一種汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽車(chē)傳感器，具體涉及一種汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器是現(xiàn)代汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它通過(guò)計(jì)算方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角的變化率，從而為ESP或者ESP系統(tǒng)提供動(dòng)作依據(jù)。
[0003]目前通用的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器采用三個(gè)齒輪的機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。其中大齒輪隨方向盤(pán)管柱一起轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)小齒輪與傳感器外殼一起固定在車(chē)身上，不隨方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)小齒輪上分別設(shè)置兩個(gè)轉(zhuǎn)角傳感器，兩個(gè)轉(zhuǎn)角傳感器的讀取范圍在0-360度之間，通用的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角算法是依據(jù)齒輪的參數(shù)關(guān)系構(gòu)建二元不定方程，以計(jì)算出兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，然后根據(jù)嚙合原理從而確定方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。
[0004]此方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器包含元器件較多，同時(shí)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角算法復(fù)雜度也較高，并且該傳感器中轉(zhuǎn)角傳感器大多采用霍爾式傳感器，而霍爾式傳感器的信號(hào)易受車(chē)上電磁信號(hào)的干擾，使得測(cè)量精度降低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種不僅能夠準(zhǔn)確測(cè)量出方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度，同時(shí)能夠測(cè)出方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，不受電磁干擾的汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:包括設(shè)置在傳感器殼體內(nèi)，與方向盤(pán)下方轉(zhuǎn)向管柱固定連接的主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與位于其兩側(cè)的兩個(gè)從動(dòng)齒輪相互嚙合；所述的兩個(gè)從動(dòng)齒輪上各固定有兩個(gè)半圓形電阻片，且半圓形電阻片與其圓心之間設(shè)置有轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片，半圓形電阻片與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片組成轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器；所述的從動(dòng)齒輪中任意一個(gè)上還固定有圓形電阻片，且圓形電阻片與其圓心之間設(shè)置有轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片，圓形電阻片與轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片組成轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器；
[0007]所述的傳感器殼體內(nèi)還包括電源，用于與兩個(gè)轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器組成橋式電路的固定電阻，以及用于與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器組成分壓電路的分壓電阻；所述的橋式電路與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器分別外接放大電路，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路連接處理器，通過(guò)處理器對(duì)方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行輸出。
[0008]所述的兩個(gè)從動(dòng)齒輪大小相等，主動(dòng)齒輪的半徑小于兩個(gè)從動(dòng)齒輪。
[0009]所述的橋式電路外并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管。
[0010]所述的放大電路包括INA128型放大器芯片以及連接在其RG端之間的調(diào)節(jié)電阻。
[0011]所述的半圓形電阻片與圓形電阻片采用粘接的方式固定在從動(dòng)齒輪上。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤(pán)時(shí)，帶動(dòng)與方向盤(pán)下方轉(zhuǎn)向管柱固定連接的主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)位于其兩側(cè)的兩個(gè)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)從動(dòng)齒輪上各固定有兩個(gè)半圓形電阻片，進(jìn)而使得轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片在半圓形電阻片上的接觸點(diǎn)位置發(fā)生改變，因此造成轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器的阻值變化，采用半圓形電阻片是因?yàn)榉较虮P(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，從動(dòng)齒輪只旋轉(zhuǎn)半圈，同理方向盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，從動(dòng)齒輪也只旋轉(zhuǎn)半圈。同時(shí)從動(dòng)齒輪中任意一個(gè)上還固定有圓形電阻片，轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片在圓形電阻片上的接觸點(diǎn)位置發(fā)生改變，造成轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器的阻值變化。傳感器殼體內(nèi)還包括電源，用于與兩個(gè)轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器組成橋式電路的固定電阻，以及用于與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器組成分壓電路的分壓電阻，轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器的阻值變化會(huì)引起電壓變化，變化信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路連接處理器，最終轉(zhuǎn)換成方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)處理器進(jìn)行輸出。本實(shí)用新型通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器組成橋式電路檢測(cè)轉(zhuǎn)角變化情況，能夠?qū)⒅鲃?dòng)齒輪微小的變化放大兩倍后輸出，提高了方向盤(pán)轉(zhuǎn)角檢測(cè)的精度，并且橋式電路抗溫漂的特性也提高了方向盤(pán)轉(zhuǎn)角檢測(cè)過(guò)程中抗干擾的能力。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需元器件少，不僅能夠準(zhǔn)確測(cè)量出方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度，同時(shí)能夠測(cè)出方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向，不受電磁干擾。
[0013]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型兩個(gè)從動(dòng)齒輪大小相等，主動(dòng)齒輪的半徑小于兩個(gè)從動(dòng)齒輪，由于駕駛員在駕駛過(guò)程中方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度時(shí)常較大，這樣保證主動(dòng)齒輪在大幅度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)齒輪上電阻片與滑片位置移動(dòng)平穩(wěn)，阻值變化不會(huì)發(fā)生突變，保證裝置正常運(yùn)行，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。
[0014]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型橋式電路外并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管，通過(guò)穩(wěn)壓二極管使得橋式電路工作電壓平穩(wěn)，并對(duì)兩個(gè)轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器施加保護(hù)。
[0015]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型放大電路包括INA128型放大芯片以及連接在其RG端之間的電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)RG端之間的電阻大小，能夠容易地改變放大倍數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1本實(shí)用新型的安裝示意圖；
[0017]圖2本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3本實(shí)用新型的齒輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖中:1_方向盤(pán)；2_轉(zhuǎn)向管柱；3_主動(dòng)齒輪；4_從動(dòng)齒輪；5_半圓形電阻片；6-轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片；7_圓形電阻片；8_轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片；9_電源；10-放大電路；11_A/D轉(zhuǎn)換電路；12_處理器；13-穩(wěn)壓二極管；14-傳感器殼體；、-分壓電阻；Rg_調(diào)節(jié)電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，方向盤(pán)I下方的轉(zhuǎn)向管柱2通過(guò)花鍵固定連接本實(shí)用新型傳感器殼體14內(nèi)的主動(dòng)齒輪3。如圖3所示，主動(dòng)齒輪3與位于其兩側(cè)的兩個(gè)從動(dòng)齒輪4相互嚙合，兩個(gè)從動(dòng)齒輪4與傳感器殼體14固定連接，且每個(gè)主動(dòng)齒輪3以齒輪圓心O為中心r為半徑的圓上，固定粘接兩個(gè)半圓形的電阻片5，長(zhǎng)度為r的轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片6 —端位于圓心處，半圓形的電阻片5與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片6構(gòu)成轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器；主動(dòng)齒輪3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，第一從動(dòng)齒輪A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)且第一從動(dòng)齒輪A上半圓形的電阻片與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片構(gòu)成滑動(dòng)電阻Rltl,第二從動(dòng)齒輪B逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)且第二從動(dòng)齒輪B上半圓形的電阻片與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片構(gòu)成滑動(dòng)電阻R3tl;主動(dòng)齒輪3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，第一從動(dòng)齒輪A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)且第一從動(dòng)齒輪A上另一個(gè)半圓形的電阻片與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片構(gòu)成滑動(dòng)電阻Rn，第二從動(dòng)齒輪B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)且第二從動(dòng)齒輪B上另一個(gè)半圓形的電阻片與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片構(gòu)成滑動(dòng)電阻R31;任意時(shí)刻兩個(gè)從動(dòng)齒輪4上半圓形的電阻片與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片構(gòu)成滑動(dòng)電阻的電阻值是相等的。在第一從動(dòng)齒輪A上以齒輪圓心O為中心2r為半徑的圓上，固定粘接一個(gè)圓形電阻片7，且長(zhǎng)度為2r的轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片8 一端位于圓心處，圓形電阻片7與轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片8構(gòu)成滑動(dòng)電阻R0。
[0022]如圖2所示，當(dāng)方向盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，主動(dòng)齒輪3也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的橋式電路中的四個(gè)橋臂電阻為滑動(dòng)電阻R1(l、第一固定電阻R2、滑動(dòng)電阻R3(l、第二固定電阻R4，且兩個(gè)固定電阻的阻值大小相等，任意時(shí)刻兩個(gè)滑動(dòng)電阻的阻值大小相等；同理當(dāng)方向盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)成測(cè)量方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的橋式電路中的四個(gè)橋臂電阻為滑動(dòng)電阻Rn、第一固定電阻R2、滑動(dòng)電阻R31、第二固定電阻&，且兩個(gè)固定電阻的阻值大小相等。并且在橋式電路電源輸入端并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二級(jí)管13，橋式電路電壓信號(hào)輸出端接入INA128型放大器芯片，并且在INA128型放大器芯片RG端電連接調(diào)節(jié)電阻Rg，INA128型放大器芯片與A/D轉(zhuǎn)換電路11電連接，A/D轉(zhuǎn)換電路11與處理器12電連接。當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角變化時(shí)，橋式電路輸出小的電壓信號(hào)，同時(shí)也是方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，經(jīng)過(guò)INA128型放大器芯片的放大后，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路11傳給處理器12處理，以得到方向盤(pán)轉(zhuǎn)角值。
[0023]在方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)方向測(cè)量電路中，滑動(dòng)電阻Rtl與固定電阻R C11串聯(lián)，滑動(dòng)電阻R C1的兩端接入INA128型放大器芯片，并且在INA128型放大器芯片RG端電連接調(diào)節(jié)電阻Rg，A/D轉(zhuǎn)換電路11與INA128型放大器芯片輸出端電連接，A/D轉(zhuǎn)換電路11與處理器12電連接。當(dāng)方向盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，滑動(dòng)電阻&的阻值逐漸變大，當(dāng)方向盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，滑動(dòng)電阻Rtl的阻值逐漸變小，由此帶來(lái)滑動(dòng)電阻Rtl兩端的電壓變化，A/D轉(zhuǎn)換電路11將電壓變化信號(hào)傳給處理器12處理，判定得到方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)方向。處理器12采用微處理器。
[0024]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需元器件少，不僅能夠準(zhǔn)確測(cè)量出方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度，同時(shí)能夠測(cè)出方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向，不受電磁干擾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于:包括設(shè)置在傳感器殼體(14)內(nèi)，與方向盤(pán)(I)下方轉(zhuǎn)向管柱(2)固定連接的主動(dòng)齒輪(3)，主動(dòng)齒輪(3)與位于其兩側(cè)的兩個(gè)從動(dòng)齒輪(4)相互嚙合；所述的兩個(gè)從動(dòng)齒輪(4)上各固定有兩個(gè)半圓形電阻片(5)，且半圓形電阻片(5)與其圓心之間設(shè)置有轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片(6)，半圓形電阻片(5)與轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片(6)組成轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器；所述的從動(dòng)齒輪(4)中任意一個(gè)上還固定有圓形電阻片(7)，且圓形電阻片(7)與其圓心之間設(shè)置有轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片(8)，圓形電阻片(7)與轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片(8)組成轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器； 所述的傳感器殼體(14)內(nèi)還包括電源(9)，用于與兩個(gè)轉(zhuǎn)角檢測(cè)變阻器組成橋式電路的固定電阻，以及用于與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器組成分壓電路的分壓電阻(Rtll);所述的橋式電路與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器分別外接放大電路(10)，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路(11)連接處理器(12)，通過(guò)處理器(12)對(duì)方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于:所述的兩個(gè)從動(dòng)齒輪(4)大小相等，主動(dòng)齒輪(3)的半徑小于兩個(gè)從動(dòng)齒輪(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于:所述的橋式電路外并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于:所述的放大電路(10)包括INA128型放大器芯片以及連接在其RG端之間的調(diào)節(jié)電阻(Rg)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于:所述的半圓形電阻片(5)與圓形電阻片(7)采用粘接的方式固定在從動(dòng)齒輪(4)上。
【專(zhuān)利摘要】一種汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，包括設(shè)置在傳感器殼體內(nèi)與方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱固定連接的主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與位于其兩側(cè)的兩個(gè)從動(dòng)齒輪相互嚙合；從動(dòng)齒輪上各固定有兩個(gè)半圓形電阻片，且半圓形電阻片與其圓心之間設(shè)置有轉(zhuǎn)角檢測(cè)滑片；從動(dòng)齒輪中的任意一個(gè)上還固定有圓形電阻片，且圓形電阻片與其圓心之間設(shè)置有轉(zhuǎn)向檢測(cè)滑片；傳感器殼體內(nèi)還包括電源，用于組成橋式電路的固定電阻，以及用于組成分壓電路的分壓電阻；橋式電路與轉(zhuǎn)向檢測(cè)變阻器分別外接放大電路，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路連接處理器，通過(guò)處理器對(duì)方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行輸出。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需元器件少，能夠準(zhǔn)確測(cè)量出方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)方向。
【IPC分類(lèi)】B62D15-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204355144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420825574
【發(fā)明人】龔賢武, 唐自強(qiáng), 王鵬, 蘇楠, 鹿靜, 王棟梁
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日