CN111089666B - 一种永磁体式转矩信号转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种永磁体式转矩信号转换装置，包括连接转矩输入元件的输入法兰，输入法兰与内轴的上端面联结，内轴通过轴承连接外轴，外轴套在内轴外部；内轴的下端面连接底端法兰；外轴联结输出元件和底板，角位移传感器安装在底板上；角位移传感器检测内轴和外轴的相对角位移量，角位移传感器连接电控单元ECU；内轴连接径向的限位杆，限位杆的端部纳入外转轴的扇形缺口；内轴上装有第二永磁体，外轴上装有第一永磁体，第一永磁体和第二永磁体的同名磁极在圆周方向上相对设置。

Description

一种永磁体式转矩信号转换装置
技术领域
本发明涉及车辆转向***转矩信号采集装置。
背景技术
现有的运输车辆方向盘转矩信号转换装置拆装困难导致更换损耗零件成本高，使用接触式弹性材料因摩擦力的存在对***产生一定的干扰，多个核心零部件暴露于工作环境中导致零部件损耗极大或无法满足工况，
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种永磁体式转矩信号转换装置。
一种永磁体式转矩信号转换装置，包括连接转矩输入元件的输入法兰1，输入法兰1与内轴3的上端面联结，内轴3上端侧面和下端侧面分别通过第一深沟球轴承2、第二深沟球轴承6连接外轴13，外轴13套在内轴3外部；
内轴3的下端面连接底端法兰9，底端法兰9端面中间的圆孔安装角位移传感器8的相关部件；外轴13下端面有两个对称分布的凹槽，凹槽内开设端面螺纹孔，外轴13通过端面螺纹孔和螺栓联结输出元件，凹槽连接底板7，角位移传感器8安装在底板7上；角位移传感器8检测内轴3和外轴13的相对角位移量，角位移传感器8连接电控单元ECU；
内轴3连接径向的限位杆12，限位杆12的端部纳入外转轴15的扇形缺口，扇形缺口限制限位杆12的摆动角度；
内轴3上装有第二永磁体11，外轴13上装有第一永磁体5，第一永磁体5和第二永磁体11的同名磁极在圆周方向上相对设置。
优选地，第二永磁体11安装在内轴3外壁，第一永磁体5安装在外轴13内壁，第一永磁体5和第二永磁体11位于同一高度，且位于同一圆周半径上。
优选地，内轴3中间轴段外壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第二永磁体架10；外轴13中间段内壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第一永磁体架4；第一永磁体5设置在第一永磁体架4内，第二永磁体11设置在第二永磁体架10内。
本发明的工作原理为：当转矩通过输入法兰1传递到内轴3，内轴3上的第一永磁体架4和第一永磁体5会随内轴3一起转动，此时，第一永磁体5与第二永磁体11距离不断减小，随着距离较小第一永磁体5与第二永磁体11之间的排斥力会不断增大，直到安装在内轴3上的限位杆12与外轴13碰撞，第一永磁体5与第二永磁体11之间的距离不再减小，排斥力也不会增大，内轴3和外轴13同步转动。当撤销输入转矩内轴3会因为第一永磁体5与第二永磁体11之间的排斥力左右回到中位点。这个过程中，角位移传感器8会时刻检测出内轴3与外轴13之间的相对运动角度，并转换成对应的模拟信号输出，实现一定范围内输入轴转矩大小转换成对应的模拟信号的功能。
本发明的优点是：将零件分模块集中于内轴和外轴上，使得零部件装拆更加方便；使用永磁体作为弹性材料，无接触，弹性材料没有摩擦力干扰***，提高了***的稳定性；将零部件集中于外轴内部，没有与外部环境直接接触，外部环境不影响转矩信号转换装置的工作可靠性，可以应用于多种工况中，满足不同客户的需求。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的外轴和输入法兰的示意图。
图3是本发明的仰视图。
图4是本发明的纵向剖视图。
图5是附图3的剖切线垂直方向的本发明的纵向剖视图。
图6是本发明的横截面图。
图7是本发明的内轴3的示意图。
图8a是本发明的外轴13的一个角度的示意图。
图8b是本发明的外轴13的另一个角度的示意图。
图9是本发明的永磁体架的示意图。
图中，1-输入法兰、2-深沟球轴承、3-内轴、4-第一永磁体架、5-第一永磁体、6-第二深沟球轴承、7-底板、8-角位移传感器、9-底端法兰、10-第二永磁体架、11-第二永磁体、12-限位杆、13-外轴、14-限位杆紧固螺钉。
具体实施方式
下面结合附图，进一步说明本发明的技术方案。
一种永磁体式转矩信号转换装置，包括连接转矩输入元件的输入法兰1，输入法兰1与内轴3的上端面联结，内轴3上端侧面和下端侧面分别通过第一深沟球轴承2、第二深沟球轴承6连接外轴13，外轴13套在内轴3外部；
内轴3的下端面连接底端法兰9，底端法兰9端面中间的圆孔安装角位移传感器8的相关部件；外轴13下端面有两个对称分布的凹槽，凹槽内开设端面螺纹孔，外轴13通过端面螺纹孔和螺栓联结输出元件，凹槽连接底板7，角位移传感器8安装在底板7上；角位移传感器8检测内轴3和外轴13的相对角位移量，角位移传感器8连接电控单元ECU；
内轴3连接径向的限位杆12，限位杆12的端部纳入外转轴15的扇形缺口，扇形缺口限制限位杆12的摆动角度；
内轴3上装有第二永磁体11，外轴13上装有第一永磁体5，第一永磁体5和第二永磁体11的同名磁极在圆周方向上相对设置。
第二永磁体11安装在内轴3外壁，第一永磁体5安装在外轴13内壁，第一永磁体5和第二永磁体11位于同一高度，且位于同一圆周半径上。
内轴3中间轴段外壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第二永磁体架10；外轴13中间段内壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第一永磁体架4；第一永磁体5设置在第一永磁体架4内，第二永磁体11设置在第二永磁体架10内。
本发明的装配方式是：
1)输入法兰1上分布有螺纹孔，用于通过螺栓与转矩输入构件联接，输入法兰1其中一个表面中间有两个阶梯孔，另一个表面有一个凸台，凸台上有一个直槽。凸台用于第一深沟球轴承2的轴向定位。
2)内轴3上段轴段带有阶梯状，距离端面一定距离处有一个通孔，通孔轴线与内轴3
轴线垂直，轴端面有两个螺纹孔，端面中心有一个通螺纹孔，螺纹孔与通孔相通。
阶梯状与输入法兰1直槽形状一致，用于内轴3与输入法兰1套合，并通过螺栓、输入法兰1阶梯孔和内轴3上段轴端面螺纹孔联接。内轴3中间轴段有约半圆扇形轴肩，轴肩有一个圆弧形凹槽，凹槽侧面分别有一个方孔，凹槽用于安装第二永磁体架10。内轴3下段轴段有一个轴肩状，轴端面有两个螺纹孔，用于通过螺栓与底端法兰9联接。内轴3通过第一深沟球轴承2和第二深沟球轴承6安装于外轴13内。
3)外轴13上段内侧有一个台阶，用于安装第一深沟球轴承2，台阶下有一个带扇形缺口的环，扇形缺口用于限制限位杆12的位移角度。外轴13中间段内侧有一个形状与内轴中间轴段扇形轴肩相似的形状，作用于安装第一永磁体架4。外轴13下段内侧也有一个台阶，用于安装第二深沟球轴承6，外轴13的下端面分布有螺纹孔，有两个对称的凹槽，凹槽底面有螺纹孔，端部螺纹孔用于通过螺栓与其他构件联接，凹槽用于安装底板7，凹槽底面螺纹孔用于通过螺栓与底板7联接。
4)底板7有两个对称的凸肩，凸肩上有阶梯孔，凸肩安装于外轴13下段端部凹槽内，用螺栓通过阶梯孔和外轴13端部凹槽底面的螺纹孔将底板7与外轴13联接。底板7另一面中间分布有螺纹孔和一个圆形凹槽，圆形凹槽内有一个通孔，螺纹孔用于
通过螺栓将角位移传感器8与底板7联接，通孔用于角位移传感器8的信号线引出。5)底端法兰9面上分布有两个通孔，中心有一个盲孔，通孔用于通过螺栓将底端法兰9与内轴3联接，盲孔用于安装角位移传感器8相关元件。
6)第一永磁体架4和第二永磁体架10的结构完全一致，该零件是有一定高度的扇形状薄壁体，扇形状一个面挖空，分别用于装入第一永磁体5和第二永磁体架10，扇形状侧面分别有方形通孔。第一永磁体架4和第二永磁体架10分别安装于外轴13和内轴3的圆弧形凹槽内。
7)第一永磁体5和第二永磁体11结构完全一致，该零件是有一定高度的扇形状实体，零件左右磁极相反。
8)限位杆12是圆柱状，靠近中间处有一个盲孔，限位杆12安装于内轴3上段轴段的通孔内，用限位杆紧固螺钉14通过内轴3上段轴段端面中心通螺纹孔固定。
当转矩通过输入法兰1传递到内轴3，内轴3上的第一永磁体架4和第一永磁体5会随内轴3一起转动，此时，第一永磁体5与第二永磁体11距离不断减小，随着距离较小第一永磁体5与第二永磁体11之间的排斥力会不断增大，直到安装在内轴3上的限位杆12与外轴13碰撞，第一永磁体5与第二永磁体11之间的距离不再减小，排斥力也不会增大，内轴3和外轴13同步转动。当撤销输入转矩内轴3会因为第一永磁体5与第二永磁体11之间的排斥力左右回到中位点。这个过程中，角位移传感器8会时刻检测出内轴3与外轴13之间的相对运动角度，并转换成对应的模拟信号输出，实现一定范围内输入轴转矩大小转换成对应的模拟信号的功能。
本发明提供一种运输车辆方向盘转矩信号转换装置，该转矩信号转换装置适用于多种型号车辆的转向***中。针对以往的运输车辆方向盘转矩信号转换装置拆装困难导致更换损耗零件成本高，使用接触式弹性材料因摩擦力的存在对***产生一定的干扰，多个核心零部件暴露于工作环境中导致零部件损耗极大或无法满足工况等问题，本发明将零件分模块集中于内轴和外轴上，使得零部件装拆更加方便；使用永磁体作为弹性材料，无接触，弹性材料没有摩擦力干扰***，提高了***的稳定性；将零部件集中于外轴内部，没有与外部环境直接接触，外部环境不影响转矩信号转换装置的工作可靠性，可以应用于多种工况中，满足不同客户的需求。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种永磁体式转矩信号转换装置，其特征在于：包括连接转矩输入元件的输入法兰(1)，输入法兰(1)与内轴(3)的上端面联结，内轴(3)上端侧面和下端侧面分别通过第一深沟球轴承(2)、第二深沟球轴承(6)连接外轴(13)，外轴(13)套在内轴(3)外部；
内轴(3)的下端面连接底端法兰(9)，底端法兰(9)端面中间的圆孔安装角位移传感器(8)的相关部件；外轴(13)下端面有两个对称分布的凹槽，凹槽内开设端面螺纹孔，外轴(13)通过端面螺纹孔和螺栓联结输出元件，凹槽连接底板(7)，角位移传感器(8)安装在底板(7)上；角位移传感器(8)检测内轴(3)和外轴(13)的相对角位移量，角位移传感器(8)连接电控单元ECU；
内轴(3)连接径向的限位杆(12)，限位杆(12)的端部纳入外转轴(15)的扇形缺口，扇形缺口限制限位杆(12)的摆动角度；
内轴(3)上装有第二永磁体(11)，外轴(13)上装有第一永磁体(5)，第一永磁体(5)和第二永磁体(11)的同名磁极在圆周方向上相对设置；
第二永磁体(11)安装在内轴(3)外壁，第一永磁体(5)安装在外轴(13)内壁，第一永磁体(5)和第二永磁体(11)位于同一高度，且位于同一圆周半径上；
内轴(3)中间轴段外壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第二永磁体架(10)；外轴(13)中间段内壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第一永磁体架(4)；第一永磁体(5)设置在第一永磁体架(4)内，第二永磁体(11)设置在第二永磁体架(10)内。
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