专利名称：一种转角扭矩传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在车辆的动力转向系统中所用的扭矩传感器，具体涉及一种转角扭矩传感器。
背景技术：
汽车上的电动助力转向系统(EPS) —般包括方向盘、扭传感器、电控制单元及助力电动机。电动助力系统需要将方向盘的扭矩大小转换为电信号，传送给电控单元，电控单元产生合适的电流，驱动助力电机产生合适的助力，完成助力转向。电动助力转向系统是一种具有设置在汽车转向系统的电动机，以便通过使用电控单元控制给电动机提供的动力从而减轻驾驶员操纵工作的系统。EPS是一个典型的电机伺服系统。在EPS中，汽车转向时，转矩传感器检测到转向盘的力矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元，电控单元根据转向盘的转动力矩、 转动方向和车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令，使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以产生助动力。现有的现有技术中测量方向盘的转向角度的大部分采用扭矩传感器，并不能测量方向盘具体的转向角度。即使有测量转角和扭矩的装置，也是分别独立完成的。
实用新型内容本实用新型为解决现有技术中不能测量方向盘具体的转向角度的问题，从而提供了一种既能测量扭矩又能测量转向轴转向角度的绝对值稳定的转角扭矩传感器。为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案一种转角扭矩传感器，包括第一外壳，输出轴，套设于输出轴一端的输入轴，依次套设于输入轴上并位于第一外壳内的第一环形变压器和第一旋转变压器，依次套设于输出轴上并位于第一外壳内的第二环形变压器和第二旋转变压器；固定于第一外壳外端部的第二外壳，套设于输出轴一端的主动轮，以及与主动轮啮合并固定在第二外壳上的从动轮，所述从动轮的轴心方向设有磁性元件。进一步地，所述磁性元件包括磁铁。进一步地，所述传感器还包括用于处理信号的信号盒。进一步地，所述第一旋转变压器的信号和第二旋转变压器的信号呈正余弦关系。进一步地，所述传感器还包括设置于所述环形变压器和旋转变压器之间的磁屏蔽件。进一步地，所述主动轮的齿数为50，所述从动轮的齿数为17。进一步地，所述第一环形变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第一转子和固定在第一外壳上的第一定子。进一步地，所述第一旋转变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第二转子和固定在第一外壳上的第二定子。[0014]进一步地，所述第二环形变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第三转子和固定在第一外壳上的第三定子。进一步地，所述第二旋转变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第四转子和固定在第一外壳上的第四定子。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果本实用新型提供的一种转角扭矩传感器，通过两个环形变压器和两个旋转变压器，可以计算出扭矩；通过主动轮和从动轮可以容易的计算出绝对转角，这样可以根据扭矩和绝对转角得出转向信息。
图1是本实用新型实施例转角扭矩传感器示意图。图2是本实用新型实施例主动轮和从动轮结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图1是本实用新型实施例转角扭矩传感器示意图；公开了一种转角扭矩传感器， 包括第一外壳20，输出轴2，套设于输出轴2 —端的输入轴1，依次套设于输入轴1上并位于第一外壳20内的第一环形变压器157和第一旋转变压器168，依次套设于输出轴2上并位于第一外壳20内的第二环形变压器257和第二旋转变压器沈8 ；固定于第一外壳2外端部的第二外壳12，套设于输出轴2 —端的主动轮11，以及与主动轮11啮合并固定在第二外壳12上的从动轮10，所述从动轮10的轴心方向设有磁性元件9。。本实用新型通过两个环形变压器和两个旋转变压器，可以计算出扭矩；通过主动轮和从动轮可以容易的计算出绝对转角，这样可以根据扭矩和绝对转角得出转向信息。本实施例中的第一环形变压器157包括套设于输入轴1上并与之固定的第一转子 5a和固定在第一外壳20上的第一定子7a ；第一旋转变压器168包括套设于输入轴1上并与之固定的第二转子6a和固定在第一外壳20上的第二定子8a ；第二环形变压器257包括套设于输入轴1上并与之固定的第三转子恥和固定在第一外壳20上的第三定子7b ；第二旋转变压器257包括套设于输入轴1上并与之固定的第四转子6b和固定在第一外壳20上的第四定子8b。两个环形变压器的定子7a和7b为输入绕组，即为激励电压输入端，通过电磁感应作用将电压信号分别传递到第一环形变压器的转子fe和第二环形变压器的转子 5b上，第一环形变压器的转子fe与第一旋转变压器的转子绕组6a和6b连接起来，第二环形变压器的转子6a与第二旋转变压器的转子绕组6b连接起来；第一旋转变压器的定子绕组8a和第二旋转变压器的定子绕组8b为电压信号输出端，根据旋转变压器的原理，第一旋转变压器168的信号和第二旋转变压器沈8的信号呈正余弦关系。本实施例中，还包括固定在第一外壳上并用于处理信号的信号盒3，信号盒3可以对信号做进一步处理，根据输入轴1信号输出端输出的电压信号和输出轴2信号输出端输出的电压信号，可以分别得出输入轴1的扭转角和输出轴2的扭转角，从而计算出两轴间正比于转向轴扭矩的相对转角。为了计算方便，装在输入轴上、输出轴上的环形变压器和旋转变压器的结构、绕组完全相同。有些实施例中，也可以设置环形变压器的转子绕组和定子绕组的线圈匝数成一定比例，旋转变压器转子绕组的线圈匝数成正弦规律变化，旋转变压器定子进行两次绕线， 线圈匝数分别成正、余弦规律变化。为了防止磁场间的干扰，在第一环形变压器157和第一旋转变压器168之间和第二环形变压器257和第二旋转变压器268之间均设置有磁屏蔽件 30。本实施例中，从动轮10可以通过固定架13固定在第二外壳12上，以防止从动轮 10转动时掉落，此处磁性元件9包括磁铁，磁铁可以随从动轮10转动。本实施例中主动轮 11的齿数优选为50，从动轮10的齿数优选为17。图2是本实用新型实施例主动轮和从动轮结构示意图；主动轮11和从动轮10 —般会有三个齿啮合，主动轮11和从动轮10合称为齿轮副，在第一外壳20的端部并位于第二外壳12内部还设置有PCB板，该PCB板上包括带有霍尔元件的芯片，可以用来测量转向轴的转角大小和方向。主动轮11固定在输出轴上随轴转动，从动轮10轮装在第二外壳12上，磁铁9具有一对磁极(N、S极)，芯片上的霍尔元件感应磁场变化，得出从动轮10的转角大小和转动方向，根据齿轮副的传动比(17/50)计算出大齿轮的转角大小和转动方向，即转向轴的转角大小和转动方向。为了防止齿轮副的磁芯与旋转变压器的磁芯间的磁场干扰，在齿轮副的磁芯加入磁屏蔽件30。从动轮10与磁铁9 一起旋转，引起从动轮10径向面上磁感强度方向的变化；另在从动轮10的轴向上布置有与磁铁有一定间隙的包含在角位信息处理电路中的磁方向探测元件，探测从动轮(Γ360度的角位变化。角位信息处理电路的单片机系统根据齿轮副的传动比计算出大齿轮的转角大小和转动方向，即转向轴的转角大小和转动方向。对于齿轮测试绝对转角的信号，有专门的芯片，例如芯片AS5145，此款芯片可以测试完整的0到360度的角度。他是将完整的霍尔元件，模拟输入输出，数字信号集成在一块芯片上的片上系统。 测量角度时仅仅需要一块有极性的磁铁在芯片的表面上转动。由上述可见，该转角扭矩传感器不仅可以测量出扭矩，还可以测量出转向轴的转角大小和转动方向，方便转向。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种转角扭矩传感器，其特征在于，包括第一外壳；输出轴；套设于输出轴一端的输入轴；依次套设于输入轴上并位于第一外壳内的第一环形变压器和第一旋转变压器；依次套设于输出轴上并位于第一外壳内的第二环形变压器和第二旋转变压器；固定于第一外壳外端部的第二外壳；套设于输出轴一端的主动轮，以及与主动轮啮合并固定在第二外壳上的从动轮，所述从动轮的轴心方向设有磁性元件。
2.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述磁性元件包括磁铁。
3.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述传感器还包括固定在第一外壳上并用于处理信号的信号盒。
4.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述第一旋转变压器的信号和第二旋转变压器的信号呈正余弦关系。
5.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述传感器还包括设置于所述环形变压器和旋转变压器之间的磁屏蔽件。
6.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述主动轮的齿数为50，所述从动轮的齿数为17。
7.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述第一环形变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第一转子和固定在第一外壳上的第一定子。
8.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述第一旋转变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第二转子和固定在第一外壳上的第二定子。
9.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述第二环形变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第三转子和固定在第一外壳上的第三定子。
10.根据权利要求1所述的转角扭矩传感器，其特征在于，所述第二旋转变压器包括套设于输入轴上并与之固定的第四转子和固定在第一外壳上的第四定子。
专利摘要一种转角扭矩传感器，包括第一外壳，输出轴，套设于输出轴一端的输入轴，依次套设于输入轴上并位于第一外壳内的第一环形变压器和第一旋转变压器，依次套设于输出轴上并位于第一外壳内的第二环形变压器和第二旋转变压器；固定于第一外壳外端部的第二外壳，套设于输出轴一端的主动轮，以及与主动轮啮合并固定在第二外壳上的从动轮，所述从动轮的轴心方向设有磁性元件。通过两个环形变压器和两个旋转变压器，可以计算出扭矩；通过主动轮和从动轮可以容易的计算出绝对转角，这样可以根据扭矩和绝对转角得出转向信息。
文档编号G01L5/22GK202304745SQ20112036905
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者唐新颖, 张鹏, 李德恒, 田遇怜 申请人:比亚迪股份有限公司