果是：由转向齿轮、行星齿轮构成的周转轮系能够实现对转角的放大，再通过测量行星架的转动就可以计算出转向齿轮的转角，从得知方向盘转动n周的转角信息，具有较高的精度；在整个结构中，齿圈是位于壳体的内齿轮，行星轮的齿数不影响结构的传动比。
Description
技术领域
本实用新型涉及转角检测装置,特别涉及一种具有较高精度的汽车方向盘转角检测装置。
背景技术
汽车方向盘转角检测与行车安全息息相关。方向盘转角检测依赖于转角传感器，通过转角传感器、中间传动机构和相关感知元件及电路，可以得到汽车方向盘的绝对转角信息。传统的转角传感器依赖于不同的工作原理，如光电效应、电阻分压作用、磁阻效应等，不同的转角传感器都具有不同的优缺点，在汽车方向盘的转角检测中得到的应用。
一般的转角传感器只能检测一周(360°)范围内的绝对转角位置，即单圈转角传感器。而方向盘的转动范围一般不止一周，如家用轿车的方向盘转动范围接近正负两周半(即±900°)。
目前采用的有单级齿轮传动的办法实现转角传感器检测转角范围的放大。即转向齿轮的齿数与从动齿轮成1：n关系，这样从动齿轮的1圈就能表示出转向齿轮的n圈的转动信息。这一方法，降低了精度，而且使整个检测机构体积较大。采用的有两个从动齿轮配合转向齿轮实现测量转角。即两从动齿轮齿数不同，通过公式计算，得出转向齿轮的转角信息。这一方法，其检测机构的体积依然可以减小。采用的测量方式，有一类基于光电效应。需要不止一个光电转角传感器，成本较高，且易受粉尘、油污等的影响。采用的测量方式，有一类基于电阻分压效应。存在物理摩擦，可靠性降低。
因此，一种具有高的转角测量精度和分辨率的汽车方向盘转角检测装置成为解决问题的关键。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种汽车方向盘转角检测装置，具有高的转角测量精度和分辨率。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括：
转向齿轮,其固设在所述方向盘转向柱的下部,用于随方向盘转向柱旋转；
行星齿轮,其与所述转向齿轮相啮合,用于在转向齿轮带动下旋转；以及
行星架，其前端连接所述行星齿轮，用于支撑所述行星齿轮；
齿圈，其套设至所述行星齿轮和转向齿轮的外部，并与所述行星齿轮相啮合；
永磁铁，其设置在所述行星架的末端，永磁铁的磁极与所述方向盘转向柱同轴；
磁感应传感器，其用于检测所述永磁铁的磁场变化。
优选的是，还包括：
壳体，其罩设在所述转向齿轮、行星齿轮和齿圈的外部,并与所述齿圈固定连接，在所述壳体的后端面上设有供行星架末端穿过的中心孔。
优选的是，还包括：
轴承，其设置在所述中心孔处，用于滚动支撑所述行星架。
优选的是，所述转向齿轮和齿圈的齿数分别为Z1、Z3，Z1、Z3满足i＝1+Z3/Z1，其中，i表示方向盘由中间位置偏到最大位置的圈数。
优选的是，在所述壳体的后端面上设有用于容纳所述磁感应传感器的第一凹槽，所述第一凹槽与中心孔的距离不大于3mm。
优选的是，所述磁感应传感器为霍尔元件。
优选的是，在所述壳体的后端面上还设有用于容纳信号处理元件的第二凹槽，所述信号处理元件与所述磁感应传感器电连接。
用新型的有益效果是：1、由转向齿轮、行星齿轮构成的周转轮系能够实现对转角的放大，再通过测量行星架的转动就可以计算出转向齿轮的转角，从得知方向盘转动n周的转角信息，具有较高的精度；2、在整个结构中，齿圈是位于壳体的内齿轮，行星轮的齿数不影响结构的传动比，因此行星轮可以做的较小，同时磁感应传感器和信号处理单元固定于壳体，整个结构可以极大减小体积和重量，便于安装和使用。
附图说明
图1是本实用新型一种汽车方向盘转角检测装置的示意图；
图2是本实用新型一种汽车方向盘转角检测装置的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-2所示，本实用新型的一种实现形式，为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括：
转向齿轮110固设在所述方向盘转向柱2的下部,用于随方向盘转向柱旋转。作为一种优选，所述转向齿轮110由碳素钢材料制成。作为进一步优选，所述转向齿轮110与方向盘转向柱2通过花键连接。
行星齿轮120与所述转向齿轮110相啮合,用于在转向齿轮110带动下旋转。作为一种优选，所述行星齿轮120由碳素钢材料制成。
行星架130前端连接所述行星齿轮120，用于支撑所述行星齿轮120；所述行星架130呈Z字形。Z字形的弯折部呈90角。作为一种优选，所述行星架130由不锈钢材料制成，所述行星架130与行星齿轮120通过花键连接。
齿圈140，套设至所述行星齿轮120和转向齿轮110的外部，并与所述行星齿轮120相啮合。作为一种优选，所述齿圈140由碳钢材料制成。具有较好的强度和耐磨损性能。
永磁铁131设置在所述行星架130的末端，永磁铁131的磁极与所述方向盘转向柱2同轴；
磁感应传感器，其设置在壳体的上，用于检测所述永磁铁131的磁场变化。作为一种优选，所述磁感应传感器为霍尔元件。
在使用过程中，当司机转动方向盘时，位于方向盘转向柱2的下部的转向齿轮110随之旋转一定角度，行星齿轮120在转向齿轮110的带动下旋转，由于行星架130前端与所述行星齿轮120相连，行星架130的末端也随之旋转，位于行星架130的末端的永磁铁131在旋转过程中，其周围的磁场发生变化，磁感应传感器检测永磁铁131的磁场变化，进而反应转动方向盘转动的角度。
在另一个实施例中，还包括：
壳体150罩设在所述转向齿轮110、行星齿轮120和齿圈140的外部,并与所述齿圈140固定连接，在所述壳体150的后端面上设有供行星架130末端穿过的中心孔。作为一种优选，所述壳体150由塑料材料制成。作为进一步优选，在所述壳体150的中心孔处设有轴承。
在另一个实施例中，还包括：
轴承，其设置在所述中心孔处，用于滚动支撑所述行星架130。
在另一个实施例中，所述转向齿轮110和齿圈130的齿数分别为Z1、Z3，Z1、Z3满足i＝1+Z3/Z1，其中，i表示方向盘由中间位置偏到最大位置的圈数。以乘用轿车方向盘为例，方向盘由中间位置单向转动不到2.5圈,即转动角度≤900°。以2.5为参考值，取i＝2.5,根据周转轮系传动比，方向盘柱转动360*2.5＝900，行星架转动360°，满足量程要求。优选的，使用的磁感应传感元件的分辨率为0.02°，这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。
在另一个实施例中，在所述壳体150的后端面上设有用于容纳所述磁感应传感器的第一凹槽151，所述第一凹槽151与中心孔的距离不大于3mm。所述第一凹槽151与所述磁感应传感器相匹配。
在另一个实施例中，所述磁感应传感器为霍尔元件。霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔元件具有结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHZ)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀等优点。
在另一个实施例中，在所述壳体150的后端面上还设有用于容纳信号处理元件的第二凹槽152，所述信号处理元件与所述磁感应传感器电连接。
如上所述本实用新型一种汽车方向盘转角检测装置，由转向齿轮110、行星齿轮120构成的周转轮系能够实现对转角的放大，再通过测量行星架130的转动就可以计算出转向齿轮110的转角，从得知方向盘转动n周的转角信息，具有较高的精度；在整个结构中，齿圈140是位于壳体150内，行星齿轮120的齿数不影响结构的传动比，因此行星齿轮120可以做的较小；同时磁感应传感器和信号处理单元固定于壳体150，整个结构可以极大减小体积和重量，便于安装和使用。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种汽车方向盘转角检测装置，其特征在于，包括：
转向齿轮,其固设在所述方向盘转向柱的下部,用于随方向盘转向柱旋转；
行星齿轮,其与所述转向齿轮相啮合,用于在转向齿轮带动下旋转；以及
行星架，其前端连接所述行星齿轮，用于支撑所述行星齿轮；
齿圈，其套设至所述行星齿轮和转向齿轮的外部，并与所述行星齿轮相啮合；
永磁铁，其设置在所述行星架的末端，永磁铁的磁极与所述方向盘转向柱同轴；
磁感应传感器，其用于检测所述永磁铁的磁场变化。
2.根据权利要求1所述的汽车方向盘转角检测装置，其特征在于，还包括：
壳体，其罩设在所述转向齿轮、行星齿轮和齿圈的外部,并与所述齿圈固定连接，在所述壳体的后端面上设有供行星架末端穿过的中心孔。
3.根据权利要求2所述的汽车方向盘转角检测装置，其特征在于，还包括：
轴承，其设置在所述中心孔处，用于滚动支撑所述行星架。
4.根据权利要求1所述的汽车方向盘转角检测装置，其特征在于：所述转向齿轮和齿圈的齿数分别为Z1、Z3，Z1、Z3满足i＝1+Z3/Z1，其中，i表示方向盘由中间位置偏到最大位置的圈数。
5.根据权利要求2所述的汽车方向盘转角检测装置，其特征在于：在所述壳体的后端面上设有用于容纳所述磁感应传感器的第一凹槽，所述第一凹槽与中心孔的距离不大于3mm。
6.根据权利要求1所述的汽车方向盘转角检测装置，其特征在于：所述磁感应传感器为霍尔元件。
7.根据权利要求2所述的汽车方向盘转角检测装置，其特征在于：在所述壳体的后端面上还设有用于容纳信号处理元件的第二凹槽，所述信号处理元件与所述磁感应传感器电连接。
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