Eps用一体化转向传感器的制造方法
【专利摘要】EPS用一体化转向传感器，涉及一种转向传感器。本实用新型的目的是为了解决现有单独传感器叠加使用方式成本高，占用空间大，而且两路信号相互独立输入控制系统，导致控制运算工程复杂的问题。本实用新型的转向传感器包括转矩测量模块和角度测量模块，其中转矩测量模块采用的是霍尔式转矩测量装置，包括多级磁圈、双层齿轭、集磁端以及霍尔芯片HAL815。转角测量模块使用的磁阻式角度测量装置，包括径向充磁永磁体以及霍尔芯片AS5147，并通过多级齿轮放大转动角度从而实现绝对角度的多圈测量。两个测量模块间通过软排线连接，在避免相互干扰的情况下实现信号的统一输出。
【专利说明】
EPS用一体化转向传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种汽车EPS用转向传感器，具体涉及一种磁阻式非接触转角转矩一体化传感器，在方向盘转动过程中，用于测量方向盘内扭杆所受扭矩以及方向盘绝对转角，属于汽车转向控制技术领域。
【背景技术】
[0002]汽车电动助力转向系统(EPS)通过控制电机为汽车转向提供助力从而提高驾驶员在转向过程中的驾驶舒适度，而EPS系统中的转向传感器则为转向控制系统提供扭矩及角度信号，控制电机提供转向助力辅助转向以及方向盘回正。随着EPS性能需求的提高以及汽车底盘一体化技术的发展，要求EPS系统中同时配备转矩和转角信号传感器。目前国内以单一传感器为主，并以单独传感器叠加使用方式居多，这种使用方式不但成本高，占用空间大，而且两路信号相互独立输入控制系统，导致控制运算工程复杂。目前仅少数国外汽车零部件公司所开发的扭矩角度一体化传感器占据主要市场份额。因此设计开发一种适合汽车使用环境，体积小，成本低，性能可靠，集成度高的转矩转角一体式的转向传感器对进一步提高EPS使用性能，提高汽车控制系统一体化由重要意义。
【实用新型内容】
[0003]在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]鉴于此，根据本实用新型的一个方面，本实用新型旨在提出一种用于EPS的集成化程度高，结构简单，内部无干扰的转矩和转角测量的一体化转向传感器，实现对EPS转向系统的输入扭矩和方向盘绝对转角的测量，来解决单独传感器叠加使用方式成本高，占用空间大，而且两路信号相互独立输入控制系统，导致控制运算工程复杂的问题。
[0005]本实用新型提出的EPS用一体化转向传感器，其具体结构为，多级磁圈连接在输入轴上，双层齿轭连接在输出轴上，且双层齿轭交错布置，上齿轭齿片对应下齿轭空隙；上集磁端通过注塑固定在上盖中，下集磁端通过注塑固定在下壳体中，霍尔芯片HAL815垂直焊接在第一电路板上，第一电路板固定安装在PCB安装支架上;PCB安装支架通过定位孔与下壳体和上盖固定;大齿轮通过键槽固定在多级磁圈上，第一小齿轮和第二小齿轮通过齿轮轴安装在上壳体的定位槽中；第一小齿轮和第二小齿轮的中心位置均通过注塑工艺固定有径向充磁永磁体，同时在第一小齿轮和第二小齿轮的下方布置第二电路板，第二电路板上布置有两个霍尔芯片AS5147，两个霍尔芯片AS5147分别与径向充磁永磁体相对应;第一小齿轮、第二小齿轮和大齿轮三者相互啮合;第一电路板和第二电路板通过软排线连接。
[0006]所述上盖，上壳体以及下壳体构成传感器安装壳体部分。传感器安装壳体部分固定安装在EPS转向管柱上，无相对运动。
[0007]所述上集磁端固定在上盖中，下集磁端固定在下壳体中，通过定位安装实现上下集磁端相对位置的固定。
[0008]进一步地:所述多级磁圈通过与之注塑在一起的薄壁衬套连接在输入轴上，双层齿轭通过与之注塑在一起的薄壁衬套连接在输出轴上。
[0009]进一步地:所述第一电路板为转矩处理电路板，第二电路板为角度处理电路板，两者沿圆周直径相对位置布置。两者之间通过软排线连接，在避免相互干扰的情况下，实现远距离电信号及输出信号的传递。
[0010]进一步地:所述PCB安装支架所在平面和下壳体所在平面垂直。
[0011]进一步地:所述大齿轮的内壁上设置有至少两个矩形凸起。矩形凸起通过与磁圈注塑体中的槽配合紧固安装。
[0012]本实用新型所达到的效果为:
[0013]本实用新型的传感器安装在与汽车方向盘连接的输入轴和与助力组件相连接的输出轴之间，用于测量对方向盘进行转向操作时在输入轴与输出轴间所产生的扭矩以及方向盘相对于车体所产生的转动角度。转向传感器包括转矩测量模块和角度测量模块，其中转矩测量模块采用的是霍尔式转矩测量装置，包括多级磁圈、双层齿轭、集磁端以及霍尔芯片HAL815。转角测量模块使用的磁阻式角度测量装置，包括径向充磁永磁体以及霍尔芯片AS5147，并通过多级齿轮放大转动角度从而实现绝对角度的多圈测量。两个测量模块间通过软排线连接，在避免相互干扰的情况下实现信号的统一输出。
【附图说明】
[0014]图1是转向传感器整体结构图；
[0015]图2是转向传感器总成爆炸图；
[0016]图3是上盖及集磁端结构；
[0017]图4是上壳体及齿轮布置图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0019]在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
[0020]本实施方式的EPS用一体化转向传感器，包括传感器安装壳体部分、处理电路、转矩测量模块和角度测量模块，其中转矩测量模块采用的是霍尔式转矩测量装置，包括多级磁圈、双层齿轭、集磁端以及霍尔芯片HAL815。转角测量模块使用的磁阻式角度测量装置，包括径向充磁永磁体以及霍尔芯片AS5147，并通过多级齿轮放大转动角度从而实现绝对角度的多圈测量。处理电路的第一电路板和第二电路板通过软排线连接，实现两个测量模块间信号的统一输出。
[0021]EPS用一体化转向传感器的具体结构为，所述多级磁圈4通过与之注塑在一起的薄壁衬套连接在输入轴上，双层齿轭2通过与之注塑在一起的薄壁衬套连接在输出轴上，且双层齿轭2交错布置，上齿轭齿片对应下齿轭空隙；上集磁端12通过注塑固定在上盖I中，下集磁端6通过注塑固定在下壳体7中，霍尔芯片HAL815垂直焊接在第一电路板上，第一电路板固定安装在PCB安装支架3上;PCB安装支架3通过定位孔与下壳体7和上盖I固定;大齿轮5通过键槽固定在多级磁圈4上，第一小齿轮8和第二小齿轮9通过齿轮轴安装在上壳体10的定位槽中，并通过齿轮轴上的凸起实现与定位槽无障碍相对转动及轴向无传动定位;第一小齿轮8和第二小齿轮9的中心位置均通过注塑工艺固定有径向充磁永磁体，同时在第一小齿轮8和第二小齿轮9的下方布置第二电路板，第二电路板上布置有角度处理电路及两个霍尔芯片AS5147，两个霍尔芯片AS5147分别与径向充磁永磁体相对应;第一小齿轮8、第二小齿轮9和大齿轮5三者相互啮合，通过多级传动角度实现信号放大;第一电路板和第二电路板通过软排线连接。
[0022]当方向盘转动时，与输入轴连接的多级磁圈4和与输出轴连接的双层齿轭2发生相对转动，上集磁端12和下集磁端6所收集的磁场强度发生变化，并由霍尔芯片HAL815测量得出相对转角，利用材料力学的计算方法可以计算得到转矩大小。
[0023]当方向盘转动时，多级磁圈4随输入轴转动，同时与多级磁圈4相连接的大齿轮5随之转动，并带动第一小齿轮8和第二小齿轮9转动，安装于小齿轮中的径向充磁永磁体相对于第二电路板上的霍尔芯片AS5147发生转动，测量出每个小齿轮的相对转角，计算两个小齿轮转角的差值并与方向盘转动角度形成对应关系。所述大齿轮齿数为44，第一小齿轮齿数为20，第二小齿轮的齿数为22，通过差值计算可以实现±900°范围的绝对角度测量。
[0024]转矩测量信号和转角测量信号通过FPC软排线连接，实现长距离的供电和信号传输。所得信号经过单片机处理通过线束传输到EPS控制器上，控制器以此为根据控制助力电机实现助力转向以及方向盘主动回正。
[0025]虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
【主权项】
1.EPS用一体化转向传感器，其特征在于:多级磁圈(4)连接在输入轴上，双层齿轭(2)连接在输出轴上，且双层齿轭(2)交错布置，上齿轭齿片对应下齿轭空隙；上集磁端(12)通过注塑固定在上盖(I)中，下集磁端(6)通过注塑固定在下壳体(7)中，霍尔芯片HAL815垂直焊接在第一电路板上，第一电路板固定安装在PCB安装支架(3)上;PCB安装支架(3)通过定位孔与下壳体(7)和上盖(I)固定;大齿轮(5)通过键槽固定在多级磁圈(4)上，第一小齿轮(8)和第二小齿轮(9)通过齿轮轴安装在上壳体(10)的定位槽中；第一小齿轮(8)和第二小齿轮(9)的中心位置均通过注塑工艺固定有径向充磁永磁体，同时在第一小齿轮(8)和第二小齿轮(9)的下方布置第二电路板，第二电路板上布置有两个霍尔芯片AS5147，两个霍尔芯片AS5147分别与径向充磁永磁体相对应;第一小齿轮(8)、第二小齿轮(9)和大齿轮(5)三者相互啮合;第一电路板和第二电路板通过软排线连接。2.根据权利要求1所述的EPS用一体化转向传感器，其特征在于:所述多级磁圈通过与之注塑在一起的薄壁衬套连接在输入轴上，双层齿轭通过与之注塑在一起的薄壁衬套连接在输出轴上。3.根据权利要求1所述的EPS用一体化转向传感器，其特征在于:所述第一电路板为转矩处理电路板，第二电路板为角度处理电路板。4.根据权利要求1所述的EPS用一体化转向传感器，其特征在于:所述PCB安装支架(3)所在平面和下壳体(7)所在平面垂直。5.根据权利要求1所述的EPS用一体化转向传感器，其特征在于:所述大齿轮(5)的内壁上设置有至少两个矩形凸起。
【文档编号】G01B7/30GK205469271SQ201620323414
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】郭艳玲, 常子凡, 周希达
【申请人】东北林业大学