專利名稱：非接觸式傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于車輛轉向系統(tǒng)，具體涉及電動助力轉向系統(tǒng)中的一種 力矩傳感器。
背景技術：
傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)中關鍵部件之一。在發(fā)動機、底盤和 車身三部分的控制系統(tǒng)中都有廣泛應用。 一輛乘用車上目前約有十幾 到近百個傳感器，所以未來汽車將成為傳感器的最大應用市場。
汽車所使用的傳感器不僅數(shù)量大而且品種多。為了更好的滿足使 用要求，目前還在不斷地開發(fā)新型汽車用傳感器。要求這些傳感器能 適合大批量生產、耐震、耐水、耐熱、工作可靠穩(wěn)定性良好、結構簡 單、尺寸小、質量輕、便于安裝、除此之外傳感器的測定范圍、精度、 靈敏度、分辨力應符合要求以及傳感器的互換性、使用壽命和經濟性 都應達到較高水平。
力矩傳感器分為非接觸式和接觸式兩種。 一種已經在汽車電動助 力轉向上得到應用的接觸式力矩傳感器，因存在有結構復雜、螺旋滾 道加工困難和所需設備昂貴、而且因工作時有接觸磨損使壽命縮短、 磨損后還會導致傳感器的靈敏度降低等原因將淡出市場。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中存在的以上缺陷，本發(fā)明提供一種結構簡單、制 造容易、靈敏度高和工作時沒有接觸磨損、使用壽命長的非接觸式力 矩傳感器結構。
本發(fā)明采用的技術方案如下 一種非接觸式傳感器，包括輸入軸、 輸出軸、鑲嵌件、屏蔽罩、電感檢測線圈輸入軸套接在輸出軸上， 輸出軸中空，內設有扭桿，扭桿的一端固定在輸入軸上，另一端固定 在輸出軸上；鑲嵌件固定在輸入軸或輸出軸的任一軸上，屏蔽罩固定 在剩下的任一軸上，鑲嵌件外部安裝有屏蔽罩，屏蔽罩外部設置有固 定在減速器端蓋上的電感檢測線圈；鑲嵌件的外表面設有均布的若干 個鍵齒，屏蔽罩上開設有與鑲嵌件上的鍵齒相配合的窗口。
本發(fā)明的非接觸式傳感器，鑲嵌件為兩個，用鑲嵌方式固定在軸 上；各鑲嵌件的結構尺寸相同，兩個鑲嵌件的鍵齒在周向相互對稱錯 開。
本發(fā)明的非接觸式傳感器，電感檢測線圈為兩個，其中一個作為 補償線圈。
本發(fā)明的非接觸式傳感器，鑲嵌件用導磁體材料制作。 本發(fā)明的非接觸式傳感器，鑲嵌件上的鍵齒為矩形鍵齒。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1) 由于鑲嵌件采用導磁體材料制作，其靈敏度得到明顯提高。
(2) 使用本發(fā)明的傳感器，各元器件幾乎沒有接觸磨損，使用 壽命長。
(3) 本發(fā)明傳感器采用鑲嵌式結構，使與之相關的各結構件結 構簡單、工藝性良好、制造容易。
(4) 本發(fā)明傳感器的輸出軸結構簡單，不需要購置昂貴的加工 設備。


圖1為本發(fā)明實施例的結構裝配圖2為本發(fā)明實施例的導磁體鑲嵌件的構造圖3為本發(fā)明實施例的導磁體鑲嵌件安裝后的位置關系示意圖4為本發(fā)明實施例的屏蔽罩構造圖5為圖1中的A—A剖面圖6為圖1中的B—B剖面圖7為本發(fā)明實施例的轉向盤在中間位置時的使用狀態(tài)圖； 圖8為本發(fā)明實施例的轉向盤向右轉時的使用狀態(tài)圖； 圖9為本發(fā)明實施例的轉向盤向左轉時的使用狀態(tài)圖； 圖IO為本發(fā)明實施例的電路原理圖。 具體實施例
如圖1、 2、 3所示，本發(fā)明的非接觸式力矩傳感器裝置包括輸入 軸l，屏蔽罩2、上電感檢測線圈3、下電感檢測線圈4、輸出軸5、銷 釘6和銷釘10、扭桿7以及上導磁體鑲嵌件9和下導磁體鑲嵌件8。
其中，輸入軸1右端的內孔按直徑大小不同分為三級，在最小也 是最深的內孔中插入扭桿7并經銷釘10使之相互固定成為一體。在輸 入軸1最大的內孔處裝有輸出軸5，輸出軸5的芯部是通孔，內裝扭桿 7。扭桿7的右端通過銷釘6與輸出軸5固定為一體。
輸出軸5左側靠近輸入軸1的地方，安裝有上導磁體鑲嵌件9和 下導磁體鑲嵌件8。導磁體鑲嵌件8、 9用鑲嵌方式固定安裝在輸出軸 5上。兩導磁體鑲嵌件8、 9的外觀結構如圖2所示，它們的表面有8
條均布的矩形鍵齒。裝配到輸出軸5上時兩導磁體鑲嵌件之間的矩形 鍵齒在周向相互對稱錯開，見圖3所示。導磁體鑲嵌件的外部安裝有 屏蔽罩2，屏蔽罩2左側的末端固定在輸入軸1的環(huán)形槽內。實際使用 時，只要使鑲嵌件和屏蔽罩固定在不同的軸上即可。所以可以將導磁 體鑲嵌件9和下導磁體鑲嵌件8安裝在輸入軸1上，對應的屏蔽罩2 末端固定在輸出軸5上。
屏蔽罩2上設有上、下兩圈每圈有8個各自與導磁體鑲嵌件8、 9 上的矩形鍵齒相配合的矩形窗口，上圈稱為屏蔽罩上窗口 11，下圈稱 為屏蔽罩下窗口 12，如圖4所示。圖5為下導磁體鑲嵌件的矩形鍵齒 與屏蔽罩下窗口之間的安裝位置關系，圖6為上導磁體鑲嵌件的矩形 鍵齒與屏蔽罩上窗口之間的安裝位置關系。屏蔽罩2外部的兩圈窗口 處，各安放一個電感檢測線圈，即上、下電感檢測線圈3和4。
圖7為本發(fā)明實施例的轉向盤在中間位置時導磁體鑲嵌件的矩形 鍵齒與屏蔽罩窗口之間的位置關系圖。圖中各窗口位于導磁體鑲嵌件 鍵齒的齒槽上部。
圖8為本發(fā)明實施例的轉向盤向右轉時，屏蔽罩下圈各窗口位于 導磁體鑲嵌件鍵齒的齒頂上部，而上圈各窗口仍位于導磁體鑲嵌件鍵 齒的齒槽上部。
圖9為本發(fā)明實施例的轉向盤向左轉時，屏蔽罩上圈各窗口位于 導磁體鑲嵌件鍵齒的齒頂上部，下圈各窗口仍位于導磁體鑲嵌件鍵齒 的齒槽上部。
圖IO為本發(fā)明實施例的電路原理圖。圖中13、 14為電阻，3和4
為電感檢測線圈。
本發(fā)明工作原理如下
只有在汽車轉彎行駛時才需要助力，首先駕駛員要對轉向盤施力， 因本發(fā)明中的轉向盤通過轉向軸與本發(fā)明實施例的輸入軸聯(lián)接，故輸 入軸相對輸出軸轉動一個角度，即兩軸間產生相對角位移。另一方面 本發(fā)明的鑲嵌件，采用的是導磁體材料和鍵齒形狀結構。因導磁體鑲 嵌件固定在輸出軸上，所以也要同輸出軸一起轉動，結果兩電感檢測 線圈之一的齒部相對面積發(fā)生變化，這又導致磁路磁阻變化，電路的 線圈阻抗也發(fā)生變化。而在齒部相對面積沒有發(fā)生變化的電感檢測線
圈處，線圈的阻抗沒有變化，見圖7、 8、 9。
如圖10所示，前置放大器借助于阻抗，各線圈加上振蕩器信號， 線圈阻抗發(fā)生變化，則線圈端電壓Vs、 Vr隨之發(fā)生變化，但在這種情 況下Vr不變。
<formula>formula see original document page 7</formula>回路中由于存在上述關系式，Vs的變化作為Im、 Is的變化輸出。
還有設計了Im、 Is兩個輸出系統(tǒng)，為確保安全性相應電子回路也 采用雙回路設計。
還有本設計的兩個線圈互為補償線圈，其意義為隨著外界溫度 的變化，線圈阻抗發(fā)生改變，因這種變化在電感檢測線圈和電感補償 線圈中同時產生，所以從(1)式中可以看出其變化相互抵消，即由于 溫度變化電壓變化為」Vs、」Vr，貝lj (1)式變?yōu)?br> <formula>formula see original document page 8</formula> (2) 若」Vs二」Vr，則(2)式等于(1)式，Im的變化體現(xiàn)不出來。 本發(fā)明工作過程可分為如下三個階段
(1) 工作前準備階段 本發(fā)明的輸入軸與轉向盤連接，輸出軸經轉向器和轉向傳動機構
與轉向輪連接。駕駛員轉動轉向盤之前屏蔽罩上、下兩圈窗口相對于 上、下導磁體鑲嵌件上的鍵齒位置關系在如圖7所示的中間位置處。 此時汽車直線行駛，無轉向助力需求。
(2) 轉向階段
轉向有順時針轉動和逆時針轉動兩種情況。在順時針轉動轉向盤 的瞬間，見圖8，屏蔽罩和輸入軸作同向、同步轉動。而輸出軸因轉向 輪受到較大的阻力作用不動，這表明已有助力需求。此刻扭桿兩端相 對扭轉變形，故屏蔽罩相對導磁體鑲嵌件順時針轉動，結果B—B剖面 處的屏蔽罩上窗口與上導磁體鑲嵌件之間的相對位置關系雖有改變， 但沒有發(fā)生本質變化，即磁路磁阻和上電感檢測線圈阻抗沒有變化。 而A—A剖面處的屏蔽罩下窗口與下導磁體鑲嵌件的相對關系，因屏 蔽罩下窗口的轉動使下導磁體鑲嵌件的鍵齒露出，結果導致磁路磁阻 發(fā)生變化，下電感檢測線圈阻抗也發(fā)生變化。再經過信號調理電路處 理將此信號輸送至控制器，之后由控制器向電機發(fā)出助力指令。逆時 針轉動轉向盤的情況，見圖9，與順時針轉動轉向盤的情況相似，只是 屏蔽罩下窗口與下導磁體鑲嵌件的相對關系沒有本質變化，而上導磁 體鑲嵌件的鍵齒露出，其余結果與上述相似。
(3)回正階段
停止轉動轉向盤以后，在轉向輪自動回歸到直線行駛位置的同時 也帶動本發(fā)明所述的輸出軸轉回到初始位置，并且轉向盤也回轉到中 間位置，即本發(fā)明所述各組成件的相互位置關系又恢復到轉向前狀態(tài)， 之后兩檢測線圈檢測到的信號一樣而且等值。
權利要求
1、一種非接觸式傳感器，其特征是包括輸入軸、輸出軸、鑲嵌件、屏蔽罩、電感檢測線圈輸入軸套接在輸出軸上，輸出軸中空，內設有扭桿，扭桿的一端固定在輸入軸上，另一端固定在輸出軸上；鑲嵌件固定在輸入軸或輸出軸的任一軸上，屏蔽罩固定在剩下的任一軸上，鑲嵌件外部安裝有屏蔽罩，屏蔽罩外部設置有電感檢測線圈；鑲嵌件的外表面設有均布的若干個鍵齒，屏蔽罩上開設有與鑲嵌件上的鍵齒相配合的窗口。
2、 如權利要求1所述的非接觸式傳感器，其特征在于鑲嵌件為 兩個，用鑲嵌方式固定在軸上；各鑲嵌件的結構尺寸相同，兩 個鑲嵌件的鍵齒在周向相互對稱錯開。
3、 如權利要求1或2所述的非接觸式傳感器，其特征在于電感 檢測線圈為兩個，其中一個作為補償線圈。
4、 如權利要求1或2所述的非接觸式傳感器，其特征在于鑲嵌 件用導磁體材料制作。
5、 如權利要求3所述的非接觸式傳感器，其特征在于鑲嵌件用導磁體材料制作。
6、 如權利要求1或2所述的非接觸式傳感器，其特征在于鑲嵌件上的鍵齒為矩形鍵齒。
7、 如權利要求5所述的非接觸式傳感器，其特征在于鑲嵌件上的鍵齒為矩形鍵齒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸式傳感器，包括輸入軸、輸出軸、鑲嵌件、屏蔽罩、電感檢測線圈輸入軸套接在輸出軸上，輸出軸中空，內設有扭桿，扭桿的一端固定在輸入軸上，另一端固定在輸出軸上；鑲嵌件固定在輸入軸或輸出軸的任一軸上，屏蔽罩固定在剩下的任一軸上，鑲嵌件外部安裝有屏蔽罩，屏蔽罩外部設置有固定在減速器端蓋上的電感檢測線圈；鑲嵌件的外表面設有均布的若干個鍵齒，屏蔽罩上開設有與鑲嵌件上的鍵齒相配合的窗口。本發(fā)明具有沒有接觸磨損、使用壽命長的優(yōu)點。
文檔編號G01L5/22GK101393060SQ20081006310
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權日2008年7月10日
發(fā)明者瓏 周, 施國標, 碩 楊, 王望予, 田旭輝 申請人:杭州世寶汽車方向機有限公司