專利名稱：用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扭矩傳感裝置，特別涉及一種用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置。
背景技術(shù)：
為提高機(jī)動車駕駛的舒適性和安全性，現(xiàn)有的大部分機(jī)動車輛上在與方向盤連接的轉(zhuǎn)向管柱上安置有助力轉(zhuǎn)向裝置。常見的助力轉(zhuǎn)向裝置有液壓助力轉(zhuǎn)向裝置、電液助力轉(zhuǎn)向裝置、電動助力轉(zhuǎn)向裝置(簡稱EPS)。電動助力轉(zhuǎn)向裝置因具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、 維護(hù)保養(yǎng)方便且易于控制等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的機(jī)動車輛中。EPS是一種直接由電機(jī)提供輔助扭矩的動量轉(zhuǎn)向裝置。EPS的種類很多，但其基本原理是相同的扭矩傳感裝置與轉(zhuǎn)向管柱連接在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)向管柱在方向盤轉(zhuǎn)動下隨之轉(zhuǎn)動，在扭轉(zhuǎn)力矩作用下，扭矩傳感裝置中的扭桿兩端產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動位移應(yīng)變，扭矩傳感裝置將給應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電信號傳給車輛的電子控制單元(簡稱ECU)，ECU根據(jù)車速傳感裝置和扭矩傳感裝置提供的信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向和助力電流大小，從而完成實時助力轉(zhuǎn)向輔助。并且可以根據(jù)車輛速度不同提供不同的輔助助力，使車輛在低速時轉(zhuǎn)彎靈活方便，高速時穩(wěn)定行駛。EPS主要由扭矩傳感裝置、車速傳感裝置、助力電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元 ECU構(gòu)成。一般EPS助力的大小只與車速相關(guān)，俗稱車速感應(yīng)型。但隨著EPS的發(fā)展，助力特性在與車速相關(guān)的同時還與方向盤轉(zhuǎn)向角度相關(guān)，從而進(jìn)一步提高了助力性能，提高了轉(zhuǎn)向的舒適性病改善了回正性。方向盤轉(zhuǎn)向角度傳感裝置也成為EPS的組成部分。扭矩傳感裝置的功能是檢測車輛駕駛?cè)藛T作用在方向盤上的力矩大小和方向， 并將這些信息傳遞給控制單元E⑶以便控制其他部件。扭矩傳感裝置主要有接觸式和非接觸式兩種。接觸式主要是電位計型扭矩傳感裝置，其優(yōu)點是成本低、安裝使用方便，缺點是易受溫度變化影響、容易磨損、使用壽命短容易受到電磁干擾，并在個別極端情況下由于傳感裝置內(nèi)水的進(jìn)入而喪失監(jiān)測功能，如汽車被積水浸沒；非接觸式扭矩傳感裝置主要有電磁感應(yīng)式、光電式以及超聲波式扭矩傳感裝置，其優(yōu)點是非接觸、沒有磨損、精度較高、壽命長，缺點是安裝精度要求高、成本高，容易受到電磁干擾以及防水功能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置。本發(fā)明其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用方式靈活、 靈敏度高、壽命長，并且可以抗電磁干擾并具有較好的防水防塵性能，滿足機(jī)動車的實際使用要求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于包括殼體、輸入軸、輸出軸和扭桿，所述輸入軸、輸出軸和扭桿設(shè)置在殼體內(nèi)部，所述殼體與輸入軸和輸出軸活動連接，所述輸入軸的下端安裝在扭桿的上端，所述輸出軸的上端安裝在扭桿的下端，所述殼體內(nèi)還設(shè)置有能使輸入軸、輸出軸和扭桿發(fā)生轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向裝置，在所述扭桿表面上以螺旋纏繞的方式設(shè)置有螺旋型殼體且至少螺旋型殼體的兩端分別固定于扭桿的兩端頭部，沿螺旋形殼體縱向連續(xù)布設(shè)在所述螺旋形殼體內(nèi)部相對兩側(cè)的多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒，每一組A側(cè)變形齒均包括一個A側(cè)變形齒或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒，每一組B側(cè)變形齒均包括一個B側(cè)變形齒或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒，多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對應(yīng)布設(shè)在信號光纖兩側(cè)，螺旋型殼體內(nèi)部相對兩側(cè)中的一側(cè)自扭桿一端至扭桿另一端始終較另一側(cè)更靠近扭桿的扭轉(zhuǎn)中心軸線，信號光纖通過一端固定在輸入軸或輸出軸上的傳輸光纖一連接至測試單元，測試單元后接控制單元E⑶。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱一和轉(zhuǎn)向管柱二，所述轉(zhuǎn)向管柱一安裝在輸入軸的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱二安裝輸出軸的下端。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，殼體與輸入軸和輸出軸分別通過軸承一連接，殼體內(nèi)的傳輸光纖一與殼體外的傳輸光纖一通過殼體上的固定點二連接，殼體內(nèi)的傳輸光纖一與信號光纖通過固定點一連接，固定點一和固定點二之間的傳輸光纖一以變動狀態(tài)的纏繞在輸入軸和輸出軸表面上，所以固定點一和固定點二之間的傳輸光纖一的長度大于輸入軸或輸出軸徑向周長的一倍以上。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，所述的螺旋形殼體內(nèi)部布設(shè)有變形齒的相對A、B兩側(cè)是互相平行，并同時與扭桿的扭轉(zhuǎn)中心軸線平行。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，所述的螺旋形殼體內(nèi)部布設(shè)有變形齒的相對A、B兩側(cè)中的一側(cè)是緊貼在扭桿表面上的。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，所述的螺旋形殼體內(nèi)部布設(shè)有變形齒的相對A、B兩側(cè)中的一側(cè)是通過膠黏劑、焊接、鉚接、或螺絲固定的方式固定在扭桿表面上。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，所述螺旋型殼體的A、B 兩側(cè)僅在螺旋型殼體的兩端上固定在一起。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，所述螺旋型殼體的A、B 兩側(cè)是通過彈性材料連接在一起的。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱三和轉(zhuǎn)向管柱四，所述轉(zhuǎn)向管柱三安裝在輸入軸的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱四通過軸承二安裝在位于殼體外側(cè)的外殼內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向管柱四上設(shè)置有齒輪二，所述輸出軸上安裝有齒輪一，所述齒輪一和齒輪二相嚙合。上述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，所述螺旋型殼體中的信號光纖的一端安裝有光反射裝置，所述光反射裝置固定在輸入軸表面，信號光纖的另一端與傳輸光纖一連接，傳輸光纖一通過輸出軸的中孔與固定于輸出軸端面上的光纖滑環(huán)上的固定體部分的光纖接口連接，光纖滑環(huán)旋轉(zhuǎn)體部分的光纖接口連接傳輸光纖二，傳輸光纖二通過固定點三和1X2光分路器連接至測試單元。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、操作方法方便且使用方式靈活、靈敏度高；2、本發(fā)明因使用光纖彎曲傳感技術(shù)，使本裝置具有抗電磁干擾、靈敏度高、電絕緣性好、安全可靠、耐腐蝕、防水、防塵等諸多優(yōu)點；3、本發(fā)明由于可以采用的光源-光功率法測試，從而可以大幅度降低測試單元的成本，從而使本裝置的整體成本大幅度降低，使本裝置具有廣闊的使用范圍。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、 使用效果好，并具有成本低、消減光源功率波動帶來的影響等優(yōu)點，使本發(fā)明的裝置具有良好的使用前景。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明實施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例1中螺旋形殼體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求
1.用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于包括殼體(10)、輸入軸(11)、輸出軸(13)和扭桿(12)，所述輸入軸(11)、輸出軸(13)和扭桿(12)設(shè)置在殼體(10)內(nèi)部，所述殼體(10)與輸入軸(11)和輸出軸(1 活動連接，所述輸入軸(11)的下端安裝在扭桿(1 的上端，所述輸出軸(1 的上端安裝在扭桿(1 的下端，所述殼體 (10)內(nèi)還設(shè)置有能使輸入軸(11)、輸出軸(1 和扭桿(1 發(fā)生轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向裝置，在所述扭桿(1 表面上以螺旋纏繞的方式設(shè)置有螺旋型殼體(4)且至少螺旋型殼體的兩端分別固定于扭桿(1 的兩端頭部，沿螺旋形殼體4縱向連續(xù)布設(shè)在所述螺旋形殼體內(nèi)部相對兩側(cè)的多組A側(cè)變形齒(4-1)和多組B側(cè)變形齒G-2)，每一組A側(cè)變形齒(4-1)均包括一個A側(cè)變形齒(4-1)或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒G-1)，每一組B側(cè)變形齒G-2) 均包括一個B側(cè)變形齒(4-2)或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒G-2)，多組A側(cè)變形齒G-1) 和多組B側(cè)變形齒(4- 之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖(33) 穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4- 對應(yīng)布設(shè)在信號光纖(3 兩側(cè)， 螺旋型殼體內(nèi)部相對兩側(cè)中的一側(cè)自扭桿(1 一端至扭桿(1 另一端始終較另一側(cè)更靠近扭桿(1 的扭轉(zhuǎn)中心軸線(30)，信號光纖(3 通過一端固定在輸入軸(11)或輸出軸(1 上的傳輸光纖一(1)連接至測試單元(5)，測試單元( 后接控制單元ECU (7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱一(1 和轉(zhuǎn)向管柱二(34)，所述轉(zhuǎn)向管柱一(1 安裝在輸入軸(11)的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱二(34)安裝輸出軸(1 的下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于殼體(10)與輸入軸(11)和輸出軸(13)分別通過軸承一(16)連接，殼體(10)內(nèi)的傳輸光纖一(1)與殼體(10)外的傳輸光纖一(1)通過殼體(10)上的固定點二(18)連接，殼體(10)內(nèi)的傳輸光纖一⑴與信號光纖(33)通過固定點一(17)連接，固定點一(17)和固定點二(18)之間的傳輸光纖一(1)以變動狀態(tài)的纏繞在輸入軸(11)和輸出軸(13)表面上，所以固定點一(17)和固定點二(18)之間的傳輸光纖一(1)的長度大于輸入軸(11) 或輸出軸(13)徑向周長的一倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于所述的螺旋形殼體內(nèi)部布設(shè)有變形齒的相對A、B兩側(cè)是互相平行，并同時與扭桿 (12)的扭轉(zhuǎn)中心軸線(30)平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于所述的螺旋形殼體內(nèi)部布設(shè)有變形齒的相對A、B兩側(cè)中的一側(cè)是緊貼在扭桿(12) 表面上的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于所述的螺旋形殼體內(nèi)部布設(shè)有變形齒的相對A、B兩側(cè)中的一側(cè)是通過膠黏劑、焊接、鉚接、或螺絲固定的方式固定在扭桿(1 表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于所述螺旋型殼體的A、B兩側(cè)僅在螺旋型殼體的兩端上固定在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，其特征在于所述螺旋型殼體(4)的A、B兩側(cè)是通過彈性材料(39)連接在一起的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向管柱三(3 和轉(zhuǎn)向管柱四(36)，所述轉(zhuǎn)向管柱三(3 安裝在輸入軸(11)的上端，所述轉(zhuǎn)向管柱四(36)通過軸承二 04)安裝在位于殼體(10)外側(cè)的外殼(37)內(nèi)，所述轉(zhuǎn)向管柱四(36)上設(shè)置有齒輪二(22)，所述輸出軸(1 上安裝有齒輪一(21)，所述齒輪一和齒輪二 0 相嚙合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭轉(zhuǎn)傳感裝置，其特征在于所述螺旋型殼體(4)中的信號光纖(33)的一端安裝有光反射裝置(20)，所述光反射裝置OO)固定在輸入軸(11)表面，信號光纖(3 的另一端與傳輸光纖一(1)連接，傳輸光纖一(1)通過輸出軸(13)的中孔與固定于輸出軸(13)端面上的光纖滑環(huán)05)上的固定體部分的光纖接口連接，光纖滑環(huán)0 旋轉(zhuǎn)體部分的光纖接口連接傳輸光纖二(38)，傳輸光纖(38) 二通過固定點三和1X2光分路器0 連接至測試單元(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于機(jī)動車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的光纖扭矩傳感裝置，包括殼體、輸入軸、輸出軸和扭桿，殼體與輸入軸和輸出軸活動連接，輸入軸的下端安裝在扭桿的上端，輸出軸的上端安裝在扭桿的下端，殼體內(nèi)還設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置，在扭桿表面上設(shè)置有螺旋型殼體，沿螺旋形殼體4縱向連續(xù)布設(shè)在螺旋形殼體內(nèi)部相對兩側(cè)的多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒，多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供信號光纖穿過的曲線形通道，信號光纖通過一端固定在輸入軸或輸出軸上的傳輸光纖一連接至測試單元，測試單元后接控制單元ECU。本發(fā)明可以抗電磁干擾并具有較好的防水防塵性能，滿足機(jī)動車的實際使用要求。
文檔編號G01L3/04GK102478442SQ20101055774
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司