[发明专利]转向系统行星齿轮绝对角度输出转角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，特别是涉及一种转向系统行星齿轮绝对角度输出转角传感器，它是一种在汽车转向系统中的用于测量转角的传感器。

背景技术

目前所使用的有电阻式和光电式转向转角传感器。

电阻式转向转角传感器由电阻器和滑动触点组成，其缺陷是：一是对温度敏感；二是偏差较大，约为±1度；三是测量范围太小，仅为±100度。

光电式转向转角传感器由光敏元件，透光胶片以及对应的信号处理电路组成，光电感应式传感器包括至少2个光敏元件、1个透光胶片以及对应的信号处理电路。透光胶片指的是在不透光的基片(通常做成圆环形)上均匀分布着一些透光矩形孔的胶片。透光胶片一般固定在转向管柱上，可以随着方向盘的转动而转动。在透光胶片的转动过程中，光线通过矩形孔入射在透光胶片后面固定的光敏元件表面。光敏元件表面的光强可以通过转换电路转换成不同幅值的输出电压。由于矩形孔均匀分布，故输出的电压呈现方波形状。通过合理的设计，让2个光敏元件输出的两路电压存在一定相位差(通常为90°)，通过比较两路信号的相位关系就可以判断方向盘的转动方向。方向盘转动一周，输出的方波信号数就是矩形孔的个数，因此，每个方波周期对应的方向盘转角可以求出。在2个时刻t1和t2之间，知道了方向盘的转动方向以及方波的个数，就可以知道2个时刻之间方向盘转动的相对角度。因此，这种传感器被称为相对值转角传感器。通过一定的算法判断出方向盘的中间位置，再由相对值转角传感器求出相对于中间位置转动的角度，就可以求出方向盘的绝对转动角度。该光电式转向转角传感器的缺陷是：一是安装要求高，需要光源；二是价格贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种转向系统行星齿轮绝对角度输出转角传感器，该传感器价格较低，测量范围大，对温度导致的误差不敏感，而且能够精确的测量转向管柱转角位置。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的转向系统行星齿轮绝对角度输出转角传感器，包括齿圈、太阳轮、行星齿轮、CPU控制单元和霍尔传感器，其中：太阳轮是具有一对N和S磁极的齿轮，其齿圈具有一对N和S磁极；太阳轮通过花键固定在转向管柱上，转向管柱与汽车方向盘固定连接；行星齿轮有3个，均匀分布，它们固定安装在行星架上，只能自转，并且与太阳轮啮合相连，还与齿圈啮合相连，行星架固定在套筒上部；当汽车方向盘带动太阳轮以1∶1转速转动时，太阳轮带动行星齿轮自转，然后行星齿轮带动齿圈自转；在所述太阳轮和齿圈的N和S磁极附近分别安装有一对霍尔传感器，每对成90度布置；霍尔传感器通过数据线与CPU控制单元相连。

本发明提供的转向系统行星齿轮绝对角度输出转角传感器，其用于测量汽车转向转角。

本发明为了克服现有转向系统转角传感器价格昂贵，使用环境要求高的缺点，提出一种转向系统行星齿轮绝对角度输出转角传感器，其与现有技术相比，主要有以下的显著效果：

1.对环境要求低：在粉尘、潮湿和高温等对传感器不利的环境下，仍然能够保持良好的性能。

2.价格较低：与电阻式和光电式转向转角传感器相比，拥有较高的性价比。

3.测量范围广：测量范围为±1080度，可用于工业机械、工程机械、建筑设备、石化设备、医疗设备、航空航天仪器仪表、国防工业等旋转速度和角度的测量。如：汽车电子脚踩油门角位移，方向盘位置，座椅位置，前大灯位置，自动化机器人，运动控制，旋转电机转动和控制。

4.对温度导致的误差不敏感，工作温度范围在-40度至+150度之间。

5.采用的霍尔传感器，具有许多优点它的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHz)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达um级)。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是轴向剖视图。

图3是图1中齿圈1的结构图。

图4是霍尔传感器4和霍尔传感器8的输出波形。

图5是霍尔传感器2和霍尔传感器5的输出波形。

图6是太阳轮空间磁场示意图。

图中：1.齿圈；2、4、5和8.霍尔传感器；3.太阳轮；6.行星架；7.行星齿轮；9.转向管柱；10.管柱外壳；11.CPU控制单元；

具体实施方式