RU2244274C1 - Shaft torque transducer - Google Patents

Shaft torque transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2244274C1
RU2244274C1 RU2003116874/28A RU2003116874A RU2244274C1 RU 2244274 C1 RU2244274 C1 RU 2244274C1 RU 2003116874/28 A RU2003116874/28 A RU 2003116874/28A RU 2003116874 A RU2003116874 A RU 2003116874A RU 2244274 C1 RU2244274 C1 RU 2244274C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
screen
windows
sensor according
controlled
Prior art date
Application number
RU2003116874/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003116874A (en
Inventor
н Н.А. Боло (RU)
Н.А. Болоян
И.А. Павлов (RU)
И.А. Павлов
Л.А. Чемакин (RU)
Л.А. Чемакин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" filed Critical Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority to RU2003116874/28A priority Critical patent/RU2244274C1/en
Publication of RU2003116874A publication Critical patent/RU2003116874A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244274C1 publication Critical patent/RU2244274C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

FIELD: contactless measurements of steering shaft torque in control system of rudder electromechanical booster.
SUBSTANCE: proposed torque transducer has torsion shaft, case accommodating wound former of inductance coils, and shields with ports perforated therein. First and second parts of shaft are coupled through torsion shaft and shields are installed at butt-ends of shaft parts facing each other. First shield is attached by means of bushing and second one is fixed in position. Former carrying inductance coils is installed in case with aid of radial projections disposed in guide slots of case and abuts against first shield spring-loaded relative to case. First part of shaft under inspection has slots formed on its side surface at butt-end facing end projections of shaft second part in specified space relation permitting relative turn of parts of this shaft up to stop of slots at projections. Each slot is provided with longitudinal groove. Bushing of first shield is mounted in slots for displacement over them and has radial projections disposed in longitudinal grooves of slots. Each bushing projection is spring-loaded to slot groove wall in one direction by mounting flat bent spring in seat to act upon opposite wall of slot groove.
EFFECT: enhanced stability of transducer output characteristic.
10 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами, и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля.The invention relates to the automotive industry, namely to steering drives with servomechanisms, and can be used as a sensor for non-contact measurement of the torque of the steering shaft in the control system of an electromechanical power steering.

Известен сервомеханизм электроусилителя руля, описанный в заявке Великобритании №1395954 (публ. 29.05.1975 г.), содержащий торсионный элемент, соединяющий две части рулевого вала. Крутящий момент замеряется на торсионе посредством следящего выключателя, выполненного в виде потенциометра, установленного на частях рулевого вала.Known servo-electric power steering described in the application of Great Britain No. 1395954 (publ. 05/29/1975), containing a torsion element connecting the two parts of the steering shaft. Torque is measured on the torsion bar by means of a follow-up switch made in the form of a potentiometer mounted on parts of the steering shaft.

Недостатком конструкции является ее недостаточная надежность, вызванная наличием трущихся частей в потенциометре. Кроме того, чувствительность потенциометра не позволяет производить точное измерение на малых перемещениях.The disadvantage of the design is its lack of reliability caused by the presence of rubbing parts in the potentiometer. In addition, the sensitivity of the potentiometer does not allow accurate measurements at small displacements.

Из патента США №4173265 (публ. 06.11.1979 г.) известно устройство для измерения крутящего момента на валу, выполненное на принципе детектирования магнитного поля. Устройство содержит две части вала, соединенные торсионом, на одной части вала установлен постоянный магнит, а на другой части вала, напротив магнита, расположен пластинчатый датчик магнитного поля. При скручивании торсиона магнит перемещается относительно датчика, который детектирует изменение магнитного поля.From US patent No. 4173265 (publ. 06.11.1979), a device for measuring the torque on the shaft, made on the principle of detecting a magnetic field. The device contains two parts of the shaft connected by a torsion bar, a permanent magnet is installed on one part of the shaft, and on the other part of the shaft, opposite the magnet, is a plate magnetic field sensor. When the torsion is twisted, the magnet moves relative to the sensor, which detects a change in the magnetic field.

Однако чувствительность устройства также недостаточна, поскольку измерения осуществляются в зоне малых перемещений постоянных магнитов, имеющих, как правило, большой разброс параметров.However, the sensitivity of the device is also insufficient, since measurements are carried out in the zone of small displacements of permanent magnets, which, as a rule, have a large spread of parameters.

Известен датчик крутящего момента, описанный в заявке РСТ №88/05742 (публ. 11.08.1988 г.). Указанный датчик состоит из индуктивных катушек, установленных на одной части вала, и кольцевого элемента, установленного на другой части вала с возможностью осевого смещения при скручивании торсиона, соединяющего обе части вала. В результате перемещения кольцевого элемента в индуктивных катушках, связанных с ним, индуцируется соответствующий сигнал.Known torque sensor described in PCT application No. 88/05742 (publ. 08/11/1988). The specified sensor consists of inductive coils mounted on one part of the shaft, and an annular element mounted on the other part of the shaft with the possibility of axial displacement when twisting the torsion bar connecting both parts of the shaft. As a result of the movement of the ring element in the inductive coils associated with it, the corresponding signal is induced.

Недостатком рассмотренного технического решения является снижение надежности датчика в процессе эксплуатации из-за наличия механического трения и, соответственно, износа кольцевого элемента.The disadvantage of the considered technical solution is the decrease in the reliability of the sensor during operation due to the presence of mechanical friction and, accordingly, wear of the ring element.

Известно устройство для бесконтактного измерения крутящего момента вращающегося вала, описанное в авторском свидетельстве СССР №1781566 (публ. 15.12.1992 г.). Устройство содержит корпус, внутри которого размещены каркас катушек индуктивности с обмотками и торсионный вал с установленными на нем подшипниками. На валу закреплена центральная двусторонняя зубчатая втулка и боковые односторонние зубчатые втулки, обращенные зубцами к центральной втулке, а на концах вала установлены экраны с выполненными в них окнами, простирающиеся в зазоре между втулками и катушками индуктивности, токовые втулки выполнены из чередующихся слоев материала с различной магнитной проницаемостью, причем количество слоев соответствует числу окон экранов.A device for non-contact measurement of torque of a rotating shaft is described in the USSR author's certificate No. 1781566 (publ. 12/15/1992). The device comprises a housing, inside of which there is a frame of inductors with windings and a torsion shaft with bearings mounted on it. A central two-sided gear sleeve and side one-sided gear sleeves facing the central hub are fixed on the shaft, and screens with windows made therein are installed at the ends of the shaft, extending in the gap between the bushings and inductors, the current bushes are made of alternating layers of material with different magnetic permeability, and the number of layers corresponds to the number of windows screens.

Размещение экранов между втулками и катушками увеличивает длину магнитной цепи и ее магнитное сопротивление, что снижает чувствительность устройства. К недостаткам можно также отнести конструктивную и технологическую сложность устройства из-за большого числа деталей и необходимости изготовления втулок из чередующихся слоев материала с различной магнитной проницаемостью, что затрудняет его изготовление в массовом производстве. Основной недостаток прототипа - нестабильность выходной характеристики из-за невозможности обеспечения постоянства зазоров между взаимно перемещающимися частями устройства (экраном и катушками).Placing screens between the bushings and coils increases the length of the magnetic circuit and its magnetic resistance, which reduces the sensitivity of the device. The disadvantages include the structural and technological complexity of the device due to the large number of parts and the need to manufacture bushings from alternating layers of material with different magnetic permeabilities, which complicates its manufacture in mass production. The main disadvantage of the prototype is the instability of the output characteristic due to the impossibility of ensuring the constancy of the gaps between the mutually moving parts of the device (screen and coils).

Наиболее близким по технической сущности является датчик крутящего момента вала, описанный в патенте РФ №2163076 (публ. 10.04.2001 г.), взятый за прототип.The closest in technical essence is the shaft torque sensor described in the patent of the Russian Federation No. 2163076 (publ. 10.04.2001), taken as a prototype.

Датчик крутящего момента вала содержит торсионный вал, корпус, внутри которого размещен каркас катушек индуктивности с обмотками, и экраны с перфорированными в них окнами. Части вала соединены торсионным валом, у обращенных друг к другу торцов частей вала установлены экраны, выполненные в виде дисков. Окна в рядах первого экрана выполнены со смещением, ряд окон второго экрана захватывает по ширине оба ряда окон первого экрана. В одном из рассмотренных вариантов окна первого и второго экранов имеют трапецеидальное сечение. Каркас катушек индуктивности выполнен составным в виде диска, прилегающего к одному из экранов с подпружиниванием относительно корпуса. В качестве пружинящего элемента использовано упругое резиновое кольцо. Левая обмотка установлена в кольцевом пазу первой детали составного каркаса, а вторая обмотка установлена в кольцевом пазу второй детали составного каркаса. Обе детали соединены так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала, концентрично указанному валу. Каркас установлен в направляющих пазах корпуса посредством радиальных выступов. Направляющие пазы выполнены на внутренней поверхности корпуса датчика параллельно оси контролируемого вала. Корпус датчика выполнен зацело с кожухом электроусилителя рулевого управления автомобиля, внутренняя поверхность корпуса расположена концентрично контролируемому валу.The shaft torque sensor contains a torsion shaft, a housing, inside of which there is a frame of inductors with windings, and screens with perforated windows in them. The parts of the shaft are connected by a torsion shaft; screens facing the ends of the shaft parts are mounted in the form of disks. The windows in the rows of the first screen are offset, the row of windows of the second screen captures the width of both rows of windows of the first screen. In one of the considered options, the windows of the first and second screens have a trapezoidal section. The frame of the inductors is made integral in the form of a disk adjacent to one of the screens with springing relative to the housing. As a spring element, an elastic rubber ring is used. The left winding is installed in the annular groove of the first part of the composite frame, and the second winding is installed in the annular groove of the second part of the composite frame. Both parts are connected so that both grooves are at least partially located in a plane perpendicular to the axis of the shaft being monitored concentrically to the shaft. The frame is installed in the guide grooves of the housing by means of radial protrusions. Guide grooves are made on the inner surface of the sensor housing parallel to the axis of the controlled shaft. The sensor housing is made integrally with the casing of the electric power steering of the car, the inner surface of the housing is located concentrically controlled shaft.

В рассмотренном примере реализации экраны установлены у обращенных друг к другу торцов частей вала при помощи втулок. Втулки жестко посажены на части контролируемого вала при помощи резьбы.In the considered implementation example, the screens are installed at the ends of the shaft parts facing each other with the help of bushings. The bushings are firmly seated on the part of the shaft under control with the help of a thread.

Недостатком описанного решения является нестабильность выходной характеристики из-за температурного изменения зазора между экранами, поскольку они установлены жестко на частях контролируемого вала вдоль оси этого вала.The disadvantage of the described solution is the instability of the output characteristic due to the temperature change in the gap between the screens, since they are mounted rigidly on parts of the controlled shaft along the axis of this shaft.

Задачей изобретения является повышение стабильности выходной характеристики датчика крутящего момента вала.The objective of the invention is to increase the stability of the output characteristics of the shaft torque sensor.

Указанная задача в датчике крутящего момента вала, содержащем торсионный вал, электропроводящие экраны с перфорированными в них окнами и корпус, внутри которого установлен каркас катушек индуктивности с обмотками, где экраны выполнены в виде дисков, расположенных у обращенных друг к другу торцов частей контролируемого вала, соединенных торсионным валом, первый экран установлен на первой части контролируемого вала посредством втулки, а второй экран жестко закреплен на второй части контролируемого вала, причем каркас катушек индуктивности установлен в корпусе посредством радиальных выступов, расположенных в направляющих пазах корпуса, выполненных на его внутренней поверхности параллельно оси контролируемого вала, каркас катушек размещен концентрично контролируемому валу и выполнен прилегающим к первому экрану с подпружиниванием относительно корпуса, решается тем, что первая часть контролируемого вала снабжена шлицами, образованными на ее боковой поверхности у торца, обращенного ко второй части вала, торцевые выступы которого с нормируемым зазором расположены между шлицами, каждый шлиц снабжен продольной канавкой, втулка первого экрана установлена на шлицах с возможностью перемещения по ним и выполнена с внутренними радиальными выступами, расположенными в продольных канавках шлицов, причем каждый выступ втулки подпружинен к стенке канавки шлица в одном направлении вдоль проходящей через выступы втулки окружности, лежащей в плоскости поперечного сечения контролируемого вала, с центром, совпадающим с проекцией оси вала на эту плоскость, путем установки в гнезде выступа плоской изогнутой пружины, воздействующей на противоположную стенку канавки шлица.The indicated task is in a shaft torque sensor containing a torsion shaft, electrically conductive screens with perforated windows and a housing inside which a frame of inductors with windings is installed, where the screens are made in the form of disks located at the ends of the parts of the controlled shaft facing each other connected torsion shaft, the first screen is mounted on the first part of the controlled shaft by means of a sleeve, and the second screen is rigidly fixed on the second part of the controlled shaft, and the coil frame is inductively The device is installed in the housing by means of radial protrusions located in the guide grooves of the housing, made on its inner surface parallel to the axis of the controlled shaft, the coil frame is arranged concentrically to the controlled shaft and made adjacent to the first screen with springing relative to the housing, it is decided that the first part of the controlled shaft is provided splines formed on its lateral surface at the end facing the second part of the shaft, the end protrusions of which with a normalized gap are located there are slots, each slot is provided with a longitudinal groove, the sleeve of the first screen is mounted on the slots with the possibility of movement along them and is made with internal radial protrusions located in the longitudinal grooves of the splines, with each protrusion of the sleeve spring-loaded to the wall of the slot groove in one direction along the sleeve passing through the protrusions a circle lying in the plane of the cross section of the shaft being monitored, with a center coinciding with the projection of the shaft axis on this plane, by installing a flat curved spring in the protrusion socket s acting on the opposite wall of the slot groove.

Корпус датчика выполнен преимущественно зацело с кожухом электроусилителя рулевого управления автомобиля.The sensor housing is made predominantly integrally with the casing of the electric power steering of the car.

Внутренняя поверхность корпуса расположена, как правило, концентрично контролируемому валу.The inner surface of the housing is usually located concentrically controlled shaft.

Каркас катушек индуктивности выполнен предпочтительно в виде составного диска, прилегающего к первому экрану, причем первая обмотка установлена в кольцевом пазу первой детали каркаса, а вторая обмотка установлена в кольцевом пазу второй детали каркаса, соединенной с первой деталью так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала, концентрично указанному валу.The frame of the inductors is preferably made in the form of a composite disk adjacent to the first screen, the first winding is installed in the annular groove of the first frame part, and the second winding is installed in the ring groove of the second frame part connected to the first part so that both grooves are at least partially located in a plane perpendicular to the axis of the controlled shaft concentrically specified shaft.

Обмотки катушек индуктивности включены преимущественно в мостовую измерительную цепь переменного тока.The windings of the inductors are mainly included in the bridge measuring circuit of the alternating current.

Окна могут быть в первом экране расположены по окружности в два ряда со смещением, а во втором экране окна расположены в один ряд, захватывающий по ширине оба ряда окон первого экрана.Windows in the first screen can be arranged in a circle in two rows with an offset, and in the second screen the windows are arranged in one row, capturing the width of both rows of windows of the first screen.

Окна первого и второго экранов выполнены предпочтительно трапецеидального сечения, причем оба ряда окон первого экрана охвачены рядом окон второго экрана.The windows of the first and second screens are preferably made in a trapezoidal section, both rows of windows of the first screen being covered by a series of windows of the second screen.

В первом экране окна одного ряда расположены, как правило, напротив межоконных перемычек другого ряда.In the first screen, the windows of one row are usually located opposite the window bridges of the other row.

Экраны могут быть выполнены из меди и/или медных сплавов, в другом варианте - из алюминия и/или алюминиевых сплавов.Screens can be made of copper and / or copper alloys, in another embodiment, from aluminum and / or aluminum alloys.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".The above set of features in comparison with the prior art allows us to conclude that the claimed technical solution meets the condition of "novelty." At the same time, a set of distinctive features, leading to the solution of the problem, does not explicitly follow from the prior art, therefore, the claimed technical solution meets the condition of "inventive step".

Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез датчика; на фиг.2 показан поперечный разрез датчика по экрану; на фиг.3 приведен поперечный разрез датчика по месту установки втулки экрана на шлицах первой части контролируемого вала; на фиг.4 изображен электроусилитель рулевого управления, в который встроен заявляемый датчик крутящего момента вала; на фиг.5 показана пружина, установленная между выступом втулки первого экрана и стенкой канавки шлица первой части контролируемого вала.The invention is illustrated by the following drawings. Figure 1 shows a longitudinal section of a sensor; figure 2 shows a transverse section of the sensor on the screen; figure 3 shows a transverse section of the sensor at the installation site of the screen sleeve on the splines of the first part of the monitored shaft; figure 4 shows an electric power steering, in which the inventive shaft torque sensor is integrated; figure 5 shows a spring installed between the protrusion of the sleeve of the first screen and the wall of the groove of the slot of the first part of the controlled shaft.

Датчик крутящего момента вала 1, 2 содержит торсионный вал 3, корпус 4, внутри которого размещен каркас 5 катушек индуктивности с обмотками 6, 7 и экраны 8, 9 с перфорированными в них окнами 10, 11.The torque sensor of the shaft 1, 2 contains a torsion shaft 3, a housing 4, inside of which there is a frame 5 of inductors with windings 6, 7 and screens 8, 9 with perforated windows 10, 11 in them.

Первая часть 1 вала и вторая часть 2 вала соединены торсионным валом 3, у обращенных друг к другу торцов частей вала 1, 2 установлены экраны 8, 9, выполненные в виде дисков. Первый экран 8 установлен на первой части 1 контролируемого вала посредством втулки 12, а второй экран 9 жестко закреплен на второй части 2 контролируемого вала, например, винтами 13. Окна 10 в рядах первого экрана 8 выполнены в два ряда со смещением, как правило окна одного ряда расположены напротив межоконных перемычек другого ряда. Ряд окон 11 второго экрана 9 захватывает по ширине оба ряда окон 10 первого экрана 8, наиболее предпочтителен вариант, когда ряд окон 11 охватывает оба ряда окон 10. Окна 10 первого экрана 8 могут иметь трапецеидальное сечение. Экраны 8, 9 изготовлены из электропроводящего материала, преимущественно из меди, мерных сплавов, алюминия или алюминиевых сплавов.The first part 1 of the shaft and the second part 2 of the shaft are connected by a torsion shaft 3, screens 8, 9 made in the form of disks are installed at the ends of the parts of the shaft 1, 2 facing each other. The first screen 8 is mounted on the first part 1 of the monitored shaft by means of a sleeve 12, and the second screen 9 is rigidly fixed on the second part 2 of the monitored shaft, for example, by screws 13. The windows 10 in the rows of the first screen 8 are made in two rows with offset, as a rule windows of one rows are located opposite the window bridges of another row. The row of windows 11 of the second screen 9 captures the width of both rows of windows 10 of the first screen 8, the most preferred option is when the row of windows 11 covers both rows of windows 10. The windows 10 of the first screen 8 may have a trapezoidal section. Screens 8, 9 are made of electrically conductive material, mainly copper, dimensional alloys, aluminum or aluminum alloys.

Каркас 5 катушек индуктивности установлен в корпусе 4 посредством радиальных выступов 14, расположенных в направляющих пазах 15 корпуса 4, выполненных на его внутренней поверхности параллельно оси контролируемого вала. Каркас 5 катушек размещен концентрично контролируемому валу и выполнен прилегающим к первому экрану 8 с подпружиниванием относительно корпуса 4. В качестве пружинящего элемента может использоваться упругое резиновое кольцо 16. Первая обмотка 6 установлена в кольцевом пазу первой детали 17 составного каркаса 5, а вторая обмотка 7 установлена в кольцевом пазу второй детали 18 составного каркаса 5. Обе детали 17, 18 соединены так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала 1, 2, концентрично указанному валу. Детали 17, 18 жестко соединены между собой, например, заклепками.The frame 5 of the inductors is installed in the housing 4 by means of radial protrusions 14 located in the guide grooves 15 of the housing 4, made on its inner surface parallel to the axis of the controlled shaft. The frame 5 of the coils is placed concentrically controlled by the shaft and is made adjacent to the first screen 8 with springing relative to the housing 4. As a spring element can be used an elastic rubber ring 16. The first winding 6 is installed in the annular groove of the first part 17 of the composite frame 5, and the second winding 7 is installed in the annular groove of the second part 18 of the composite frame 5. Both parts 17, 18 are connected so that both grooves are at least partially located in a plane perpendicular to the axis of the controlled shaft 1, 2, concentric but to the specified shaft. Details 17, 18 are rigidly interconnected, for example, by rivets.

Первая часть 1 контролируемого вала снабжена шлицами 19, образованными на ее боковой поверхности у торца, обращенного ко второй части 2 вала. На второй части 2 вала выполнены торцевые выступы 20, расположенные между шлицами 19 с нормируемым зазором, допускающим поворот частей 1, 2 контролируемого вала относительно друг друга до упора шлицов 19 в выступы 20. Каждый шлиц 19 снабжен продольной канавкой 21. Втулка 12 первого экрана 8 установлена на шлицах 19 с возможностью перемещения по ним и выполнена с внутренними радиальными выступами 22, расположенными в продольных канавках 21 шлицов 19. Каждый выступ 22 втулки 12 подпружинен к стенке канавки 21 шлица 19 в одном направлении вдоль проходящей через выступы 22 втулки 12 окружности, лежащей в плоскости поперечного сечения контролируемого вала, с центром, совпадающим с проекцией оси вала на эту плоскость, путем установки в гнезде 23 выступа 22 плоской изогнутой пружины 24, воздействующей на противоположную стенку канавки 21 шлица 19.The first part 1 of the controlled shaft is provided with slots 19 formed on its lateral surface at the end facing the second part 2 of the shaft. On the second part 2 of the shaft there are end protrusions 20 located between the splines 19 with a normalized gap allowing rotation of the parts 1, 2 of the controlled shaft relative to each other until the splines 19 abut against the protrusions 20. Each slot 19 is provided with a longitudinal groove 21. The sleeve 12 of the first screen 8 mounted on the slots 19 with the possibility of movement along them and made with internal radial protrusions 22 located in the longitudinal grooves 21 of the slots 19. Each protrusion 22 of the sleeve 12 is spring loaded to the wall of the groove 21 of the slot 19 in one direction along the passing through C protrusions 22 of the sleeve 12 of a circle lying in the cross-sectional plane of the shaft to be controlled, with a center coinciding with the projection of the shaft axis onto this plane, by installing in the socket 23 of the protrusion 22 a flat curved spring 24 acting on the opposite wall of the groove 21 of the slot 19.

Корпус 4 датчика может быть выполнен зацело с кожухом 25 электроусилителя 26 рулевого управления автомобиля, внутренняя поверхность корпуса 4 расположена, как правило, концентрично контролируемому валу, через корпус 4 (кожух 25) проходят электрические выводы 27 обмоток 6, 7 катушек индуктивности, которые могут быть включены, в частном случае, в мостовую измерительную цепь переменного тока. В электроусилителе 26 первой частью 1 контролируемого вала является ведущий вал, на котором закреплено рулевое колесо, а второй частью 2 контролируемого вала служит ведомый вал, связанный с редуктором рулевого управления.The housing 4 of the sensor can be made integrally with the casing 25 of the electric power steering 26 of the car, the inner surface of the housing 4 is usually concentric controlled shaft, through the housing 4 (casing 25) are the electrical leads 27 of the windings 6, 7 of the inductance coils, which can be included, in a particular case, in an alternating current bridge measuring circuit. In electric power amplifier 26, the first part 1 of the controlled shaft is the drive shaft on which the steering wheel is fixed, and the second part 2 of the controlled shaft is the driven shaft connected to the steering gear.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии крутящего момента напротив каждого окна 11 второго экрана 9 симметрично устанавливают части окон 10 обоих рядов первого экрана 8. При этом напротив каждой катушки индуктивности расположение окон 10, 11 одинаково, соответственно равны длины просветов совместного окна напротив каждой катушки. В результате индуктивности катушек одинаковы и мостовая измерительная цепь переменного тока находится в состоянии баланса.The device operates as follows. In the absence of torque, parts of the windows 10 of both rows of the first screen 8 are symmetrically installed in front of each window 11 of the second screen 9. In this case, the windows 10, 11 are located opposite each inductance coil, respectively, and the lengths of the gaps of the joint window opposite each coil are equal. As a result of the inductance of the coils are the same and the bridge measuring circuit of the alternating current is in a state of balance.

При приложении между частями контролируемого вала 1, 2 крутящего момента окна 10, 11 экранов 8, 9 взаимно смещаются, длина просвета совместного окна напротив одной катушки увеличивается, а напротив другой уменьшается. Индуктивности катушек изменяются в противоположных направлениях, что приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи переменного тока и генерации сигнала, величина которого пропорциональна моменту скручивания. При этом, меняя конфигурацию окон 10, 11, можно получить различные виды характеристик выходного сигнала.When torque is applied between the parts of the monitored shaft 1, 2, the windows 10, 11 of the screens 8, 9 are mutually displaced, the lumen length of the joint window opposite one coil increases and the other decreases. The inductances of the coils change in opposite directions, which leads to an imbalance of the bridge measuring circuit of the alternating current and the generation of a signal whose value is proportional to the moment of twisting. In this case, changing the configuration of the windows 10, 11, you can get various kinds of characteristics of the output signal.

В случае приложения к контролируемому валу крутящего момента противоположного направления мостовая измерительная цепь разбалансируется и выходной сигнал оказывается сдвинутым по фазе на 180 эл.град. Таким образом, с помощью заявляемого устройства определяется направление и величина крутящего момента вала.In the case of application of the opposite direction of torque to the controlled shaft, the bridge measuring circuit is unbalanced and the output signal is phase shifted by 180 degrees. Thus, using the inventive device determines the direction and magnitude of the torque of the shaft.

Подпружинивание каркаса 5 катушек устраняет зазор между катушками и экраном 8. Подвижное шлицевое соединение первой части 1 контролируемого вала и втулки 12 первого экрана 8 в совокупности с подпружиниванием первого экрана 8 ко второму экрану 9 через каркас 5 катушек позволяет выбрать зазор между экранами 8, 9 и поддерживать это состояние при эксплуатации в любых условиях вне зависимости от температурных деформаций первой и второй частей 1, 2 контролируемого вала и торсионного вала 3. Более четкое позиционирование первого экрана 8 на первой части 1 контролируемого вала является результатом подпружинивания втулки 12 первого экрана 8 через выступы 22 в канавках 21 шлицов 19 указанной первой части 1 вала.The springing of the frame 5 of the coils eliminates the gap between the coils and the screen 8. The movable spline connection of the first part 1 of the monitored shaft and the sleeve 12 of the first screen 8, together with the springing of the first screen 8 to the second screen 9 through the frame 5 of coils, allows you to choose the gap between the screens 8, 9 and maintain this state during operation in any conditions, regardless of temperature deformations of the first and second parts 1, 2 of the controlled shaft and torsion shaft 3. A clearer positioning of the first screen 8 at the first hour ty 1 of the controlled shaft is the result of springing the sleeve 12 of the first screen 8 through the protrusions 22 in the grooves 21 of the splines 19 of the specified first part 1 of the shaft.

Таким образом, задача изобретения - повышение стабильности выходной характеристики датчика крутящего момента вала - решена за счет стабилизации взаимного расположения элементов магнитной цепи и, следовательно, стабилизации сопротивления магнитному потоку.Thus, the objective of the invention is to increase the stability of the output characteristics of the shaft torque sensor - solved by stabilizing the relative position of the elements of the magnetic circuit and, therefore, stabilizing the resistance to magnetic flux.

Claims (10)

1. Датчик крутящего момента вала, содержащий торсионный вал, электропроводящие экраны с перфорированными в них окнами и корпус, внутри которого установлен каркас катушек индуктивности с обмотками, экраны выполнены в виде дисков, расположенных у обращенных друг к другу торцов частей контролируемого вала, соединенных торсионным валом, первый экран установлен на первой части контролируемого вала посредством втулки, а второй экран жестко закреплен на второй части контролируемого вала, причем каркас катушек индуктивности установлен в корпусе посредством радиальных выступов, расположенных в направляющих пазах корпуса, выполненных на его внутренней поверхности параллельно оси контролируемого вала, каркас катушек размещен концентрично контролируемому валу и выполнен прилегающим к первому экрану с подпружиниванием относительно корпуса, отличающийся тем, что первая часть контролируемого вала снабжена шлицами, образованными на ее боковой поверхности у торца, обращенного ко второй части вала, торцевые выступы которого с нормируемым зазором расположены между шлицами, каждый шлиц снабжен продольной канавкой, втулка первого экрана установлена на шлицах с возможностью перемещения по ним и выполнена с внутренними радиальными выступами, расположенными в продольных канавках шлицов, причем каждый выступ втулки подпружинен к стенке канавки шлица в одном направлении вдоль проходящей через выступы втулки окружности, лежащей в плоскости поперечного сечения контролируемого вала, с центром, совпадающим с проекцией оси вала на эту плоскость, путем установки в гнезде выступа плоской изогнутой пружины, воздействующей на противоположную стенку канавки шлица.1. A shaft torque sensor comprising a torsion shaft, electrically conductive screens with perforated windows and a housing within which a frame of inductors with windings is installed, the screens are made in the form of disks located at the ends of the parts of the controlled shaft facing each other connected by a torsion shaft , the first screen is mounted on the first part of the controlled shaft by a sleeve, and the second screen is rigidly fixed on the second part of the controlled shaft, and the frame of the inductors is installed in the housing all by means of radial protrusions located in the guide grooves of the housing, made on its inner surface parallel to the axis of the controlled shaft, the coil frame is arranged concentrically to the controlled shaft and made adjacent to the first screen with springing relative to the housing, characterized in that the first part of the controlled shaft is provided with splines formed on its lateral surface at the end facing the second part of the shaft, the end protrusions of which with a normalized gap are located between the splines, each the slot is provided with a longitudinal groove, the sleeve of the first screen is mounted on the slots with the possibility of movement along them and is made with internal radial protrusions located in the longitudinal grooves of the splines, with each protrusion of the sleeve spring-loaded to the wall of the slot groove in one direction along the circumference passing through the protrusions of the sleeve the cross-sectional plane of the controlled shaft, with the center coinciding with the projection of the shaft axis on this plane, by installing in the socket of the protrusion a flat curved spring acting on the opposite wall of the slot groove. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что его корпус выполнен зацело с кожухом электроусилителя рулевого управления автомобиля.2. The sensor according to claim 1, characterized in that its body is made integrally with the casing of the electric power steering of the car. 3. Датчик по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутренняя поверхность корпуса расположена концентрично контролируемому валу.3. The sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the inner surface of the housing is concentrically controlled by the shaft. 4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что каркас катушек индуктивности выполнен в виде составного диска, прилегающего к первому экрану, причем первая обмотка установлена в кольцевом пазу первой детали каркаса, а вторая обмотка установлена в кольцевом пазу второй детали каркаса, соединенной с первой деталью так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала, концентрично указанному валу.4. The sensor according to claim 1, characterized in that the frame of the inductors is made in the form of a composite disk adjacent to the first screen, and the first winding is installed in the annular groove of the first frame part, and the second winding is installed in the ring groove of the second frame part connected to the first part so that both grooves are at least partially located in a plane perpendicular to the axis of the shaft being monitored concentrically to the shaft. 5. Датчик по п.1 или 4, отличающийся тем, что обмотки катушек индуктивности включены в мостовую измерительную цепь переменного тока.5. The sensor according to claim 1 or 4, characterized in that the windings of the inductors are included in the bridge measuring circuit of an alternating current. 6. Датчик по п.1, отличающийся тем, что окна в первом экране расположены по окружности в два ряда со смещением, а во втором экране окна расположены в один ряд, захватывающий по ширине оба ряда окон первого экрана.6. The sensor according to claim 1, characterized in that the windows in the first screen are arranged in a circle in two rows with offset, and in the second screen, the windows are arranged in one row, capturing the width of both rows of windows of the first screen. 7. Датчик по п.1 или 6, отличающийся тем, что окна первого и второго экранов выполнены трапецеидального сечения, причем оба ряда окон первого экрана охвачены рядом окон второго экрана.7. The sensor according to claim 1 or 6, characterized in that the windows of the first and second screens are made of trapezoidal cross-section, and both rows of windows of the first screen are covered by a number of windows of the second screen. 8. Датчик по п.6 или 7, отличающийся тем, что в первом экране окна одного ряда расположены напротив межоконных перемычек другого ряда.8. The sensor according to claim 6 or 7, characterized in that in the first screen the windows of one row are located opposite the window bridges of the other row. 9. Датчик по пп.1, 6-8, отличающийся тем, что экраны выполнены из меди и/или медных сплавов.9. The sensor according to claims 1, 6-8, characterized in that the screens are made of copper and / or copper alloys. 10. Датчик по пп.1, 6 - 8, отличающийся тем, что экраны выполнены из алюминия и/или алюминиевых сплавов.10. The sensor according to claims 1, 6 to 8, characterized in that the screens are made of aluminum and / or aluminum alloys.
RU2003116874/28A 2003-06-05 2003-06-05 Shaft torque transducer RU2244274C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116874/28A RU2244274C1 (en) 2003-06-05 2003-06-05 Shaft torque transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003116874/28A RU2244274C1 (en) 2003-06-05 2003-06-05 Shaft torque transducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003116874A RU2003116874A (en) 2004-12-20
RU2244274C1 true RU2244274C1 (en) 2005-01-10

Family

ID=34881285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003116874/28A RU2244274C1 (en) 2003-06-05 2003-06-05 Shaft torque transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244274C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795384C1 (en) * 2022-11-16 2023-05-03 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Shaft torque measurement device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795384C1 (en) * 2022-11-16 2023-05-03 Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" Shaft torque measurement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4724710A (en) Electromagnetic torque sensor for a rotary shaft
EP1584908B1 (en) Torque detecting apparatus and manufacturing method thereof
US6906513B2 (en) Rotary motion detector
US4999531A (en) Electromagnetic actuators
CN106716091B (en) With mentioning high-precision induction rotation sensor
CN105745824A (en) Starter-generator provided with function for outputting signal for engine control
EP0367442B1 (en) Torque sensing device
US6229231B1 (en) Reciprocating motor having controllable rotor position
JP2001124640A (en) Torque detector
RU2244274C1 (en) Shaft torque transducer
US4796463A (en) Variable permeability steering torque sensor
RU2165076C2 (en) Generator of torque of shaft
RU2152600C1 (en) Transducer of shaft torque
JPH0743288B2 (en) Torque sensor
US6912921B2 (en) Torque detecting device
JP2002310819A (en) Torque sensor
RU2149368C1 (en) Device for contactless measurement of shaft torque
KR100416965B1 (en) Torque Sensor
JPH09196779A (en) Torque sensor
JP4833424B2 (en) Rotation sensor
KR100804486B1 (en) Torque sensor of steering system
RU2334962C1 (en) Torsion torque detector
JP3592571B2 (en) Torque detector
JP3673138B2 (en) Torque sensor
JPH0623951Y2 (en) Torque detector

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20140416