[发明专利]齿轮式扭力感测装置

说明书

一种齿轮式扭力感测装置，包含一个输入轴齿轮、一个输出轴齿轮，及一个行星齿轮单元，该行星齿轮单元包括一个与该输入轴齿轮相互啮合的环齿轮、一个太阳齿轮、一个与该输出轴齿轮相互啮合的行星架齿轮，及多个设置于该行星架齿轮并啮合该环齿轮及该太阳齿轮的行星齿轮，该环齿轮具有一个与该输入轴齿轮啮合的外环齿，及一个与所述行星齿轮啮合的内环齿，当该输入轴齿轮相对该输出轴齿轮产生一个相对转动角度时，受连动的该太阳齿轮的转动角度为该相对转动角度的一个预设倍数，且转动方向为反向，通过该行星齿轮单元的设置，以及各齿轮间的齿数的匹配，能将该输入轴齿轮及该输出轴齿轮间的相对转动角度经由该太阳齿轮进行放大，而方便计算扭力。

技术领域

本发明涉及一种齿轮式扭力感测装置，特别是涉及一种能够线性放大扭杆转角范围的齿轮式扭力感测装置。

背景技术

参阅图1，为了使驾驶人轻松操控车辆，因此在车辆转向系统皆会具备动力辅助的功能，而现有市场上车辆大多配置电动马达型式的动力辅助转向系统91，依电动马达安装位置不同会产生不同型式的转向系统，皆统称为电动辅助转向系统(Electric PowerSteering,EPS)，其中扭力感测器92为电动辅助转向系统中的一个关键组件。

扭力感测器92的主要功能为感测驾驶者转动方向盘93的转向力矩，其实现方法为将扭力感测器92架设在扭杆(图未示)位置来感测扭杆的扭转角度变化，进而输出对应变化的讯号。

目前市面上的扭力感测器，架构上大都以霍尔感应方式呈现，参阅图2，为一种运用霍尔感应原理的扭力角度感测器，该扭力角度感测器具有一个转子95、两个定子96及一个霍尔元件97，该转子95固定在一个内部具有扭杆的扭力传递装置(图未示)的一端，其外环上布满磁铁，N-S极接连排列，所述定子96各具爪形，且固定在该扭力传递装置的另一端，其材质具导磁性，该霍尔元件97固定在感测器壳上，能够感应磁通的大小，该扭力传递装置受扭力而使输入轴杆相对输出轴杆产生角度差，以致该转子95及所述定子96产生相对位移，因而产生磁通变化，该霍尔元件97就能够感测磁通量变化，以此判读扭力值。

虽然利用该霍尔元件97能够根据该扭力传递装置的输入轴杆相对输出轴杆的角度差而判读扭力，然而，由于该扭力传递装置的输入轴杆相对输出轴杆的角度差的角度变化非常微小，因此对于霍尔元件97及配合的零件的精密度要求非常高。

现有另一种扭力感测器，如专利号码CN101825425B专利所示，是将两组行星齿轮组的太阳轮分别由扭杆的两相反端带动后，分别连动至两个齿数不同的感应齿轮，通过量测所述感应齿轮各自的转动角度变化以及自身齿轮比的差异，进而计算出该扭杆的扭转角度，而能够得知扭力的变化。

然而，前述的扭力感测器应用了两组的行星齿轮，不但结构复杂，造成成本无法下降，且通过所述感应齿轮各自的转动角度变化以及自身齿轮比的差异的计算方式也相当复杂，导致使用上非常不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便使用并能够使感测范围线性放大以提高感测精度的齿轮式扭力感测装置。

本发明齿轮式扭力感测装置，应用于一个扭力传递装置，该扭力传递装置包括一个能够转动的输入轴杆，及一个能够相对该输入轴杆转动的输出轴杆，该扭力感测装置包含一个输入轴齿轮、一个输出轴齿轮，及一个行星齿轮单元。

该输入轴齿轮套设于该输入轴杆，该输出轴齿轮套设于该输出轴杆，该行星齿轮单元包括一个与该输入轴齿轮相互啮合的环齿轮、一个位于该环齿轮内的太阳齿轮、一个与该输出轴齿轮相互啮合的行星架齿轮，及多个能够转动地设置于该行星架齿轮且分别设置于该环齿轮及该太阳齿轮间并啮合该环齿轮及该太阳齿轮的行星齿轮，该环齿轮具有一个与该输入轴齿轮啮合的外环齿，及一个与所述行星齿轮啮合的内环齿，当该输入轴齿轮相对该输出轴齿轮产生一个相对转动角度时，受连动的该太阳齿轮的转动角度为该相对转动角度的一个预设倍数，且转动方向为反向。