應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件的製作方法

2023-06-22 21:58:36

專利名稱：應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件。
背景技術：
現有技術中的扭矩傳感器彈性元件的結構形式以一基本扭矩感應部分為彈性元件，在彈性元件中間圓筒的外表面中央對稱貼二到八片應變片，當扭矩加載在彈性元件兩端時，彈性元件產生變形，該變形被應變片感應到並形成電參量的變化，進而通過後續電路處理而得到扭矩的變化。 這一彈性元件結構相對簡單，但在為滿足量程要求情況下必然使圓筒壁較厚，彈性元件對扭矩很不敏感，解析度和測量精度都低；從而使得應變片檢測到的信號很微弱，易受幹擾、不易被後續電路處理，且易因受側向力等幹擾而測量不準確，重複性差。

發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件，以提高解析度和測量精度。本發明為解決技術問題採用如下技術方案本發明應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件的結構特點是設置扭矩感應部分；其中部為筒體，筒體的兩端分別設置為上法蘭盤和下法蘭盤；上連接體，是以其上連接環外套在所述扭矩感應部分中的筒體上，並固定連接在上法蘭盤上，在所述上連接環的外圓周上對稱設置有兩隻上環瓦片，在所述各上環瓦片沿圓周方向的兩側對稱設置有上連接耳；下連接體，是以其下連接環外套在所述扭矩感應部分中的筒體上，並固定連接在下法蘭盤上，在所述下連接環的外圓周上對稱設置有兩隻下環瓦片，在所述各下環瓦片沿圓周方向的兩側對稱設置有下連接耳；所述各上環瓦片與各下環瓦片處在同一圓周位置上並一一交錯，相鄰的上連接耳與下連接耳之間以鋼片相連接以形成一整環，在所述鋼片上設置應變片。本發明應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件的特點也在於所述上連接體和下連接體均為分體設置的左右兩半的結構形式。與已有技術相比，本發明有益效果體現在I、本發明在基本扭矩感應件的基礎上加裝了機械放大單元，放大單元可以實現兩級放大，且兩級放大呈倍乘關係。所以，在保證量程和強度的基礎上能放大應變片所貼部位的應變，使應變片輸出增大，因此提高了解析度和測量精度；2、本發明因為應變片的輸出增大，可使後續處理電路更簡單，放大電路的簡化又能帶來體積縮小、功率減小、發熱減少。並能使整個系統的輸出信號穩定易於標定，從而使檢測精度和重複性提高。


圖I為本發明中扭矩感應部分結構示意圖；圖2為本發明中上連接體結構示意圖；圖3為本發明中下連接體結構示意圖；圖4為本發明中應變片的設置結構示意圖；圖5為本發明裝配示意圖；圖中標號11筒體；12上法蘭盤；13下法蘭盤；21上連接環；22上環瓦片；23上連接耳；31下連接環；32下環瓦片；33下連接耳；4鋼片；5應變片。
具體實施例方式本實施例中應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件的結構設置為如圖I所示的扭矩感應部分；其中部為筒體11，筒體11的兩端分別設置為上法蘭盤12和下法蘭盤13 ；如圖2所示的上連接體，是以其上連接環21外套在扭矩感應部分中的筒體11上，並固定連接在上法蘭盤12上，在上連接環21的外圓周上對稱設置有兩隻上環瓦片22，在各上環瓦片沿圓周方向的兩側對稱設置有上連接耳23 ；如圖3所示的下連接體，是以其下連接環31外套在扭矩感應部分中的筒體11上，並固定連接在下法蘭盤13上，在下連接環31的外圓周上對稱設置有兩隻下環瓦片32，在各下環瓦片沿圓周方向的兩側對稱設置有下連接耳33 ；如圖4、圖5所示，各上環瓦片22與各下環瓦片32處在同一圓周位置上並一一交錯，相鄰的上連接耳23與下連接耳33之間以鋼片4相連接以形成一整環，在鋼片4上設置應變片5。如圖2、圖3所示，具體實施中，為了便於裝配，上連接體和下連接體均為分體設置的左右兩半的結構形式。本發明利用槓桿原理、應力集中原理和勾股定理對常見的方向盤扭矩傳感器的彈性元件進行改進。其中，槓桿原理是利用在同一平面內，對於兩個同心圓上兩個相鄰的點在圓心角變化相同時，大圓上的絕對變化量大於小圓上的絕對變化量，根據圓的周長與半徑的關係可知，兩者變化量的比值等於所在圓的半徑的比值；本發明是將應變片5貼於鋼片4，應變片5所在圓半徑與扭矩感應部分中間筒體的外壁的半徑的比值大於一，所以能起到放大的作用。為了將應用槓桿原理後的設計的優勢發揮出來，並且不引入因連接所引起的誤差，通過將貼有應變片5的部位設計為在滿足強度的情況下儘量薄，這樣，根據應力集中原理，外部作用力引起的扭轉變形就能絕大部分集中在較薄的壁部，再通過應變片檢測並輸出；應變片黏貼的部位有兩種可選方案，一種是類似於常見的黏貼方法，另一種使應變片能貼在應力集中後的彈性元件的端點，或者交錯排列在應力集中後的彈性元件的中間，為便於組裝和拆卸維修，本實施例中採取了後一種方法，這樣，利用勾股定理就能計算出具體的優化倍數。本發明通過相當於半徑之比的線性放大和勾股定理的二次方放大的兩級放大，使得傳感器在分辨力和測量精度上都有大幅提升。
權利要求
1.一種應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件，其特徵是設置 扭矩感應部分；其中部為筒體(11)，筒體(11)的兩端分別設置為上法蘭盤(12)和下法蘭盤(13)； 上連接體，是以其上連接環(21)外套在所述扭矩感應部分中的筒體(11)上，並固定連接在上法蘭盤(12)上，在所述上連接環(21)的外圓周上對稱設置有兩隻上環瓦片(22)，在所述各上環瓦片沿圓周方向的兩側對 稱設置有上連接耳(23)； 下連接體，是以其下連接環(31)外套在所述扭矩感應部分中的筒體(11)上，並固定連接在下法蘭盤(13)上，在所述下連接環(31)的外圓周上對稱設置有兩隻下環瓦片(32)，在所述各下環瓦片沿圓周方向的兩側對稱設置有下連接耳(33)； 所述各上環瓦片(22)與各下環瓦片(32)處在同一圓周位置上並一一交錯，相鄰的上連接耳(23)與下連接耳(33)之間以鋼片(4)相連接以形成一個整環，在所述鋼片(4)上設置應變片(5)。
2.根據權利要求I所述的應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件，其特徵是所述上連接體和下連接體均為分體設置的左右兩半的結構形式。
全文摘要
本發明公開了一種應用於方向盤扭矩傳感器的彈性元件，其特徵是設置扭矩感應部分；中部為筒體，兩端分別設置為法蘭盤；上連接體是以上連接環外套在扭矩感應部分中的筒體上，並固定連接在法蘭盤上，在上連接環的外圓周上對稱設置有兩隻上環瓦片，在各上環瓦片沿圓周方向的兩側對稱設置有上連接耳；下連接體以其下連接環、下環瓦片和下連接耳與上連接體相對設置；各上環瓦片與各下環瓦片處在同一圓周位置上並一一交錯，相鄰的上連接耳與下連接耳之間以鋼片連接形成整環，在鋼片上設置應變片。本發明可以提高解析度和測量精度。
文檔編號G01L3/00GK102967399SQ20121053219
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者金施群, 邢金玉, 吳平方, 李保生 申請人:合肥工業大學