汽车方向传感器以及汽车的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种用于汽车自动制动、汽车自动驾驶技术中的汽车方向传感器。

背景技术：

汽车自动紧急刹车系统（AEB，Automatic Emergency Braking）是一种汽车主动安全技术，系统依靠传感器来监测前方目标物并检测与目标物之间的相对速度和距离，计算即将发生的情况，并在危险情况下自动采取紧急刹车以避免或减轻碰撞，该系统已成为引领世界汽车产业升级又一新的核心技术。世界最具权威的汽车安全检测机构Euro-NCAP（欧洲新车安全评鉴协会）已在2014年的汽车安全检测评鉴规程中添加AEB作为5星级评价的加分项目。美国高速公路安全管理局（NHTSA）也宣布从2018年开始就会重新调整五星级评价制度，其中标配AEB是新车获得五星评价的必要条件。另外，占美国汽车市场份额99%以上的20家汽车制造商也已同意在2022年让AEB成为技术标准。

汽车自动驾驶技术是实现“智能汽车”与“智能交通”的关键技术，也是未来汽车发展的必然趋势。据美国电气和电子工程师协会（IEEE）预测，到2020年全球75%的新款汽车都将会是自动驾驶的。从技术本身来看，自动驾驶意味着“驾驶本质”的革命，可以减少驾驶压力、提高安全性、避免拥堵并降低污染。从产业发展来看，自动驾驶将是物联网、云计算和大数据技术融合发展的必然结果，也是未来诸多产业发展的重要引擎，自动驾驶的广泛应用可以有效地带动智能制造、新材料和新一代信息技术的快速发展。麦肯锡公司指出，到2025年自动驾驶汽车可以产生2000亿至1.9万亿美元的产值，在中国汽车市场高速增长的拉动下，亚太市场可望在未来成为全球发展的重心。在市场前景预期向好的背景下，各大车企、互联网企业纷纷加入自动驾驶技术研发。如谷歌自2010年开始布局自动驾驶技术研发，目前在多个领域已形成了核心技术优势；日产开设日产硅谷研究中心，开展汽车自动驾驶与通信技术方面的研究；德国奔驰、大众、博世等汽车公司均投入巨资研发复杂环境下的自动驾驶技术；沃尔沃一直致力于自动驾驶研发，计划未来旗下全系车型搭载其“自动驾驶系统”；中国百度也利用其“百度汽车大脑”作为汽车自动驾驶的核心技术，对自动驾驶技术进行深入研究。

《中国制造2025》指出新一代信息技术与制造业的深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。汽车行业是《中国制造2025》实施的十大重点领域之一，而智能汽车是实施《中国制造2025》和“两化（信息化和工业化）融合”战略的重要支撑，代表着汽车产业转型升级的方向。科技部在车路协同、车联网等方面已进行多个863计划的国家立项和政策支持，并在“十三五”期间设立了“智能电动汽车”国家重点研发计划课题，AEB、自动驾驶技术都是国家“十三五”计划中重点助推的技术项目。

无论是汽车自动紧急刹车系统还是汽车自动驾驶技术，都需要各种车载传感器技术对其提供有力支撑，多传感器融合进行复杂环境感知是未来研发与应用的趋势，环境感知的内容主要包括获取行驶路径、驾驶状态和驾驶环境，而汽车方向传感器则对驾驶状态进行感知起着重要的作用。但现有技术中的汽车方向传感器不能兼顾大传动比与紧凑的体积，而且装配过程中不能直观地进行方向传感器的数据原点的校准。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，在于提供一种结构紧凑、装配过程中能够直观进行数据原点校准的汽车方向传感器以及应用该汽车方向传感器的汽车。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种汽车方向传感器，其包括衔接结构、传动组件以及数据传感组件；所述衔接结构包括能够与汽车转轴同步旋转的第一齿轮；所述传动组件包括第一芯轴、第二转轴、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮，所述第三齿轮的一端与所述第二齿轮相互嵌套形成同步旋转的同轴齿轮，所述第三齿轮的内孔与所述第一芯轴滑动配合，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第三齿轮的分度圆直径小于所述第二齿轮的分度圆直径，所述第四齿轮的分度圆直径大于所述第三齿轮的分度圆直径；所述数据传感组件包括磁感应芯片以及与所述磁感应芯片相对应放置且相互不接触的磁钢，所述磁钢固设于所述第二转轴的端部并随所述第二转轴旋转。

作为上述技术方案的进一步改进，所述衔接结构还包括弧形瓣块组合套、固位环以及套设于所述弧形瓣块组合套外表面的定心衬套，所述弧形瓣块组合套为一由至少两片弧形瓣块组成的有间隙的开环式套筒，所述固位环通过至少一个紧定螺钉锁紧于所述弧形瓣块组合套外表面，所述定心衬套能够与所述弧形瓣块组合套同步旋转，所述第一齿轮紧配合于所述定心衬套外表面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述衔接结构还包括第一锁紧环、第二锁紧环、第一轴承以及第二轴承，所述第一锁紧环套设于所述弧形瓣块组合套外表面，所述第二锁紧环与所述第一锁紧环螺纹连接，所述弧形瓣块组合套一端设有用于所述第一锁紧环抵靠的环形凸缘，所述定心衬套设有用于所述第一轴承抵靠的衬套轴肩，所述第一轴承和第二轴承置于所述第一齿轮的两侧且都紧配合于所述定心衬套的外表面，所述第一轴承的内圈抵紧于所述第一齿轮和衬套轴肩之间，所述第二轴承的内圈抵紧于所述第一齿轮和第二锁紧环之间，所述第一锁紧环和第二锁紧环的锁紧力能够将所述轴承齿轮组件锁紧于所述第二锁紧环和衬套轴肩之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一锁紧环的外沿设有用于施加旋转力、截面轮廓为多边形的第一旋转部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二锁紧环的外沿设有用于施加旋转力、截面轮廓为多边形的第二旋转部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定心衬套的外沿设有用于施加旋转力、截面轮廓为多边形的第三旋转部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一旋转部、第二旋转部和第三旋转部的截面轮廓都为尺寸相同的六边形或八边形。

作为上述技术方案的进一步改进，所述汽车方向传感器还包括壳体组件，所述壳体组件包括相互扣合形成一容置空间的第一壳体和第二壳体，所述传动组件和衔接结构都置于所述容置空间内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二转轴固定所述磁钢的一端固设有由反磁材料制成的反磁容杯，所述磁钢固设于所述反磁容杯之内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据传感组件还包括扣设于所述第一壳体或第二壳体外表面的金属罩壳和用于放置所述磁感应芯片的PCB，所述PCB和所述磁钢都置于所述金属罩壳内部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一壳体或第二壳体的外表面固设有固线卡，所述金属罩壳开设有数据线引出孔，与所述PCB电连接的数据线从所述数据线引出孔穿出并由所述固线卡限位固定。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一壳体和/或第二壳体在两个壳体接合的接合面设有环形槽，所述壳体组件还包括嵌设于所述环形槽内的环形密封条。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一壳体或第二壳体的外表面固设有固定片，所述固定片上设有安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一壳体内壁设有第一轴承孔，所述第一轴承的外圈紧配合于所述第一轴承孔内，所述第二壳体内壁设有第二轴承孔，所述第二轴承的外圈紧配合于所述第二轴承孔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二转轴上紧配合有第三轴承和第四轴承，所述第三轴承和第四轴承分开放置于所述第四齿轮的两侧，所述第一壳体内壁设有第三轴承孔，所述第三轴承的外圈紧配合于所述第三轴承孔内，所述第二壳体内壁设有第四轴承孔，所述第四轴承的外圈紧配合于所述第四轴承孔内。

本实用新型还提供了一种汽车，其包括如上所述的汽车方向传感器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型汽车方向传感器的优势有二点：(1) 由于第三齿轮的分度圆直径小于第二齿轮的分度圆直径，而第四齿轮的分度圆直径则大于第三齿轮的分度圆直径，能够通过第二齿轮向第三齿轮的过渡，大幅度地调整第一齿轮和第四齿轮之间的传动比，即便是在实现大传动比的基础上也能保证传感器整体的体积十分小巧；(2) 数据传感组件输出的数据能够与汽车方向盘的转动方向（逆时针或顺时针）同向，利于装配过程中直观、方便地校准方向传感器数据原点与汽车方向机原点的一致性。

本实用新型汽车采用上述汽车方向传感器，能够准确测出方向转轴的旋转方向以及旋转角度，采集的数据可以供汽车自动紧急刹车系统或者汽车自动驾驶技术有效应用，有效提升汽车的安全性能与智能化程度。

附图说明

图1是本实用新型汽车方向传感器的全剖视图；

图2是本实用新型汽车方向传感器的传动组件与部分衔接结构的示意图；

图3是图2中定心衬套的A向视图；

图4是本实用新型汽车方向传感器的壳体组件的俯视图；

图5是图4中K—K截面的剖视图；

图6是本实用新型汽车方向传感器的数据传感组件与第二转轴的装配结构示意图；

图7是本实用新型汽车方向传感器的数据传感组件的罩环与第二壳体的装配结构示意图；

图8是本实用新型汽车方向传感器的部分衔接结构示意图；

图9是衔接结构的弧形瓣块组合套的剖视图；

图10是衔接结构的固位环的剖视图；

图11是衔接结构的第一锁紧环的示意图；

图12是衔接结构的第二锁紧环的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

请一并参照图1至图12。

本实用新型汽车方向传感器包括壳体组件、衔接结构、传动组件以及数据传感组件。

壳体组件包括第一壳体11、第二壳体12、环形密封条13、固线卡14以及固定片15；第一壳体11和第二壳体12通过第一螺钉161、第二螺钉162、第三螺钉163、第四螺钉164紧密扣合形成一容置空间，传动组件和衔接结构都置于该容置空间内；环形密封条13嵌设于第一壳体11的环形槽内，第一壳体11和第二壳体12扣合之后，环形密封条13起到良好的密封作用；固线卡14通过第五螺钉165、第六螺钉166固定在第二壳体12的外表面，固线卡14的作用是引导与固定数据传感组件的数据线46；固定片15的一端通过第七螺钉167装配在第一壳体11的外表面，另一端通过安装孔151与汽车车体上的方向机或其他固定部件固定连接，确保汽车方向传感器在使用过程中其装配位置不会改变。

衔接结构包括弧形瓣块组合套21、定心衬套22、固位环23、第一锁紧环24、第二锁紧环25、第一紧定螺钉231、第二紧定螺钉232、轴承齿轮组件；弧形瓣块组合套21为一由至少两片弧形瓣块211组成的有间隙的开环式套筒，最优方案为两片，其用于环抱在汽车的方向转轴上；定心衬套22以间隙配合的方式套设于弧形瓣块组合套21的外表面；固位环23通过第一紧定螺钉231和第二紧定螺钉232锁紧于弧形瓣块组合套21的外表面，进而将弧形瓣块组合套21锁紧于汽车方向转轴上，当然，紧定螺钉的数量并不局限于实施例中的2个，只要能够满足将固位环23与弧形瓣块组合套21锁紧即可；轴承齿轮组件包括都与定心衬套22外表面紧配合的第一齿轮26、第一轴承27和第二轴承28，第一轴承27和第二轴承28置于第一齿轮26的两侧；第一锁紧环24以间隙配合的方式套设于弧形瓣块组合套21的外表面，第二锁紧环25与第一锁紧环24螺纹连接，弧形瓣块组合套21一端设有用于第一锁紧环24抵靠的环形凸缘212，定心衬套22设有用于第一轴承27抵靠的衬套轴肩 221，第一轴承27的内圈抵紧于第一齿轮26和衬套轴肩221之间，第二轴承28的内圈抵紧于第一齿轮26和第二锁紧环25之间，第一锁紧环24和第二锁紧环25的锁紧力能够将第一轴承27、第一齿轮26和第二轴承28锁紧于第二锁紧环25和衬套轴肩221之间，进而使定心衬套22能够与固位环23抵紧且定心衬套22能够与弧形瓣块组合套21同步旋转，紧配合于定心衬套22外表面的第一齿轮26就能够与弧形瓣块组合套21同步旋转，也就实现了第一齿轮26与汽车方向转轴的同步旋转。在此较佳实施例中，固位环23与定心衬套22接触的端面设有一环形凸台233，以使固位环23与定心衬套22彼此间接触面呈均匀的环状，避免二者间受力不均。

衔接结构置于第一壳体11和第二壳体12扣合形成的容置空间内，具体而言，第一壳体11内壁设有第一轴承孔111，第一轴承27的外圈紧配合于第一轴承孔111内，第二壳体12内壁设有第二轴承孔121，第二轴承28的外圈紧配合于第二轴承孔121内。

衔接结构若要实现便捷拆装，就需要能够灵活调节第一锁紧环24和第二锁紧环25之间的锁紧力，对此，优选地，第一锁紧环24的外沿设有用于施加旋转力、截面轮廓为八边形的第一旋转部241，第二锁紧环25的外沿设有用于施加旋转力、截面轮廓为八边形的第二旋转部251，定心衬套22的外沿设有用于施加旋转力、截面轮廓为八边形的第三旋转部222，为了便于装配，第一旋转部241、第二旋转部251、第三旋转部222的截面轮廓尺寸相同，这样可以采用统一型号的工具进行装配操作。当然，第一旋转部241、第二旋转部251和第三旋转部222的截面轮廓并不局限于八边形，六边形或其他多边形状亦能实现上述锁紧力调节功能。

上述衔接结构对传感器整体与汽车方向转轴之间的安装具有多项调节功能：(1) 能够消除汽车转向传动轴因直径加工精度误差与方向传感器配装的影响，解决同型号车辆或配置相同规格转向传动轴的车辆与汽车方向传感器装配通用性问题；(2) 只需要更换不同内径规格的弧形瓣块组合套（外径与其他尺寸不变），就能够解决外径相差不大的汽车转向传动轴的装配与通用性问题；(3) 有的汽车转向传动轴两端大、中间小，而方向传感器与其装配的位置又必须是中间部位，采用弧形瓣块组合套的衔接方式（弧形瓣块组合套的外径要略大于汽车转向传动轴的大端），能够有效地解决方向传感器与转向传动轴的装配问题。

另外，衔接结构中的定心衬套套设于弧形瓣块组合套的外表面，第一齿轮与定心衬套的外表面紧配合，这样就能够使第一齿轮绕定心衬套外表面的轴心旋转，定心衬套的外表面加工精度高且不存在偏心旋转的问题，进而有效避免因汽车方向转轴本身的加工误差对转角检测精度造成影响，有效提升转向检测的精度。

传动组件包括第一芯轴31、第二转轴32、第二齿轮33、第三齿轮34、第四齿轮35、第三轴承36、第四轴承37、第一垫片331、第二垫片341、第三垫片351、轴套352。第三齿轮34的一端与第二齿轮33相互嵌套形成同步旋转的同轴齿轮，第三齿轮34的内孔与第一芯轴31滑动配合，第二齿轮33与第一齿轮26啮合；第一垫片331和第二垫片341都套设于第一芯轴31上且都由耐磨材料制成，第一垫片331置于第一壳体11的内壁与第三齿轮34之间，第二垫片341置于第二壳体12的内壁与第三齿轮34之间，第一垫片331和第二垫片341都用于对第二齿轮33和第三齿轮34提供旋转支撑，且能够避免第二齿轮33、第三齿轮34对壳体造成磨损；第四齿轮35的内孔、第三轴承36的内圈和第四轴承37的内圈都与第二转轴32紧配合，第三轴承36的外圈与第一壳体11内壁的第三轴承孔112紧配合，第四轴承37的外圈与第二壳体12内壁的第四轴承孔122紧配合，第四齿轮35和第三齿轮34啮合；第三垫片351和轴套352都套设于第二转轴32上且都由耐磨材料制成，第三垫片351抵紧于第四轴承37内圈与第四齿轮35之间，轴套352抵紧于第三轴承36内圈与第四齿轮35之间。

采用上述传动组件的优势有二点：(1) 由于第三齿轮的分度圆直径小于第二齿轮的分度圆直径，而第四齿轮的分度圆直径则大于第三齿轮的分度圆直径，能够通过第二齿轮向第三齿轮的过渡，大幅度地调整第一齿轮和第四齿轮之间的传动比，即便是在实现大传动比的基础上也能保证传感器整体的体积十分小巧；(2) 数据传感组件输出的数据能够与汽车方向盘的转动方向（逆时针或顺时针）同向，利于装配过程中直观、方便地校准方向传感器数据原点与汽车方向机原点的一致性。

数据传感组件用于将方向转轴的转动信息转换为数字信号并输出，其包括金属罩壳、PCB 42、磁感应芯片43、磁钢44、反磁容杯45、数据线46。金属罩壳包括置于第二壳体12外表面的罩环411和扣于所述罩环411开口的罩环盖412，罩环411的侧壁开设有用于数据线46穿过的数据线引出孔413，罩环411和罩环盖412都采用金属材质能够有效地屏蔽外来电场或磁场的干扰；PCB 42置于罩环411内，PCB 42的边缘置于罩环411内壁的承载台阶上，且PCB 42通过第八螺钉421和第九螺钉422与第二壳体12固连，进而使金属罩壳与第二壳体12固连；反磁容杯45由反磁材料制成，且固设于第二转轴28的端部并随第二转轴32同步旋转，磁钢44则固设于反磁容杯45之内，具体而言，反磁容杯45设有一环形凹槽，磁钢44对应为环形并紧配合于环形凹槽内； 磁感应芯片43贴装于PCB 42之上且与磁钢44正对，用于感应环形磁钢的旋转方向和旋转角度；数据线46与PCB 42电性连接并从数据线引出孔413穿出，再由固线卡14限位固定。

数据传感组件中用于连接第二转轴和磁钢的反磁容杯主要有两个作用：(1)阻止环形磁钢的长期工作中的磁泄露；(2)防止环形磁钢对数据传感组件内其他电子元件产生磁干扰。另外，本实用新型汽车方向传感器采用非接触、数字传输方式，具备使用寿命长、测量精度高、数据传送距离远且不受干扰的特点。

本实用新型汽车包括方向转轴、方向机以及如上所述的汽车方向传感器，弧形瓣块组合套21套设于方向转轴之上，固定片15则将方向传感器与方向机固定连接。

本实用新型汽车采用上述汽车方向传感器，能够准确测出方向转轴的旋转方向以及旋转角度，采集的数据可以供汽车自动紧急刹车系统或者汽车自动驾驶技术有效应用，有效提升汽车的安全性能与智能化程度。

以上是对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。