齿轮模块、角度传感器以及车辆 |
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| 申请号 | CN201520304841.1 | 申请日 | 2015-05-13 | 公开(公告)号 | CN204881508U | 公开(公告)日 | 2015-12-16 |
| 申请人 | 罗伯特·博世有限公司; | 发明人 | 郭大川; 童柏超; 杨超; 孙栋; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供一种 齿轮 模 块 、 角 度 传感器 以及车辆，车辆包括 方向盘 的主转动轴以及角度传感器，角度传感器用以检测方向盘的主转动轴的转角，包括主齿轮和随主齿轮转动的至少两个齿轮模块，主齿轮固定在车辆方向盘的主转动轴上，齿轮模块包括壳体、齿轮和 电路 板，壳体设置有收容空间以及齿轮开口， 电路板 固定在壳体的收容空间内，齿轮可转动地安装述壳体的收容空间内，并且至少部分地从齿轮开口露出。齿轮模块采用模块化设计，可以构成任何可旋转物体的角度传感器，结构简单、易于制造且组装灵活、易于安装，并且通用性好、适用范围广、扩展性强。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种检测可转动物体的转角的角度传感器的齿轮模块(20)，其特征在于：齿轮模块(20)包括壳体(21)、齿轮(22)和电路板(23)，所述壳体(21)设置有收容空间以及齿轮开口(210)，所述电路板(23)固定在壳体(21)的收容空间内，所述齿轮(22)可转动地安装在所述壳体(21)的收容空间内，并且至少部分地从所述齿轮开口(210)露出。 |
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| 说明书全文 | 齿轮模块、角度传感器以及车辆技术领域[0001] 本实用新型涉及传感器，尤其涉及一种用于检测可转动物体的转角的齿轮模块、角度传感器以及车辆。 背景技术[0002] 现有的转动角度传感器通常包括上、下壳体、固定在上、下壳体内的主齿轮、第一齿轮、第二齿轮和电路板。传感器通常还包括分别设置在第一齿轮和第二齿轮上的第一磁铁和第二磁铁、设置在电路板上与第一磁铁、第二磁铁分别对应的第一巨磁阻感应芯片、第二巨磁阻感应芯片和微处理器，微处理器与第一巨磁阻感应芯片和第二巨磁阻感应芯片连接。以车辆的方向盘转动角度传感器为例，车辆方向盘的主转动轴带动主齿轮转动，主齿轮通过啮合结构带动第一齿轮和第二齿轮的转动。转动时，电路板上的第一巨磁阻感应芯片和第二巨磁阻感应芯片通过检测磁场发生的变化，而计算出第一齿轮和第二齿轮的转动角度。主齿轮的转动角度与方向盘一致，所以角度传感器得以检测出方向盘的转动角度，并将该转动角度的信号通过CAN线传输出去。该种转动角度传感器的检测精度高、质量可靠得到广泛应用。 [0003] 由于主齿轮需要固定在方向盘的主转动轴上并与其同步转动，当方向盘的主转动轴的尺寸改变时，角度传感器的上、下壳体以及主齿轮的尺寸也需要相应作变更，同时第一齿轮、第二齿轮与主齿轮的相对位置、电路板上的元件均需要相应调整。 [0004] 因而，需要对现有的角度传感器进行改进。实用新型内容 [0006] 为此，根据本实用新型，提供一种检测可转动物体的转角的角度传感器的齿轮模块，齿轮模块包括壳体、齿轮和电路板，所述壳体设置有收容空间以及齿轮开口，所述电路板固定在壳体的收容空间内，所述齿轮可转动地安装在所述壳体的收容空间内，并且至少部分地从所述齿轮开口露出。 [0007] 优选地，所述齿轮模块还包括磁体，设置在齿轮上。 [0008] 优选地，所述磁体设置在齿轮的轴中心部分上。 [0009] 优选地，所述电路板对应于所述磁体设置有感应元件。 [0011] 根据本实用新型，还提供一种检测可转动物体的转角的角度传感器，包括主齿轮和至少两个齿轮模块，所述齿轮模块是前面所述的齿轮模块，所述的齿轮模块主齿轮可转动地啮合。 [0012] 优选地，所述至少两个齿轮模块的齿数不相同，分别与主齿轮啮合在一起。 [0013] 根据本实用新型，还提供一种车辆，包括车辆方向盘的主转动轴以及角度传感器，其特征在于，所述角度传感器是前面所述的角度传感器，其中所述角度传感器的主齿轮固定在车辆方向盘的主转动轴上。 [0014] 优选地，所述主转动轴外设置有保护壳体，包围所述主转动轴和所述主齿轮，所述保护壳体上开设至少两个固定槽，所述至少两个齿轮模块固定于固定槽。 [0015] 优选地，所述车辆还包括控制单元，接收并分析齿轮模块的输出信号，确定方向盘的主转动轴的转角。 [0016] 根据本实用新型，齿轮模块采用模块化设计，可以用于检测任何类型的可旋转物体的转角，构成任何可旋转物体的角度传感器，结构简单、易于制造且组装灵活、易于安装，并且通用性好、适用范围广、扩展性强。附图说明 [0017] 图1绘示根据本实用新型一较佳实施方式的角度传感器的示意立体组装图； [0018] 图2绘示图1所示的角度传感器的齿轮模块的示意立体图； [0019] 图3绘示图2所示的角度传感器的齿轮模块的示意爆炸图； [0020] 图4绘示图1所示的角度传感器的各齿轮之间的啮合关系示意图； [0021] 图5绘示图1所示的角度传感器的示意爆炸组装图。 具体实施方式[0022] 下面结合示例详细描述本实用新型的各优选实施例。本领域技术人员应理解的是，该实施例是示例性的，它并不意味着对本实用新型形成任何限制。 [0023] 参照图1，图1绘示根据本实用新型一较佳实施方式的角度传感器与转动物体组装在一起的示意立体组装图，组装在根据本实用新型一较佳实施方式的角度传感器，用以检测转动物体的转动角度，包括主齿轮10和与主齿轮啮合在一起的至少两个齿轮模块20。本实施方式中，以使用两个齿轮模块20为例说明本实用新型的角度传感器。在其他实施方式中，根据实际需求，可以使用三个、四个或者更多的齿轮模块20。 [0024] 主齿轮10固定在转动物体上，并与转动物体同步转动。本实施方式中，旋转物体是车辆方向盘的主转动轴100。 [0025] 参照图2和图3，图2绘示图1所示的角度传感器的齿轮模块的示意立体图，图3绘示图2所示的角度传感器的齿轮模块的示意爆炸图。齿轮模块20包括壳体21、齿轮22和电路板23。壳体21内设置有收容空间，其上设置有齿轮开口210。齿轮22可转动地安装在壳体21的收容空间内，并且部分地从该齿轮开口210露出，从而与主齿轮10啮合并跟随主齿轮10的转动而转动。请注意，为了检测可旋转物体的转角角度更准确，所使用的两个齿轮模块20的齿轮22的齿数不相同。 [0026] 齿轮模块20还包括磁体220，设置在齿轮22的任何位置上，可选地，磁体220设置在齿轮22的轴中心部分上。电路板23固定在壳体21的收容空间内，其上对应于磁体220设置有感应元件231(如图4所示)，通过感应齿轮22转动时产生的磁场变化，识别磁场曲线而检测出齿轮22的转动角度，该磁场曲线由磁体220产生。本实施方式中，感应元件231是巨磁阻(GMR)传感元件，在其他实施方式中，感应元件231也可以是其他的转角传感元件，例如各向异性的磁阻式(AMR)传感元件、霍尔基转角传感元件、光学传感元件、电传感元件、电容传感元件或电阻式传感元件。按照所应用的传感元件类型，根据需要，适当配置齿轮22。若不用齿轮22，还可以应用编码盘，其上设置适当的编码系统。 [0027] 在本实施方式中，齿轮模块20还包括连接界面24，用以连接传输线路(例如CAN线，或者LIN线)。车辆的控制单元(未图示)例如ESP控制单元设置有分析电路。齿轮模块20通过连接界面24与控制单元连接，使感应元件231的输出信号传输到控制单元，分析电路通过分析感应元件231的输出信号，即控制单元接收并分析来自齿轮模块20的输出信号，确定方向盘的主转动轴100的转角。在其他实施方式中，电路板23上直接设置有独立的分析电路，用于处理感应元件231的输出信号，并将该信号通过传输线路传输到车辆的控制单元中，控制单元分析来自不同齿轮模块20的信号，确定方向盘的主转动轴100的转角。根据实际需求，也可以在车辆的其他控制单元(例如车身控制单元、安全气囊控制单元等)中设置分析电路。 [0028] 使用时，主齿轮10固定在转动物体上，使齿轮模块20的齿轮22与主齿轮10啮合在一起。参照图4和图5，图4绘示图1所示的角度传感器的各齿轮之间的啮合关系示意图，图5绘示图1所示的角度传感器的示意爆炸组装图。以车辆的方向盘转动角度传感器为例，安装时，主齿轮10固定在车辆方向盘的主转动轴100上，主转动轴100外通常设置有保护壳体(未图示)，包围主转动轴100和主齿轮10。保护壳体上开设两个固定槽110，将两个齿轮模块20固定在固定槽110内并使齿轮22与主齿轮10啮合，在本实施方式中，主齿轮10和两个齿轮模块20的齿轮大致位于同一平面。两个齿轮模块20的齿轮22可以位于主齿轮10的圆周的任何位置，两个齿轮模块20间在主齿轮10的圆周上的距离可以是任意的，两个齿轮模块20可以相邻或者相对。车辆方向盘的主转动轴100带动主齿轮10转动，主齿轮10通过啮合结构带动两个齿轮模块20的齿轮22。 [0029] 根据本实用新型，齿轮模块采用模块化设计，可以用于检测任何类型的可旋转物体的转角，构成任何可旋转物体的角度传感器，结构简单、易于制造且组装灵活、易于安装，并且通用性好、适用范围广、扩展性强。 |
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