专利名称：非接触式角度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车电子化与エ业控制应用检测旋转轴旋转角度的非接触式角度传感器。
背景技术：
目前，无论是机车床、机电设备，还是汽车、轮船、甚至飞机上都会应用到对其转轴类旋转机构的转速、旋转的角度进行检测的传感器，此类角度传感器种类很多，例如可以是电感式、电阻式、电容式、光电式、电位器式或其它形式的传感器。通常角度传感器是安装在转向机构上，角度传感器与信号处理电路连接，信号处理电路与显示电路连接，这样，可以将机构转过的角度转换为可以读取的电信号并在显示电路中显示出来，可以提高掌控方向的准确性。例如对于工程作业的平板车为例，平板车的应用场合逐渐增多，エ业制造和建设对其需求量很大，平板车的方向控制是其主要技术參数，由于其车轮较多，所以需要知道每一个车轮的角度信息。现有的角度传感器大多是接触式的，以电阻式角度传感器为例，机械式可变电阻必须在安装时要精确对准转轴〔组装误差要求高)，以确保动作正常，同时由于机械式可变电阻体积也颇大，所以在安装与放置时亦必须配合组装精度而有所限制。此外，由于机械式可变电阻必须与转轴有接触，因此除了组装误差外，因接触的磨耗不仅影响其使用寿命，也容易影响控制的精确度，甚至失效。有鉴于此，近年来国外紛紛研发并推广应用非接触式角度传感器，以磁敏非接触式角度传感器为例，其是将磁敏元件置于旋转磁场中，它因随着转动角度的不同而输出大小不同的电压，由于是非接触式的，不会磨损也没有杂音。相对于接触式角度传感器，具有使用寿命长及控制精度高等优点，因此适用于各种要求严格的汽车电子化与エ业控制的应
ο对于非接触式角度传感器，以常用的霍尔型角度传感器为例，其是利用半导体材料的霍尔效应进行角度测量的一种传感器。公告号为“2016^538U”中国实用新型的专利文献揭露了一种应用于汽车或摩托车电控系统中的非接触式旋转角度传感器。而现有的非接触式角度传感器的主要存在以下问题(1)、传统的霍尔型的传感器没有考虑大的轴向カ和径向カ的大小，所能承受的轴向力和径向カ比较小，不适用在工程机械上。O)、由于电源电压不稳，造成霍尔芯片供电电源输出不稳定，影响控制精度；而采用稳压模块，角度传感器的体积和价格又将增加。( 轴端的防护等级的较低，在整个角度传感器上，密封最弱的地方就是轴联接的地方，影响着传感器的好坏。G)、由于接触式的角度随着其使用次数的増加，它的精度和非线性误差也在变大。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种非接触式角度传感器，用于解决传统的霍尔型的传感器可承受的轴向カ和径向カ较小、电源电压不稳影响控制精度、以及轴端的防护等级较低的问题。本发明ー种非接触式角度传感器，包括壳体，内有中空的容置空间；设于壳体内的轴承组件，所述轴承组件中包括若干个轴承，所述若干个轴承均与所述壳体的内壁接触， 且每ー个轴承均设有对应的卡箍件；设于轴承上的转轴，所述转轴的其中一端从所述壳体伸出，另ー端的底部设有圆形凹槽；圆形磁铁，内嵌于所述转轴的圆形凹槽内；设于壳体内、与所述转轴正对的电路板，所述电路板上包括与所述圆形磁铁对应的霍尔传感器芯片。可选地，所述轴承组件中轴承的数量为两个或超过两个的多个。可选地，所述卡箍件为卡簧或卡环。可选地，所述圆形磁铁为径向磁化的永磁体。可选地，所述电路板的供电电压为9V至36V，输出为0. 2V至4. 8V的电压信号。可选地，所述非接触式角度传感器还包括所述霍尔传感器芯片的供电电源是由电压基准芯片所提供。可选地，所述电压基准芯片提供5V的直流电源。可选地，在所述转轴与所述壳体的相交端具有端盖密封结构。可选地，所述端盖密封结构包括密封圈盖和密封圏。可选地，所述非接触式角度传感器还包括用于封盖所述壳体的容置空间的底盖。综上所述，本发明的具有如下优点1、由于采用了由多个轴承构成的轴承组件，轴承组件中的轴承均与壳体的内壁接触，且每ー个轴承均设有对应的卡簧或卡环，相较于现有技木，能承受更大的轴向カ和径向力，使其适用于大型的汽车电子化与エ业控制应用中，更可减少损耗度，延长使用寿命。2、所述非接触式角度传感器采用ー种宽电压输入，在主芯片的工作上提供単一的供电方式，同时采用电压基准芯片作为供电电源提供主芯片5V电源，满足供电的稳定性， 从而确保输出一致稳定性，提高测量精度。3、在所述转轴与所述壳体的相交端利用冲压技术进行端盖密封和轴间密封，达到了很好的密封效果，提高了轴端的防护等级。
图1为本发明非接触式角度传感器在一个实施方式中的剖视图。
具体实施例方式鉴于现有的非接触式角度传感器的仍存在诸如能承受的轴向カ和径向カ较小，由于电源输出不稳定以及轴端的防护等级较低等问题。因此，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提出了ー种新型的非接触式角度传感器，以期解决上述问题。以下将通过具体实施例来对本发明进行详细说明。请參阅图1，其为本发明非接触式角度传感器在一个实施方式中的剖视图。如图1 所示，本发明的非接触式角度传感器1包括壳体10 ；由至少两个轴承和对应的卡箍件构成的轴承组件11 ；转轴12 ；圆形磁铁13 ；具有霍尔传感器芯片140的电路板14 ；以及底盖15。壳体10，内有可供装配其他各部件的为中空的容置空间。在本实施例中，壳体10 为由非导磁性金属(例如为铝合金)成型、且大致呈圆筒状。
设置在壳体10的容置空间内的轴承组件11，包括相连的两个轴承Bl、B2，这两个轴承Bi、B2均与壳体10的内壁接触。另外，为使得轴承Bi、B2装配稳固，每ー个轴承Bi、 B2均设有对应的卡箍件Cl、C2，在本实施例中，卡箍件C1、C2可以是卡簧或卡环，分别在对应的轴承B1、B2的底部。另外，为使两个轴承Bl、B2可以独立工作且不相互碰撞，在两个轴承B1、B2之间还包括起保护作用的垫圈D。需说明的是，在本实施例中，虽然是由两个轴承构成轴承组件为例进行说明的，但并不以此为限，在其他实施例中，轴承组件中的轴承的数量(可以为大于两个的多个)及其设置方式(例如相距一定间隔设置)仍可有其他变化， 在此不再赘述。如上所述，由于采用了由多个轴承B1、B2构成的轴承组件11，轴承组件11中的轴承Bl、B2均与壳体的内壁接触，且每ー个轴承Bl、B2均设有对应的卡簧或卡环，相较于现有技木，能承受更大的轴向カ和径向力，使其适用于大型的汽车电子化与エ业控制应用中，更可减少损耗度，延长使用寿命。转轴12设置在轴承组件11的轴承Bi、B2上。转轴12的其中一端从壳体10伸出，另ー端的底部则设有圆形凹槽120。在本实施例中，转轴12呈圆柱状，并可由非导磁性金属(例如为不锈钢)制成。圆形磁铁13内嵌于转轴12的圆形凹槽120内。在本实施例中，圆形磁铁13为径向磁化的永磁体。电路板14设于壳体10内、并与转轴12相正对。另外，电路板14的中央位置处包括有与转轴12上内嵌的圆形磁铁相正对的霍尔传感器芯片140。在本实施例中，电路板14 可以通过例如为螺钉的锁固元件142固定于壳体10内，电路板14的供电电压为9V至36V， 输出为0. 2V至4. 8V的电压信号。特別地，本发明创造性地为电路板14上的霍尔传感器芯片140提供专用的电压基准芯片(未在图式中予以显示)作为供电电源，所述专用的电压基准芯片可以为霍尔传感器芯片140提供为5V的直流电源，满足供电的稳定性，从而确保霍尔传感器芯片140工作稳定，提高测量精度。为使本发明的非接触式角度传感器1在不受外界环境影响下更好地工作，其中一个重要的技术指标就是密封性的防护强度，由于转轴12的一部分是探出壳体10的，因此转轴12与壳体10的相交端处的密封性的防护等级的要求就相对较高。有鉴于此，在本发明中，在所述转轴与所述壳体的相交端还提供了具有密封性防护功能的端盖密封结构16。所述端盖密封结构16具体包括位于壳体10タト、转轴12外周沿的密封圈160(在本实施例中， 优选地，为V型密封圈)及位于密封圈160上的密封圈盖162。通过上述密封圈盖162和密封圈160的配合，可以确保转轴12轴端的具有良好的密封效果，提高了轴端的防护等级。 另外，在本实施例中，在装配转轴12时，还提供了位于壳体10内、转轴12外周沿的密封圈 17 (在本实施例中，优选地，为X型密封圈)，从而可以确保转轴12的轴间密封。再有，本发明的非接触式角度传感器1还包括用于封盖壳体10的容置空间的底盖 15。在本实施例中，底盖15可以由非导磁性金属(例如为铝合金)制成，在装配吋，利用密封圈150(在本实施例中，优选地，为0型线圈)和螺钉152密封性地锁固于壳体10上。应用本发明的非接触式角度传感器1吋，转轴12与被測量体连接，被測量体带动转轴转动，进而带动圆形磁铁13旋转，电路板14中的霍尔传感器芯片140保持固定不动， 这时，圆形磁铁能够使通过霍尔传感器芯片140感应面的磁通量出现由负一零一正或者由正一零ー负的连续变化，于是在霍尔传感器芯片140感应面上形成均勻分布的磁场，这样就使霍尔传感器芯片140感应出的电信号呈线性变化特性，从而获取被測量体的旋转角/又。综上所述，本发明的具有如下优点1、由于采用了由多个轴承构成的轴承组件，轴承组件中的轴承均与壳体的内壁接触，且每ー个轴承均设有对应的卡簧或卡环，相较于现有技木，能承受更大的轴向カ和径向力，使其适用于大型的汽车电子化与エ业控制应用中，更可减少损耗度，延长使用寿命。2、所述非接触式角度传感器采用ー种宽电压输入，在主芯片的工作上提供単一的供电方式，同时采用电压基准芯片作为供电电源提供主芯片5V电源，满足供电的稳定性， 从而确保输出一致稳定性，提高测量精度。3、在所述转轴与所述壳体的相交端利用冲压技术进行端盖密封和轴间密封，达到了很好的密封效果，提高了轴端的防护等级。上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.ー种非接触式角度传感器，其特征在干，包括 壳体，内有中空的容置空间；设于壳体内的轴承组件，所述轴承组件中包括若干个轴承，所述若干个轴承均与所述壳体的内壁接触，且每ー个轴承均设有对应的卡箍件；设于轴承上的转轴，所述转轴的其中一端从所述壳体伸出，另ー端的底部设有圆形凹槽；圆形磁铁，内嵌于所述转轴的圆形凹槽内；设于壳体内、与所述转轴正对的电路板，所述电路板上包括与所述圆形磁铁对应的霍尔传感器芯片。
2.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在干，所述轴承组件中轴承的数量为两个或超过两个的多个。
3.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在干，所述卡箍件为卡簧或卡环。
4.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在干，所述圆形磁铁为径向磁化的永磁体。
5.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在干，所述电路板的供电电压为9V至36V，输出为0. 2V至4. 8V的电压信号
6.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在于，还包括所述霍尔传感器芯片的供电电源是由电压基准芯片所提供。
7.根据权利要求6所述的非接触式角度传感器，其特征在干，所述电压基准芯片提供 5V的直流电源。
8.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在干，在所述转轴与所述壳体的相交端具有端盖密封结构。
9.根据权利要求8所述的非接触式角度传感器，其特征在干，所述端盖密封结构包括密封圈盖和密封圏。
10.根据权利要求1所述的非接触式角度传感器，其特征在于，还包括用于封盖所述壳体的容置空间的底盖。
全文摘要
本发明提供一种非接触式角度传感器，包括壳体；设于壳体内的轴承组件，所述轴承组件中包括若干个轴承，每一个轴承均设有对应的卡箍件；设于轴承上的转轴，所述转轴的其中一端从所述壳体伸出，另一端的底部设有圆形凹槽；圆形磁铁，内嵌于所述转轴的圆形凹槽内；设于壳体内、与所述转轴正对的电路板，所述电路板上包括与所述圆形磁铁对应的霍尔传感器芯片。相较于现有技术，本发明非接触式角度传感器本发明具有能承受的轴向力和径向力大、测量精度高、非接触、可靠性高、寿命长的特点。
文档编号G01B7/30GK102564293SQ201010619488
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者李光辉, 莫美峰, 赵海洋, 马茜茜 申请人:上海派芬自动控制技术有限公司