CN211626377U - 转角测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种转角测量装置，用以测量汽车方向盘转动角度，包括凸轮、从动件、支撑架和传感器，凸轮由汽车方向盘的主转动轴带动以相同的角速度同轴旋转，从动件可运动地抵持凸轮，被配置为被旋转的凸轮驱动做直线往复运动，从动件上设置有磁场产生部，支撑架固定在车辆上，用以支撑和限位所述从动件而使从动件做直线往复运动，从动件可运动地与支撑架连接，传感器固定在相对于所述凸轮的旋转轴心彼此固定的位置，被配置为确定所述从动件上的磁场产生部的磁场强度。
Description
技术领域
本实用新型涉及角度测量技术领域，尤其涉及一种测量汽车方向盘转动角度的转角测量装置。
背景技术
现有的汽车方向盘转动角度传感器包括主齿轮、大齿轮和小齿轮，汽车方向盘的主转动轴带动主齿轮转动，主齿轮通过啮合结构带动大齿轮和小齿轮的转动。主齿轮与大、小齿轮之间的机械传动存在迟滞现象，而未来的自动驾驶要求更及时更精准的操作，因此现有的具有迟滞现象的转动角度传感器不符合未来技术发展的要求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了转角测量装置，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题。
首先，根据本实用新型的一个方面，它提供了一种转角测量装置，用以测量汽车方向盘转动角度，所述转角测量装置包括凸轮、从动件、支撑架和传感器，所述凸轮由汽车方向盘的主转动轴带动以相同的角速度同轴旋转，所述从动件可运动地抵持凸轮，被配置为被旋转的凸轮驱动做直线往复运动，所述从动件上设置有磁场产生部，所述支撑架固定在车辆上，用以支撑和限位所述从动件而使从动件做直线往复运动，所述从动件可运动地与支撑架连接，所述传感器设置在相对于所述凸轮的旋转轴心彼此固定的固定位置，被配置为确定所述从动件上的磁场产生部的磁场强度。
根据一个可行实施方式，其中，所述凸轮包括外圆周面，所述外圆周面包括第一圆周部分和第二圆周部分，所述凸轮从旋转轴心到凸轮的外圆周面的半径在第一圆周部分上沿逆时针方向逐渐增大，并且在外圆周面的第二圆周部分上沿逆时针方向急剧减小，或者，所述凸轮从旋转轴心到凸轮的外圆周面的半径在第一圆周部分上沿顺时针方向逐渐增大，并且在外圆周面的第二圆周部分上沿顺时针方向急剧减小。
根据一个可行实施方式，其中，所述从动件包括杆状本体和滚子，杆状本体包括约束端和自由端，其中所述滚子设置在自由端上，可运动地抵持所述凸轮的外圆周面。
根据一个可行实施方式，其中，所述磁场产生部设置在杆状本体的任何部位上，或者，所述磁场产生部设置在杆状本体上的靠近自由端的位置。
根据一个可行实施方式，其中，所述支撑架固定在车辆上，包括限位件，所述从动件的约束端可运动地固定在限位件内，所述限位件用以限制从动件的运动，使其做直线往复运动。
根据一个可行实施方式，其中，所述限位件内设置有弹性复位件，与从动件的约束端连接，弹性复位件是弹簧。
根据一个可行实施方式，其中，所述传感器固定在车辆上，其位置相对于凸轮的旋转轴心固定不变，或者，所述传感器被固定在所述支撑架上。
根据一个可行实施方式，其中，所述传感器对磁场产生部的磁场强度的确定通过磁感应，或者，所述传感器对磁场产生部的磁场强度的确定通过霍尔效应或者基于涡流的感应。
根据一个可行实施方式，其中，所述传感器与凸轮的旋转轴心之间的距离大于磁场产生部与凸轮的旋转轴心之间的最大距离，或者，所述传感器与凸轮的旋转轴心之间的距离等于磁场产生部与凸轮的旋转轴心之间的最大距离，当所述磁场产生部与凸轮的旋转轴心之间距离最大时，所述传感器面对磁场产生部。
根据一个可行实施方式，其中，还包括处理器，所述传感器测量到的磁场强度的数据被传输至所述处理器，所述处理器被配置为基于由传感器测量的磁场强度的数据来确定方向盘的旋转角度。
根据一个可行实施方式，其中，根据所述凸轮的轮廓、磁场产生部的位置和特性、以及传感器的位置，将所述传感器测量到的磁场强度与凸轮的对应的旋转角度，预先存储在查询表，所述查询表存储在处理器中，所述处理器根据传感器测量到的磁场强度，查询所述查询表，确定所述凸轮的旋转角度。
与现有技术相比较，根据本实用新型设计提供的转角测量装置，凸使用凸轮和从动件来代替主齿轮以及大、小齿轮，因此取消或减轻了机械传动中的迟滞现象。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是这些附图只是出于解释目的而设计的，仅意在概念性地说明此处的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1是一个根据本实用新型的转角测量装置的实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面通过示范性实施例详细描述本实用新型。
请参阅图1，本实用新型一实施方式的转角测量装置，用以测量汽车方向盘转动角度，转角测量装置包括凸轮10、从动件20、支撑架30 和传感器40，凸轮10由汽车方向盘的主转动轴(未图示)带动以相同的角速度同轴旋转，从动件20可运动地抵持凸轮10，被配置为被旋转的凸轮10驱动做直线往复运动，从动件20上设置有磁场产生部23，支撑架30固定在车辆上，用以支撑和限位从动件20而使从动件20做直线往复运动，从动件20可运动地与支撑架30连接，传感器40设置在相对于凸轮10的旋转轴心100彼此固定的固定位置，被配置为确定从动件 20上的磁场产生部23的磁场强度。
凸轮10包括外圆周面11，外圆周面11包括第一圆周部分111和第二圆周部分112，从旋转轴心100到凸轮的外圆周面11的半径在第一圆周部分111上沿逆时针方向逐渐增大，并且在外圆周面11的第二圆周部分112上沿逆时针方向急剧减小。可以理解，凸轮10的形状也可以颠倒，即从旋转轴心100到凸轮的外圆周面11的半径在第一圆周部分111 上沿顺时针方向逐渐增大，并且在外圆周面11的第二圆周部分112上沿顺时针方向急剧减小。
从动件20包括杆状本体和滚子24，杆状本体包括约束端(未图示) 和自由端22，其中滚子24设置在自由端22上，可运动地抵持凸轮10的外圆周面11，被转动的凸轮10的外圆周面11驱动而使从动件20做直线往复运动，从而将凸轮10的旋转运动转化为直线运动。磁场产生部23 设置在杆状本体的任何部位上，本实施方式中，磁场产生部23设置在杆状本体上的靠近自由端22的位置。
支撑架30固定在车辆上，包括限位件31，从动件20的约束端可运动地固定在限位件31内，限位件31用以限制从动件20的运动，使其做直线往复运动，限位件31内设置有弹性复位件(未图示)，与从动件 20的约束端连接，为从动件20的直线往复运动提供回弹力，弹性复位件例如是弹簧。
传感器40固定在车辆上，其位置相对于凸轮10的旋转轴心100固定不变，本实施方式中，传感器40被固定在支撑架30上，传感器40对磁场产生部23的磁场强度的确定可以通过磁感应例如霍尔效应，或者基于涡流的感应。
传感器40与凸轮10的旋转轴心100之间的距离大于等于磁场产生部23与凸轮10的旋转轴心100之间的最大距离，例如，本实施方式中，传感器40与凸轮10的旋转轴心100之间的距离大于磁场产生部23与凸轮10的旋转轴心100之间的最大距离，且传感器40、磁场产生部23以及凸轮10的旋转轴心100大致位于同一直线，磁场产生部23位于传感器40与凸轮10之间。在其他实施方式，传感器40与凸轮10的旋转轴心100之间的距离等于磁场产生部23与凸轮10的旋转轴心100之间的最大距离，且当磁场产生部23与凸轮10的旋转轴心100之间距离最大时，传感器40面对磁场产生部23。
在使用本实用新型一实施方式的转角测量装置时，磁场产生部23相对于传感器40之间的距离随着凸轮10的旋转而变化，因此传感器40感测到的磁场产生部23的磁场强度也随着凸轮10的旋转而变化。例如，凸轮10逆时针旋转时，磁场产生部23相对于传感器40之间的距离将相应于第一和第二圆周部分111、112的变化而增大和减小，从而对应于第一和第二圆周部分111、112产生相对应的减小和增大的磁场强度测量值。可以理解，凸轮10也可以是顺时针方向旋转。由于传感器40感测到的磁场产生部23的磁场强度随着凸轮10的旋转而变化，因此根据磁场强度的变化趋势，例如增大或减小的趋势，可以确定凸轮10的顺时针旋转或逆时针旋转，从而确定汽车方向盘的转动方向。
另外，转角测量装置还包括处理器50，传感器40测量到的磁场强度的数据被传输至处理器50，该处理器50被配置为确定方向盘的转角，即：基于由传感器40测量的磁场强度的数据来确定方向盘的旋转角度。因为凸轮10的轮廓、磁场产生部23的位置和特性、以及传感器40的位置是已知的，凸轮10旋转不同的角度，则磁场产生部23相对于传感器 40之间具有不同的距离，也即对应地传感器40测量到的不同的磁场强度，因此，通过测量该磁场强度可以对应地确定凸轮10的旋转角度。
本实施方式中，根据已知的凸轮10的轮廓、磁场产生部23的位置和特性、以及传感器40的位置，将传感器40测量到的磁场强度与其对应的凸轮10的旋转角度，预先存储在查询表51，将查询表51存储在处理器50中。从而，处理器50根据传感器40测量到的磁场强度，查询该查询表51，确定凸轮10的旋转角度。
与现有技术相比较，根据本实用新型设计提供的转角测量装置，使用凸轮和从动件来代替主齿轮以及大、小齿轮，因此取消或减轻了机械传动中的迟滞现象。
虽然已经描述了本实用新型的特定实施方式，但它们只是通过示例呈现，而并不意于限制本实用新型的范围。相反，此处描述的结构可以体现为多种其他形式；另外，在不偏离本实用新型的精神和范围的前提下可以对此处描述的结构形式制造各种替代和变化。
Claims (11)
1.一种转角测量装置，用以测量汽车方向盘转动角度，其特征在于，所述转角测量装置包括凸轮(10)、从动件(20)、支撑架(30)和传感器(40)，所述凸轮(10)由汽车方向盘的主转动轴带动以相同的角速度同轴旋转，所述从动件(20)抵持于凸轮(10)，并被旋转的凸轮(10)驱动做直线往复运动，所述从动件(20)上设置有磁场产生部(23)，所述支撑架(30)固定在车辆上，用以支撑和限位所述从动件(20)而使从动件(20)做直线往复运动，所述从动件(20)可运动地与支撑架(30)连接，所述传感器(40)固定在相对于所述凸轮(10)的旋转轴心(100)彼此固定的位置，被配置为确定所述从动件(20)上的磁场产生部(23)的磁场强度。
2.根据权利要求1所述的转角测量装置，其特征在于，所述凸轮(10)包括外圆周面(11)，所述外圆周面(11)包括第一圆周部分(111)和第二圆周部分(112)，所述凸轮(10)从旋转轴心(100)到外圆周面(11)的半径在第一圆周部分(111)上沿逆时针方向逐渐增大，并且在外圆周面(11)的第二圆周部分(112)上沿逆时针方向急剧减小，或者，所述凸轮(10)从旋转轴心(100)到外圆周面(11)的半径在第一圆周部分(111)上沿顺时针方向逐渐增大，并且在外圆周面(11)的第二圆周部分(112)上沿顺时针方向急剧减小。
3.根据权利要求2所述的转角测量装置，其特征在于，所述从动件(20)包括杆状本体和滚子(24)，杆状本体包括约束端和自由端(22)，其中所述滚子(24)设置在自由端(22)上，可运动地抵持所述凸轮(10)的外圆周面(11)。
4.根据权利要求3所述的转角测量装置，其特征在于，所述磁场产生部(23)设置在杆状本体的任何部位上，或者，所述磁场产生部(23)设置在杆状本体上的靠近自由端(22)的位置。
5.根据权利要求4所述的转角测量装置，其特征在于，所述支撑架(30)包括限位件(31)，所述从动件(20)的约束端可运动地固定在限位件(31)内，所述限位件(31)用以限制从动件(20)的运动，使其做直线往复运动。
6.根据权利要求5所述的转角测量装置，其特征在于，所述限位件(31)内设置有弹性复位件，与所述从动件(20)的约束端连接，所述弹性复位件是弹簧。
7.根据权利要求6所述的转角测量装置，其特征在于，所述传感器(40)固定在车辆上，其位置相对于凸轮(10)的旋转轴心(100)固定不变，或者，所述传感器(40)被固定在所述支撑架(30)上。
8.根据权利要求7所述的转角测量装置，其特征在于，所述传感器(40)对磁场产生部(23)的磁场强度的确定通过磁感应，或者，所述传感器(40)对磁场产生部(23)的磁场强度的确定通过霍尔效应或者基于涡流的感应。
9.根据权利要求8所述的转角测量装置，其特征在于，所述传感器(40)与凸轮(10)的旋转轴心(100)之间的距离大于磁场产生部(23)与凸轮(10)的旋转轴心(100)之间的最大距离，或者，所述传感器(40)与凸轮(10)的旋转轴心(100)之间的距离等于磁场产生部(23)与凸轮(10)的旋转轴心(100)之间的最大距离，当所述磁场产生部(23)与凸轮(10)的旋转轴心(100)之间距离最大时，所述传感器(40)面对磁场产生部(23)。
10.根据权利要求9所述的转角测量装置，其特征在于，还包括处理器(50)，所述传感器(40)测量到的磁场强度的数据被传输至所述处理器(50)，所述处理器(50)被配置为基于由传感器(40)测量的磁场强度的数据来确定方向盘的旋转角度。
11.根据权利要求10所述的转角测量装置，其特征在于，根据所述凸轮(10)的轮廓、磁场产生部(23)的位置和特性以及传感器(40)的位置，将所述传感器(40)测量到的磁场强度与凸轮(10)的对应的旋转角度，预先存储在查询表(51)，所述查询表(51)存储在处理器(50)中，所述处理器(50)根据传感器(40)测量到的磁场强度，查询所述查询表(51)，确定所述凸轮(10)的旋转角度。
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