CN211076051U - 车辆转向系统的零点检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆转向系统的零点检测装置，用于检测车方向盘的零点位置；包括：齿条，两端分别用于连接车轮；齿条具有第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁上设有齿纹，第二侧壁上设有凹陷段及平面段，且凹陷段与平面段衔接；齿轮，与第一侧壁上的齿纹啮合；传感器，与第二侧壁对应设置；传感器与凹陷段之间的距离大于传感器与平面段之间的距离；当车方向盘处于零点位置时，传感器正对应凹陷段与平面段的衔接处。齿轮转动时，带动齿条沿齿条的延长方向做直线运动过程中，传感器相对齿条保持位置不变，当传感器正对应凹陷段与平面段的衔接处时，传感器处于信号跳变状态，此时车方向盘处于零点位置。

Description

车辆转向系统的零点检测装置

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及车辆转向系统的零点检测装置。

背景技术

传统车辆的转向是由操作人员转动方向盘来控制的，通过齿轮齿条的方式来增大减速比放大力矩，降低操作人员转向施加的力。随着技术发展，现在大多数车辆已经具有了电动助力转向系统(Electric Power Steering，简称EPS)，更有高档车型配备完全的线控转向系统(Steer By Wire,简称SBW)。电动助力转向系统是一种由电机提供助力能源的动力转向系统，主要由扭矩传感器、车速传感器、助力电机及减速机构、ECU控制单元组成；ECU控制单元通过扭矩传感器读入方向盘轴端的输入力矩，然后控制助力电机运转给转向管柱施加同向的驱动力矩，从而使得操作员感受不到非常大的阻力，达到助力的目的。

线控转向系统则完全切断了方向盘和下层的转向管柱的机械连接，控制器需要读取方向盘的角度来完成转向角度的控制，并且为了保持驾驶员的手感需要反馈转向阻尼到方向盘上即进行阻尼模拟，线控转向使得操作体验更容易通过程序调整而不涉及硬件，通过程序不同的控制策略可以达到不同的驾驶体验。

汽车的转向系统都有回正力矩，可以帮助转向回中。助力转向和线控转向则具有转角传感器，转角传感器一般安装在驱动或助力电机的输入轴的周侧(靠近方向盘)，通过转交传感器可以知道方向盘的零点。由于转角传感器安装驱动或助力电机的输入轴的周侧，即靠近方向盘的位置，为了降低驾驶员操作力矩，转向系统的中的方向盘到末端轮子的转角之间存在较大的减速比和比较长的传动链，例如齿轮间隙等导致在转角传感器检测零点位置不精确。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种车辆转向系统的零点检测装置。

一种车辆转向系统的零点检测装置，用于检测车方向盘的零点位置；包括：

齿条，两端分别用于连接车轮；所述齿条具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁上设有齿纹，所述第二侧壁上设有凹陷段及平面段，且所述凹陷段与所述平面段衔接；

齿轮，与所述第一侧壁上的齿纹啮合；

传感器，与所述第二侧壁对应设置；所述传感器与所述凹陷段之间的距离大于所述传感器与所述平面段之间的距离；当所述车方向盘处于零点位置时，所述传感器正对应所述凹陷段与所述平面段的衔接处。

上述车辆转向系统的零点检测装置，齿轮转动时，带动齿条沿齿条的延长方向做直线运动过程中，传感器相对齿条保持位置不变；当传感器正对应凹陷段时，传感器输出的信号为第一信号；当传感器正对应平面段时，传感器输出的信号为第二信号；当传感器正对应凹陷段与平面段的衔接处时，传感器处于信号跳变状态，即第一信号跳变至第二信号或第二信号跳变至第一信号状态，此时车方向盘处于零点位置。该车辆转向系统的零点检测装置通过传感器直接检测齿条的凹陷段与平面段的衔接处，以检测出方向盘的零点位置，无需通过传动链，不存在传动间隙，检测精度高，稳定性好。

在其中一个实施例中，所述凹陷段的长度大于所述齿条运动行程的一半。

在其中一个实施例中，所述平面段的长度大于所述齿条运动行程的一半。

在其中一个实施例中，所述凹陷段与所述平面段的衔接处16与齿纹13的中部对应设置。

在其中一个实施例中，所述凹陷段相对所述平面段的深度为4.5mm-5.5mm。

在其中一个实施例中，还包括固定板，所述固定板用于连接车壳，所述传感器安装在所述固定板上。

在其中一个实施例中，所述固定板呈L型设置，所述固定板的一端用于连接车壳，所述传感器安装在所述固定板的另一端上。

在其中一个实施例中，所述固定板包括连接部及安装部，所述连接部用于连接车壳，所述安装部上设有通孔，所述传感器的一端穿过通孔与所述齿条的所述第二侧壁对应设置。

在其中一个实施例中，所述安装部上设有安装孔，所述传感器上设置有定位板，所述定位板上设有定位孔，所述定位孔与所述连接孔对应设置，一紧固件穿设所述定位孔及所述连接孔设置。

在其中一个实施例中，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对设置。

附图说明

图1为本实用新型的一实施方式的车辆转向系统的零点检测装置的示意图；

图2为图1车辆转向系统的零点检测装置的部分结构示意图；

图3为图2车辆转向系统的零点检测装置的固定板与传感器的分解图。

附图中各标号的含义为：

车轮100，输出轴200，齿条10，第一侧壁11，第二侧壁12，齿纹13，凹陷段14，平面段15，衔接处16，拉杆17，齿轮20，传感器30，定位板31，定位孔32，固定板40，连接部41，安装部42，通孔43，安装孔44。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参考图1至3，为本实用新型一实施方式的车辆转向系统的零点检测装置，用于检测车方向盘的零点位置；请参考1及图2，车辆转向系统的零点检测装置包括齿条10、齿轮20及传感器30；齿条10由金属材质制成，齿条10的两端分别用于连接车轮100，齿条10具有第一侧壁11和第二侧壁12，第一侧壁11上设有齿纹13，第二侧壁12上设有凹陷段14及平面段15，且凹陷段14与平面段15衔接。齿轮20与第一侧壁11上的齿纹13啮合，齿轮20用于连接驱动或助力电机的输出轴200，从而驱动或助力电机通过输出轴驱动齿轮20转动时，齿轮20带动齿条10沿齿条10的延长方向做直线运动，齿条10拉动两端的车轮100进行转动达到转向。传感器30用于安装在车壳上，传感器30与第二侧壁12对应设置，且传感器30与凹陷段14之间的距离大于传感器30与平面段15之间的距离，当车方向盘处于零点位置时，传感器30正对应凹陷段14与平面段15的衔接处16。

由于传感器30与凹陷段14之间的距离大于传感器30与平面段15之间的距离，从而传感器30与凹陷段14正对应时传感器30输出的信号不同于传感器30与平面段15正对应时传感器30输出的信号，如此，可以理解地，当传感器30正对应凹陷段14与平面段15的衔接处16时，传感器30的输出信号处于跳变状态，车辆转向系统的控制单元根据传感器30的输出信号变化判断车方向盘是否处于零点位置。

具体地，上述车辆转向系统的零点检测装置，齿轮20转动时，齿轮20带动齿条10沿齿条10的延长方向做直线运动过程中，传感器30相对齿条10保持位置不变；当传感器30正对应凹陷段14时，传感器30输出的信号为第一信号；当传感器30正对应平面段15时，传感器30输出的信号为第二信号；当传感器30正对应凹陷段14与平面段15的衔接处16时，传感器30处于信号跳变状态，即第一信号跳变至第二信号或第二信号跳变至第一信号状态，此时车方向盘处于零点位置，即车辆的方向为正前。该车辆转向系统的零点检测装置通过传感器30直接检测齿条10的凹陷段14与平面段15的衔接处16，以检测出方向盘的零点位置，无需通过传动链，不存在传动间隙，检测精度高，稳定性好。

在一些实施例中，第一侧壁11与第二侧壁12相对设，有效防止传感器30的检测结果受到齿轮20的干扰。

进一步地，凹陷段14的长度大于齿条30运动行程的一半，有效防止传感器30在凹陷段14远离平面段15的一端发生信号跳变，有效保证信号的稳定性，有效保证检测精度。具体地，齿条30的一半运动行程为车方向盘自零点向右或向左旋转至最大角度时齿条30所运动的行程；凹陷段14为第二侧壁12上开设的一段连续凹槽所形成的部分，则凹陷段14与平面段15的衔接处为台阶，若凹陷段14的长度小于或等于齿条30运动行程的一半，当车方向盘自零点向右或向左旋转至最大角度时，齿条30的运动的距离刚好为齿条30运动行程的一半，此时传感器30与凹陷段14远离平面段15一端的端点对应，导致传感器30的输出信号再次出现跳变现象，影响检测的准确性。

同理，平面段15的长度大于齿条30运动行程的一半，有效防止传感器30与平面段15远离凹陷段14一端的端点对应时，导致传感器30的输出信号出现跳变现象，确保传感器30只正对应凹陷段14与平面段15的衔接处16处时，传感器30的输出信号才会出现跳变现象，有效保证检测精度。

在一些实施例中，凹陷段14与平面段15的衔接处16对应齿纹13的中部，从而当传感器30正对应凹陷段14与平面段15衔接处时，齿轮20位于齿纹13的中部。

需要说明的是，凹陷段14相对平面段15的深度根据传感器30的类型进行设计；具体到本实施例中，凹陷段14相对平面段15的深度为4.5mm-5.5mm；传感器为霍尔传感器或接近传感器。

在一些实施例中，传感器30可以直接安装在车壳上，传感器30也可以通过固定件与车壳连接；具体到本实施例中，请参考图2及图3，车辆转向系统的零点检测装置还包括固定板40，固定板40用于连接车壳，传感器30安装在固定板40上。进一步地，固定板40呈L型设置，固定板40的一端用于连接车壳，传感器30安装在固定板40的另一端上。请参考图3，具体地，固定板40包括连接部41及安装部42，连接部41用于连接车壳；进一步地，连接部41通过焊接或螺钉连接等方式与车壳连接；安装部42上设有通孔43，传感器30的一端穿过通孔43与齿条10的第二侧壁12对应设置。进一步地，安装部42上设有安装孔44，传感器30上设置有定位板31，定位板31上设有定位孔32，定位孔32与连接孔44对应设置，一紧固件穿设定位孔32及连接孔44设置。更进一步地，定位孔32及连接孔44均为螺孔，紧固件为螺栓，从而紧固件与定位孔32及连接孔44均螺合连接。

本实用新型的车辆转向系统的零点检测装置，齿轮20转动时，齿轮20带动齿条10沿齿条10的延长方向做直线运动过程中，传感器30相对齿条10保持位置不变；当传感器30正对应凹陷段14时，传感器30输出的信号为第一信号；当传感器30正对应平面段15时，传感器30输出的信号为第二信号；当传感器30正对应凹陷段14与平面段15的衔接处16时，传感器30处于信号跳变状态，即第一信号跳变至第二信号或第二信号跳变至第一信号状态，此时车方向盘处于零点位置，即车辆的方向为正前。该车辆转向系统的零点检测装置通过传感器30直接检测齿条10的凹陷段14与平面段15的衔接处16，以检测出方向盘的零点位置，无需通过传动链，不存在传动间隙，检测精度高，稳定性好。

在一些实施例中，齿条10的两端铰接有拉杆17，拉杆17远离齿条10的一端用于铰接车轮100，可以理解地，当齿条10沿齿条10的延长方向做直线往复运动时，齿条10通过拉杆17带动车轮100转向。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆转向系统的零点检测装置，用于检测车方向盘的零点位置；其特征在于，包括：

齿条，两端分别用于连接车轮；所述齿条具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁上设有齿纹，所述第二侧壁上设有凹陷段及平面段，且所述凹陷段与所述平面段衔接；

齿轮，与所述第一侧壁上的齿纹啮合；

传感器，与所述第二侧壁对应设置；所述传感器与所述凹陷段之间的距离大于所述传感器与所述平面段之间的距离；当所述车方向盘处于零点位置时，所述传感器正对应所述凹陷段与所述平面段的衔接处。

2.根据权利要求1所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述凹陷段的长度大于所述齿条运动行程的一半。

3.根据权利要求1所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述平面段的长度大于所述齿条运动行程的一半。

4.根据权利要求2或3所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述凹陷段与所述平面段的衔接处与齿纹的中部对应设置。

5.根据权利要求1所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述凹陷段相对所述平面段的深度为4.5mm-5.5mm。

6.根据权利要求1所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，还包括固定板，所述固定板用于连接车壳，所述传感器安装在所述固定板上。

7.根据权利要求6所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述固定板呈L型设置，所述固定板的一端用于连接车壳，所述传感器安装在所述固定板的另一端上。

8.根据权利要求7所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述固定板包括连接部及安装部，所述连接部用于连接车壳，所述安装部上设有通孔，所述传感器的一端穿过通孔与所述齿条的所述第二侧壁对应设置。

9.根据权利要求8所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述安装部上设有安装孔，所述传感器上设置有定位板，所述定位板上设有定位孔，所述定位孔与所述安装孔对应设置，一紧固件穿设所述定位孔及所述安装孔设置。

10.根据权利要求1所述的车辆转向系统的零点检测装置，其特征在于，所述第一侧壁与所述第二侧壁相对设置。

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