雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置，其中的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器包括用于由雨刮器输出轴驱动的磁性块，及集成设置的与磁性块同轴设置并与磁性块联动的霍尔元件，霍尔元件与磁性块间于轴向留有间隙，且该间隙足够小以使霍尔元件与磁性块间恰不接触，所述霍尔元件与磁性块间无接触且二者间无联接件。本实用新型采用非接触数据采集方式，将磁性块与霍尔元件相配合产生霍尔效应来实现测量目的，数据采集准确可靠，并且操作简单、安装方便，工作效率高。本实用新型适用于对各种车辆的雨刮器的转动角度进行测量。
【专利说明】雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于车辆安全部件的技术参数检测，尤其涉及一种车辆雨刮器的转角测量，具体地说是一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置。
【背景技术】
[0002]车辆雨刮器承担着清除挡风玻璃上的雨水、雪花或灰尘的责任。雨刮片长时间使用后可能存在摆动不均匀或漏刮现象，还有可能出现过刮刷情形，即在高速湿润操作时，刮片行程超出确定的刮刷模式边界，使得刮片同装饰条、框等接触；另外，也还有可能出现翻转、橡胶堆积、退化等现象。刮刷面积是指雨刮器在一定频率工作时风窗玻璃外表面上能够被有效刮刷的规定面积，是衡量雨刮器品质质量的一项重要指标，而雨刮器刮刷角度能直观反映雨刮器刮刷面积，是雨刮器的一项重要的技术指标。
[0003]现有的雨刮器多采用机械工具手动测量、手工记录转动角度，测量结果的精度无法保证，且测量工作强度大，效率低。
[0004]中国专利文献库公开的一种雨刮器刮刷角度检测装置，包括试验台部分和检测传感部分，检测传感部分由联轴器、编码器和中央处理器组成，连轴器和编码器串联在雨刮片输出轴。此方案结构复杂，成本较高，是用编码器作为传感器的一种轴联接接触式的测量方案，虽然它采用传感器来采集数据，但由于其接触式轴联接的特点，以及雨刮器雨水工作环境的特点，导致其产品寿命受到影响。
[0005]现有对角度进行测量的技术按测量状态大体可分为静态测量和动态测量两种，雨刮器转角测量属于动态物体的角度测量。霍尔传感器由于其由产生磁场的磁性块即动态部分，和感应磁场变化的传感器集成电路块即静态部分组成，由于这种非接触式传感器的两部分可分别加工为完全密封的结构，无机械磨损、寿命长，耐潮湿、污垢、灰尘等环境，质量轻、体积小的磁性块可被安装于旋转部件且对旋转部件产生的影响较小。
[0006]中国专利文献库还公开了一种霍尔式角度传感器技术方案，其凸台转动式抵触在设置有霍尔元件的PCB板上。这种抵触转动结构，长期使用会使凸台与霍尔元件间造成磨损；下部旋转上部固定的半封闭式并置于盲孔中的结构，易储存雨水，不适合应用在工作于雨水环境中的雨刮器转角的测量上，而且截至目前为止，尚未有将这种非接触式传感器应用于雨刮器转角测量的文献报道和具体实践。
【发明内容】
[0007]本实用新型的发明目的，是提供一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置，采用非接触数据采集方式，将磁性块与霍尔元件相配合产生霍尔效应来实现测量目的，数据采集准确可靠，并且操作简单、安装方便，工作效率高。
[0008]为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0009]一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，包括用于由雨刮器输出轴驱动的磁性块，及集成设置的与磁性块同轴设置并与磁性块联动的霍尔元件，霍尔元件与磁性块间于轴向留有间隙，且该间隙足够小以使霍尔元件与磁性块间恰不接触，所述霍尔元件与磁性块间无接触且二者间无联接件。
[0010]作为对本实用新型的限定:
[0011]所述磁性块固定于由雨刮器输出轴直接驱动的磁性块安装座上，霍尔元件与磁性块安装座间固定联接。
[0012]作为进一步限定，
[0013]所述霍尔元件固定联接于且同轴设置的支撑架上，支撑架的一端与霍尔元件固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件的方向延伸的支承轴，所述支承轴自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
[0014]作为再进一步限定:
[0015]所述磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔，磁性块安装孔的轴向尺寸，大于磁性块的轴向尺寸，且磁性安装盲孔的径向尺寸小于霍尔元件的径向尺寸；磁性块安装座与霍尔元件间相接触固定相联。
[0016]所述磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔，磁性块安装盲孔的轴向尺寸，小于磁性块的轴向尺寸，且磁性安装盲孔的径向尺寸小于霍尔元件的径向尺寸；磁性块安装座与霍尔元件间经联接件相隔固定相联。
[0017]作为另一种限定，所述磁性块固定于由雨刮器输出轴直接驱动的磁性块安装座上，霍尔元件固定于霍尔元件安装座上；磁性安装座与霍尔元件安装座间固定联接。
[0018]作为进一步限定，所述霍尔元件安装座的一端与霍尔元件固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件的方向延伸的支承轴，所述支承轴自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
[0019]作为再进一步限定:
[0020]所述磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔；
[0021]所述霍尔元件安装座截面为凹字形，霍尔元件安装座所带槽为霍尔元件安装槽，且开口与磁性块安装盲孔相对，霍尔元件限位于霍尔元件安装槽内；
[0022]磁性块安装座与霍尔元件安装座固定联接且联动。
[0023]作为更进一步限定:
[0024]所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸小于磁性块的轴向尺寸，或/和霍尔元件安装槽的尺寸小于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座经联接件非接触固定相联。
[0025]所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸大于或等于磁性块的轴向尺寸，霍尔元件安装槽的尺寸大于或等于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座相接触固定联接或经联接件非接触固定相联。
[0026]所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸等于磁性块的轴向尺寸，霍尔元件安装槽的尺寸等于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座经联接件非接触固定相联。
[0027]作为限定，所述联接件为定位销。
[0028]本实用新型还提供了一种所述雨刮器转角非接触式测量装置，它包括前述结构的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，该雨刮器转角非接触式测量用角度传感器位于雨刮器转动轴的延长线上且于远离霍尔元件的一端与雨刮器转动轴固定联接并联动。
[0029]由于采用了以上的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的技术进步在于:
[0030]本实用新型采用磁性块与霍尔元件同时固定于磁性块安装座上的方案，或二者分别定位于各自的安装座，座间相固联的方案，并提供了多种具体的配合关系以实现二者间非接触式邻近关系，实现非接触数据采集，将磁性块与霍尔元件相配合产生霍尔效应来实现测量目的，数据采集准确可靠，并且操作简单、安装方便，工作效率高。
[0031]本实用新型适用于对各种车辆的雨刮器的转动角度进行测量。
[0032]本实用新型下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1是本实用新型实施例1的整体结构示意图；
[0034]图2是本实用新型的测量原理图；
[0035]图3为本实用新型实施例3的整体结构示意图；
[0036]图4为本实用新型实施例4的整体结构示意图。
[0037]图中:I一磁性块，2—霍尔元件，4一霍尔元件安装座，5—雨刮器输出轴，6—支撑架，7—支撑轴。M1、M4—雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，N1、N4—雨刮器转角非接触式测量。
【具体实施方式】
[0038]实施例1 一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器Ml及相应的测量装置NI
[0039]该实施例如图1所示。
[0040]①雨刮器转角非接触式测量用角度传感器
[0041]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器包括用于由雨刮器输出轴5驱动的磁性块1，及集成设置的与磁性块I同轴设置并与磁性块I联动的霍尔元件2，霍尔元件2与磁性块I间于轴向留有间隙，且该间隙足够小以使霍尔元件2与磁性块I间恰不接触。
[0042]磁性块I经设于沉头销孔内的定位销固定于由雨刮器输出轴5直接驱动的磁性块安装座3上。磁性块安装座3的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴5相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块I相适配的磁性块安装盲孔，磁性块安装盲孔的轴向尺寸，小于磁性块I的轴向尺寸，且磁性安装盲孔的径向尺寸小于霍尔元件2的径向尺寸；磁性块安装座3与霍尔元件2间经长定位销作为联接件相隔固定相联。
[0043]霍尔元件2与固定联接于且同轴设置的T形支撑架6上。支撑架6的一端与霍尔元件2经定位销固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件2的方向延伸的支承轴7。支承轴7的自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
[0044]②雨刮器转角非接触式测量装置NI
[0045]本实施例的雨刮器转角非接触式测量装置NI包括前述结构的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器Ml。
[0046]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器Ml位于雨刮器转动轴5的延长线上且于远离霍尔元件2的一端与雨刮器转动轴5固定联接并联动，支撑轴7由固定设置的支撑元件支撑，并可于该支撑元件上以自身的中心轴线为转动轴自转。
[0047]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器Ml安装在车体上，雨刮器输出轴安装盲孔直接与受测雨刮器输出轴5联接，或者通过连杆机构/齿轮机构与受测雨刮器输出轴5联接，使支撑轴7与受测雨刮器输出轴5同步或者按正比的转角转动。
[0048]雨刮器转角非接触式测量装置NI的测量原理如图2所示。
[0049]支撑架6上集成有(也可以是集成的霍尔元件2包括有)A/D转换电路和用于修正传感器输出信号线性度的DSP放大及补偿电路。磁性块I转动时与霍尔元件2始终保持无接触状态，当受测雨刮输出轴5与磁性块I同步转过一个角度Θ时，霍尔元件2感应磁性块I磁场的转动变化并输出相应的电信号，该电信号经过A/D转换电路和DSP放大及补偿电路作温度漂移补偿等处理后，输出一个反映受测转轴转角Θ的线性度较高的模拟电压信号U。
[0050]实施例2 —种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置
[0051]本实施例与实施例1的区别只在于:所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸大于磁性块的轴向尺寸且小于霍尔元件的径向尺寸。本实施例其它部分的结构与实施例1完全相同。
[0052]本实施例的具体方案如下:
[0053]①雨刮器转角非接触式测量用角度传感器
[0054]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器包括用于由雨刮器输出轴驱动的磁性块，及集成设置的与磁性块同轴设置并与磁性块联动的霍尔元件，霍尔元件与磁性块间于轴向留有间隙，且该间隙足够小以使霍尔元件与磁性块间恰不接触。
[0055]磁性块固定于由雨刮器输出轴直接驱动的磁性块安装座上。磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔，磁性块安装盲孔的轴向尺寸，大于磁性块的轴向尺寸，且磁性安装盲孔的径向尺寸小于霍尔元件的径向尺寸；磁性块安装座与霍尔元件间经定位销不相接触固定相联。
[0056]霍尔元件与固定联接于且同轴设置的T形支撑架上。支撑架的一端与霍尔元件经定位销固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件的方向延伸的支承轴。支承轴的自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
[0057]②雨刮器转角非接触式测量装置
[0058]本实施例的雨刮器转角非接触式测量装置包括前述结构的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器。
[0059]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器位于雨刮器转动轴的延长线上且于远离霍尔元件的一端与雨刮器转动轴固定联接并联动，支撑轴由固定设置的支撑元件支撑，并可于该支撑元件上以自身的中心轴线为转动轴自转。
[0060]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器安装在车体上，雨刮器输出轴安装座直接与受测雨刮器输出轴联接，或者通过连杆机构/齿轮机构与受测雨刮器输出轴联接，使支撑轴与受测雨刮器输出轴同步或者按正比的转角转动。
[0061]雨刮器转角非接触式测量装置的测量原理如图2所示。
[0062]支撑架上集成有(也可以是集成的霍尔元件包括有)A/D转换电路和用于修正传感器输出信号线性度的DSP放大及补偿电路。磁性块转动时与霍尔元件始终保持无接触状态，当受测雨刮输出轴与磁性块同步转过一个角度Θ时，霍尔元件感应磁性块磁场的转动变化并输出相应的电信号，该电信号经过A/D转换电路和DSP放大及补偿电路作温度漂移补偿等处理后，输出一个反映受测转轴转角Θ的线性度较高的模拟电压信号U。
[0063]实施例3 —种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置
[0064]该实施例与实施例2的区别只在于:磁性块安装座与霍尔元件间经定位销作为联接件相接触固定相联。如图3所示
[0065]本实施例其它部分的结构，与实施例2相同。
[0066]实施例4 一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器M4及相应的测量装置N4
[0067]该实施例如图3所示。
[0068]①雨刮器转角非接触式测量用角度传感器M4
[0069]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器M4包括用于由雨刮器输出轴驱动的磁性块1，及集成设置的与磁性块I同轴设置并与磁性块I联动的霍尔元件2，霍尔元件2与磁性块I间于轴向留有间隙，且该间隙足够小以使霍尔元件2与磁性块I间恰不接触。
[0070]磁性块I固定于由雨刮器输出轴5直接驱动的磁性块安装座3上。
[0071]霍尔元件2固定于霍尔元件安装座4上。
[0072]霍尔元件安装座4的一端与霍尔元件2固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件2的方向延伸的支承轴7,所述支承轴7自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
[0073]磁性块安装座3的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴5相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块I相适配的磁性块安装盲孔。
[0074]霍尔元件安装座4截面为凹字形，霍尔元件2安装座所带槽为霍尔元件安装槽，且开口与磁性块安装盲孔相对，霍尔元件2通过设于沉头销孔中的定位销限位于霍尔元件安装槽内。
[0075]磁性块安装盲孔的轴向尺寸小于磁性块I的轴向尺寸，或/和霍尔元件安装槽的尺寸小于霍尔元件2的轴向尺寸，磁性块安装座3与霍尔元件安装座4经长销钉作为联接件非接触固定相联。
[0076]②雨刮器转角非接触式测量装置N4
[0077]本实施例的雨刮器转角非接触式测量装置N4包括前述结构的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器M4。
[0078]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器M4位于雨刮器转动轴5的延长线上且于远离霍尔元件2的一端与雨刮器转动轴5固定联接并联动，支撑轴7由固定设置的支撑元件支撑，并可于该支撑元件上以自身的中心轴线为转动轴自转。
[0079]雨刮器转角非接触式测量用角度传感器M4安装在车体上，雨刮器输出轴安装盲孔直接与受测雨刮器输出轴5联接(或者通过连杆机构/齿轮机构与受测雨刮器输出轴5联接)，使支撑轴7与受测雨刮器输出轴5同步或者按正比的转角转动。
[0080]雨刮器转角非接触式测量装置N4的测量原理如图2所示。
[0081]霍尔元件安装座4上集成有(也可以是集成的霍尔元件2包括有)A/D转换电路和用于修正传感器输出信号线性度的DSP放大及补偿电路。磁性块I转动时与霍尔元件2始终保持无接触状态，当受测雨刮输出轴5与磁性块I同步转过一个角度Θ时，霍尔元件2感应磁性块I磁场的转动变化并输出相应的电信号，该电信号经过A/D转换电路和DSP放大及补偿电路作温度漂移补偿等处理后，输出一个反映受测转轴转角Θ的线性度较高的模拟电压信号U。
[0082]实施例5 —种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置
[0083]本实施例与实施例4的区别只在于:磁性块安装盲孔的轴向尺寸大于或等于磁性块的轴向尺寸，霍尔元件安装槽的尺寸大于或等于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座相接触固定联接或经联接件非接触固定相联。
[0084]本实施例其它部分的结构与实施例4完全相同。
[0085]实施例6 —种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器及相应的测量装置
[0086]本实施例与实施例4的区别只在于:磁性块安装盲孔的轴向尺寸等于磁性块的轴向尺寸，霍尔元件安装槽的尺寸等于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座经联接件非接触固定相联。
[0087]本实施例其它部分的结构与实施例4完全相同。
【权利要求】
1.一种雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，包括用于由雨刮器输出轴驱动的磁性块，及集成设置的与磁性块同轴设置并与磁性块联动的霍尔元件，霍尔元件与磁性块间相邻且于轴向留有间隙，其特征在于:所述霍尔元件与磁性块间无接触且二者间无联接件。
2.根据权利要求1所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述磁性块固定于由雨刮器输出轴直接驱动的磁性块安装座上，霍尔元件与磁性块安装座间固定联接。
3.根据权利要求1所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述霍尔元件固定联接于同轴设置的支撑架上，支撑架的一端与霍尔元件固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件的方向延伸的支承轴，所述支承轴自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
4.根据权利要求2或3所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔，磁性块安装盲孔的轴向尺寸，大于磁性块的轴向尺寸，且磁性安装盲孔的径向尺寸小于霍尔元件的径向尺寸；磁性块安装座与霍尔元件间相接触固定相联。
5.根据权利要求2或3所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔，磁性块安装盲孔的轴向尺寸，小于磁性块的轴向尺寸，且磁性安装盲孔的径向尺寸小于霍尔元件的径向尺寸；磁性块安装座与霍尔元件间经联接件相隔固定相联。
6.根据权利要求1所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述磁性块固定于由雨刮器输出轴直接驱动的磁性块安装座上，霍尔元件固定于霍尔元件安装座上；磁性安装座与霍尔元件安装座间固定联接。
7.根据权利要求6所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述霍尔元件安装座的一端与霍尔元件固定联接，另一端带有沿轴向向远离霍尔元件的方向延伸的支承轴，所述支承轴自由端的高度固定且可绕自身中心轴线转动。
8.根据权利要求6或7所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于:所述磁性块安装座的主体为阶梯轴状，其轴向的两端分别设有用于与雨刮器输出轴相适配的雨刮器输出轴配合盲孔、与磁性块相适配的磁性块安装盲孔； 所述霍尔元件安装座截面为凹字形，霍尔元件安装座所带槽为霍尔元件安装槽，且开口与磁性块安装盲孔相对，霍尔元件限位于霍尔元件安装槽内； 磁性块安装座与霍尔元件安装座固定联接且联动。
9.根据权利要求8所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，其特征在于所述磁性块安装座与霍尔元件安装座之间的固定联接关系为以下三种情形A— C之一: A.所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸小于磁性块的轴向尺寸，或/和霍尔元件安装槽的尺寸小于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座经联接件非接触固定相联； B.所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸大于或等于磁性块的轴向尺寸，霍尔元件安装槽的尺寸大于或等于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座相接触固定联接或经联接件非接触固定相联； C.所述磁性块安装盲孔的轴向尺寸等于磁性块的轴向尺寸，霍尔元件安装槽的尺寸等于霍尔元件的轴向尺寸，磁性块安装座与霍尔元件安装座经联接件非接触固定相联。
10.一种雨刮器转角非接触式测量装置，其特征在于:所述雨刮器转角非接触式测量装置包括权利要求1一9中任一项所述的雨刮器转角非接触式测量用角度传感器，该雨刮器转角非接触式测量用角度传感器位于雨刮器转动轴的延长线上且于远离霍尔元件的一端与雨刮器转动轴固定联接并联动。
【文档编号】G01B7/30GK203981108SQ201420352097
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】徐兰欣, 安志峰, 左少云, 郭志芳, 邵鹏达, 张哲缓, 谢刚 申请人:天津博信汽车零部件有限公司