專利名稱：一種內(nèi)置傳感器的方向盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種機(jī)動(dòng)車方向盤，具體涉及ー種應(yīng)用于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的內(nèi)置扭矩傳感器的方向盤。
技術(shù)背景由于EPS具有的節(jié)能環(huán)保及優(yōu)越的操縱性和安全性能，EPS正在不斷擠占助力轉(zhuǎn)向器的市場(chǎng)。而扭矩傳感器在EPS助力轉(zhuǎn)向過程中起到非常重要的作用。駕駛員在轉(zhuǎn)向過程中所需助力的大小和方向都是通過扭矩傳感器提供的信號(hào)來進(jìn)行判斷和處理的?，F(xiàn)有的方向盤中的EPS扭矩傳感器多采用安裝在轉(zhuǎn)向管柱上電位計(jì)式扭矩傳感器。該電位計(jì)式傳感器在轉(zhuǎn)向管柱上設(shè)有ー機(jī)械接觸式扭矩傳感裝置，且設(shè)置在兩段式的轉(zhuǎn)向管柱的端部聯(lián)接處，轉(zhuǎn)向管柱的是由端部聯(lián)接在一起的輸入軸和輸出軸構(gòu)成，輸入軸的上端部與方向盤固定連接。該扭矩傳感裝置的結(jié)構(gòu)包括套接在輸入軸上的滑套、設(shè)于滑套與輸入軸之間的幾個(gè)鋼球、設(shè)于滑套外側(cè)并與滑套相聯(lián)接的扭矩傳感器。所述鋼球與輸入軸端部外周面上所設(shè)的螺旋凹槽相配合，并且與設(shè)于滑套中的環(huán)狀凹槽相配合，在輸出軸的聯(lián)接端固連有一圓筒狀的套筒，該套筒的端部開有與所述鋼球數(shù)目相一致的開ロ，輸出軸與輸入軸相聯(lián)接時(shí)，鋼球位于所述的開口內(nèi)。當(dāng)與方向盤直接相連的輸入軸在方向盤的帶動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于輸出軸與輸入軸之間設(shè)有扭桿，輸入軸與輸出軸之間具有ー個(gè)相対的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，而輸出軸相對(duì)不動(dòng)，這樣，輸入軸在轉(zhuǎn)動(dòng)吋，螺旋凹槽會(huì)促使鋼球軸向滑動(dòng)，鋼球軸向滑動(dòng)時(shí)會(huì)進(jìn)ー步促使滑套進(jìn)行軸向滑動(dòng)，進(jìn)而會(huì)使作用在扭矩傳感器上的力發(fā)生變化，使扭矩傳感器輸出信號(hào)，促使助動(dòng)電機(jī)通過控制模塊適時(shí)而動(dòng)，為汽車的轉(zhuǎn)向提供助力。但是，這種扭矩傳感器的安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜使得其難以在方向盤上安裝和精確定位，且對(duì)輸出軸上的螺旋凹槽及滑套上的環(huán)狀凹槽加工精度要求很高，使得造價(jià)高提高。另外，由于鋼球是在相應(yīng)的凹槽中進(jìn)行滑動(dòng)，當(dāng)扭矩傳感器工作時(shí)間過久后鋼球與凹槽之間會(huì)出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象，比較容易損壞，一旦發(fā)生損壞，則EPS的中央控制單元將無法確定駕駛員的操作意圖，尤其是汽車的轉(zhuǎn)向方向，從而會(huì)使整個(gè)EPS失效。因此如何設(shè)計(jì)出安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、造價(jià)低的內(nèi)置扭矩傳感器的方向盤是目前面臨的ー個(gè)重要問題
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)置傳感器的方向盤，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低和測(cè)量精度高等特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種內(nèi)置傳感器的方向盤，它有ー轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸上安裝方向盤，轉(zhuǎn)軸外面是花鍵，其特征在于，所述方向盤的骨架帶有ー對(duì)齒槽，轉(zhuǎn)軸的中間部位上有一弾性體，該弾性體的一端與花鍵相連，另一端與方向盤的骨架相連，ー對(duì)磁性體對(duì)稱地固定在花鍵的引腳上，且同時(shí)位于方向盤骨架的齒槽中， 一對(duì)對(duì)稱的磁傳感器分別位于對(duì)稱的磁性體外面，且與所述磁性體分別隔著空隙彼此相向，每個(gè)磁傳感器的輸出信號(hào)通過電路板發(fā)送到電動(dòng)助力系統(tǒng)的電子控制單元。進(jìn)一步，所述方向盤中的磁傳感器是固定的。進(jìn)一步，所述方向盤還包括分別用于將所述磁傳感器固定在方向盤骨架上的兩個(gè)磁傳感器座。進(jìn)一步，所述方向盤中的內(nèi)置傳感器結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的。本實(shí)用新型的有益效果是提供一種內(nèi)置傳感器的方向盤，該方向盤中磁性體隨彈性體的扭轉(zhuǎn)沿齒槽相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的磁通量的變化能夠精確地將駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向傳遞到磁傳感器上，EPS的中央控制單元通過磁傳感器的輸出信號(hào)來確定駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、造價(jià)低的特點(diǎn)。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。圖I是本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤的俯視圖。圖2是本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤的正視圖。圖3是本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤沿圖I中A-A線剖視圖。圖4是本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤無轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沿圖2中的B-B線的剖視圖。圖5是本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沿圖2中的B-B線的剖視圖。圖6是本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沿圖2中的B-B線的剖視圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的實(shí)施方式。一種用于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的內(nèi)置扭矩傳感器的方向盤，如圖3所示，包括軸I、小卡簧2、花鍵3、大卡簧4、軸承5、彈性體6、右磁性體7、左磁性體8、右磁傳感器9、左磁傳感器10、右磁傳感器座11、左磁傳感器座12、右電路板13、左電路板14、右線束15、左線束16、方向盤(帶齒槽)17組成。方向盤17帶有一對(duì)齒槽，安裝在轉(zhuǎn)向軸I上，軸的外面是花鍵3，用小卡簧2將花鍵3固定。軸承5和彈性體6在花鍵3和方向盤17之間，在軸承5的上端有一大卡簧4，用以固定該軸承5。彈性體6位于軸I的中部，它的一端結(jié)合在花鍵3上，另一端與方向盤17相結(jié)合，以使得方向盤17轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)彈性體6在扭矩的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)。左右對(duì)稱的磁性體7、8固定地裝配在花鍵3的引腳上，并位于方向盤骨架17的齒槽中以在齒槽周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，彈性體6發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)與其一端相結(jié)合的花鍵3發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)固定在花鍵3上的磁性體7、8沿齒槽相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。左右對(duì)稱的諸如霍爾元件的磁傳感器9、10產(chǎn)生與通過它的磁通的方向及大小相應(yīng)的輸出信號(hào)，且它們分別與左右對(duì)稱的磁性體7、8的隔著空隙彼此相向。磁傳感器9、10通過磁傳感器座11、12固定在方向盤17上，且磁傳感器9、10的引腳連接在電路板13、14上。在方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如圖4所示，左磁傳感器10與左磁性體8位置是正對(duì)的，右磁傳感器9與右磁性體7位置是正對(duì)的；當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性體7、8沿方向盤17的齒槽轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5和圖6所示，磁性體7、8與磁傳感器9、10之間產(chǎn)生相對(duì)位移，使得通過磁傳感器9、10中的磁通方向和大小與他們的相向狀態(tài)相應(yīng)地變化。磁傳感器9、10通過線圈將磁通量的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，其大小與上述檢測(cè)的磁通的大小相應(yīng)地變化，信號(hào)的高頻部分由檢測(cè)電路濾波，僅有扭矩信號(hào)部分被放大。如此，能將彈性體6上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)量作為流經(jīng)磁傳感器9、10回路的磁通的變化量進(jìn)行檢測(cè)，能夠?qū)⒃摍z測(cè)量作為扭矩扭轉(zhuǎn)量通過磁傳感器9、10求得，并通過電路板13、14上的線束15、16傳送到EPS電子控制單元，該電子控制單元通過磁傳感器9、10的輸出信號(hào)來確定駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向。通過以上描述可以看出，本實(shí)用新型的用于汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的內(nèi)置扭矩傳感器的方向盤，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)置扭矩傳感器的安裝和精確定位，并可靠地將駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向傳遞到磁傳感器9、10上以形成輸出信號(hào)，并且采用的傳感器為磁傳感器，避免了部件之間的摩擦損耗，EPS的中央控制單元通過磁傳感器的輸出信號(hào)便可確定駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向，因此，本實(shí)用新型的一種內(nèi)置傳感器的方向盤不僅工作穩(wěn)定可靠，不易損壞而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不僅僅受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。權(quán)利要求1.一種內(nèi)置傳感器的方向盤，它有一轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸上安裝方向盤，轉(zhuǎn)軸外面是花鍵，其特征在于，所述方向盤帶有一對(duì)齒槽，轉(zhuǎn)軸的中間部位上有一彈性體，該彈性體的一端與花鍵相連，另一端與方向盤相連，一對(duì)磁性體對(duì)稱地固定在花鍵的引腳上，且同時(shí)位于方向盤的齒槽中，一對(duì)對(duì)稱的磁傳感器分別位于對(duì)稱的磁鐵外面，且與所述磁性體分別隔著空隙彼此相向，每個(gè)磁傳感器的輸出通過電路板發(fā)送到汽車電動(dòng)助力系統(tǒng)的電子控制單元。
2.如權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)置傳感器的方向盤，其特征在于，所述方向盤中的磁傳感器是固定的，而所述磁性體隨彈性體的扭轉(zhuǎn)沿齒槽相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)置傳感器的方向盤，其特征在于，所述方向盤還包括分別用于將所述磁傳感器固定在方向盤骨架上的兩個(gè)磁傳感器座。
4.如權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)置傳感器的方向盤，其特征在于，所述方向盤中的內(nèi)置傳感器是對(duì)稱結(jié)構(gòu)的。
5.如權(quán)利要求I所述的一種內(nèi)置傳感器的方向盤，其特征在于，所述磁傳感器是霍爾元件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種內(nèi)置傳感器的方向盤，其特征在于在方向盤上布置有用于檢測(cè)駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向的扭矩傳感器，該方向盤中磁性體隨彈性體的扭轉(zhuǎn)沿齒槽相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的磁通量的變化能可靠地將駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向傳遞到磁傳感器上以形成輸出信號(hào)，采用的磁傳感器，避免了部件之間的摩擦損耗，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)置扭矩傳感器的安裝和精確定位，汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)的中央控制單元通過磁傳感器的輸出信號(hào)便可確定駕駛員作用在方向盤的力矩的大小和方向，因此，本實(shí)用新型一種內(nèi)置傳感器的方向盤不僅工作穩(wěn)定可靠，不易損壞而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B62D5/04GK202378936SQ20112055198
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月25日
發(fā)明者劉航周, 文洪奎, 王志欣, 趙戰(zhàn)偉 申請(qǐng)人:東方久樂汽車安全氣囊有限公司