[实用新型]车用光电式转矩传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于运输车辆专用电子设备技术领域，特别涉及电动助力转向系统中的光电式转矩传感器结构设计。

背景技术

电力电子技术的飞快发展，有力地促进了汽车电子化的进程。在现代汽车的各种系统中，采用了相当数量的电子装置。然而，由于尺寸、价格等方面的原因，把市场上已有的仪器化的电子装置原封不动地安装在汽车上是不可取的，因此，日、美、英等先进工业国都在大力开展汽车专用电子设备的研究与开发。

在这方面，有代表性的是英国卢卡斯(Lucas)公司于1992年推出的汽车电动助力转向系统(EPS)专用光电式转矩传感器。此类传感器具有电磁兼容性好、抗干扰能力强、小型轻量化、价格比较合适等特点。

该传感器的结构如图1、图2所示，主要由扭杆1、光源2、码盘3和4、光接收器5和6等组成。码盘3和4分别固定在扭杆1的两端，每个码盘上均有沿圆周方向的两圈透光孔7和遮光区8，二者交替布置。码盘3上的两圈透光孔7相差一个透光孔距(图2a)，码盘4上的两圈透光孔7同相位(图2b)。来自光源2的光线穿过码盘3和4的两圈透光孔7，分别投射在光接收器5和6上。码盘3和4上两圈透光孔7的重叠度随扭杆1的相对转角而变化，因而由光接受器5和6转换成的输出电压也随之变化。此输出电压不会由于码盘3和4随其轴旋转受到影响，仅随作用于扭杆1上的转矩而变化。

该传感器的码盘3和4，之所以各设两圈透光孔7，并配置两个光接收器5和6，其目的是为了确定所测转矩的方向，并经过信号差动放大，消除由于光源光强的变化而引起的测量误差以及便于故障检测。

该传感器存在如下问题：

其一，两个码盘3和4各设两圈透光孔7，为了保持一定的测量精度，同一圈和不同圈上每个透光孔7的面积S₁必须相等，由于光电转换器5和6转化成的电压与透光孔7和遮光区8重叠后的透光面积成比例，因此，对两圈透光孔7的尺寸精度、形状精度和位置精度要求相当高，使得码盘及相关部件的机械加工费远远高出电子器件的费用。

其二，该传感器的精度约10％，如此低的精度难以提高EPS整个系统的控制水平。

发明内容

本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种车用光电式转矩传感器，具有结构简单、成本低廉、精度较高的特点。

本实用新型提出一种车用光电式转矩传感器，包括扭杆、光源、两个码盘、光电传感器、以及固定连接部件，其特征在于，还包括两个带有一导光槽孔的导光盘。所说的两个码盘相叠合固定在扭杆的两端部，所说的导光盘分别置于两个码盘的外侧，所说的光电转换器及光源相对设置在所说的两个导光盘的外侧。

所说的至少一个码盘可具有细长的扇形透光孔和遮光区交错而均匀地分布在靠近码盘外圆的一圈圆环上，并且透光孔与遮光区的平均周向弧长相等；扇形透光孔面积的宽度小于等于码盘圆环宽度的一半。

所说的至少一个码盘也可具有宽大的扇形透光孔和遮光区交错而均匀地分布在码盘圆环上，并且透光孔与遮光区的平均周向弧长相等，该扇形透光孔面积的宽度大于码盘圆环宽度的一半。

所说的至少一个码盘还可具有双圈的透光孔和遮光区，均匀而交错地分布在码盘圆环上，并且内圈每个透光孔的面积与外圈每个透光孔的面积相等，内圈透光孔与遮光区的平均周向弧长相等，外圈透光孔和遮光区的平均周向弧长相等，内外圈上透光孔相错一个周向弧长。

所说的导光盘的导光槽孔可为在该导光盘的圆环上开一个窄而短的扇形槽孔，该扇形槽孔的面积等于该码盘一个透光孔的面积与一个遮光区的面积之和。

所说的导光盘的导光槽孔也可为在该导光盘的圆环上开一个窄而长的扇形槽孔，该扇形槽孔的面积等于该码盘两个透光孔距所包容的面积。

所说的导光盘的导光槽孔还可为在该导光盘的圆环上开一个较宽的扇形槽孔，该扇形槽孔的面积等于该码盘一个透光孔距所包容的面积。

所说的导光盘的导光槽孔还可为在该导光盘的圆环上开两个相位相同、面积相等的扇形槽孔，每个扇形槽孔的面积等于该码盘一个透光孔距所包容的面积。

所说的固定连接部件可包括：与所说的扭杆的两端相连的输出轴和输入轴，分别套于该输出轴和输入轴的外端部的两个头部带有牙嵌的套筒，分别将该扭杆、输出轴和输入轴、套筒穿合在一起的销钉；分别安装两个导光盘的导光盘座。

所说的光源可采用激光器或发光二极管组件或聚光灯泡之一种，所说的光电转换器可采用市场上已标准化的方形或长形光电池。