汽車方向盤角度傳感器的製作方法
2023-10-18 19:42:54 1
專利名稱：汽車方向盤角度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車電子檢測技術領域，涉及一種汽車方向盤轉動角度傳感器。
背景技術：
角度傳感器是在汽車和柴油車上普遍使用的傳感器。目前使用的角度傳感器種類很多，有電位器式角度傳感器，霍爾式非接觸角度傳感器，光電耦合式角度傳感器等。存在的問題是電位器式角度傳感器有觸點接觸，存在磨損，壽命短精度低。霍爾式角度傳感器精度低，靈敏度差。光電耦合式精度高，但成本高，並且存在汙染問題。這些問題制約著角度傳感器性能的提升。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於徑向充磁磁性薄膜的汽車方向盤角度傳感器，以克服現有技術存在的缺陷。本發明解決其技術問題採用的技術方案是包括汽車方向盤的主轉動軸帶動的主齒輪，與主齒輪嚙合相連的且由陶瓷材料製成的小齒輪和大齒輪，布在電路板上的兩個巨磁阻感應晶片，以及微處理器。其中兩個巨磁阻感應晶片分別正對大、小齒輪的表面，並且分別通過SPI 口與微處理器相連。所述大、小齒輪均鍍有強磁性介質薄膜。所述強磁性介質薄膜為以陶瓷為襯底材料上的緩衝層、永磁薄膜及保護層的疊層結構，其中永磁薄膜為鋁鎳薄膜，緩衝層為 Cr材料製成的膜體，保護層為SiO2膜體材料。所述永磁薄膜的厚度可以為5nm ~ 。所述緩衝層的厚度可以為WO^。所述保護層的厚度可以為棚 1。所述強磁性介質薄膜的製備方法可以為首先將小齒輪和大齒輪上的陶瓷襯底清洗乾燥，然後將掩膜板覆蓋於陶瓷材料襯底表明壓緊，在真空度時，加熱陶瓷材料襯底至200 ~ 500'C ,工作氣壓為0.2 ~ SPa ；一步步通過磁控濺射法生長CV材料緩衝層，鋁鎳永磁薄膜並保溫0. 8 1. 2小時；接著升溫至SOCfC進行二次退火；冷卻至室溫時生長SO2薄膜保護層；最後利用充磁機從徑向對SO2薄膜保護層充磁。所述電路板可以固定在所述汽車方向盤轉動角度傳感器的殼體上。所述巨磁阻晶片表面與大、小齒輪所鍍的強磁性薄膜介質薄膜表面保持間隔距離，例如保持間隔距離為。本發明與現有現有的角度傳感器相比具有以下主要的優點
1.大齒輪和兩個小齒輪嚙合，實現了角度的放大，兩個小齒輪齒數不同使得信號的採集更加精確，同時保障了工作可靠性。
2.用陶瓷材料做成的齒輪，使用壽命更長，傳動更穩定，其次以陶瓷做襯底，使得鍍在上面的磁性薄膜結合更牢固。3.鍍膜充磁目的在於產生磁場強度大，磁場方向好的強磁場，使用巨磁阻晶片使得信號靈敏度得到了很大提高，和霍爾器件相比，靈敏度提高了 10倍。4.結構簡單，安裝方便，成本降低。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為電路板圖。圖中1.主齒輪；2.小齒輪；3.大齒輪；4.第一永磁薄膜；5.第二永磁薄膜；6.電路板；7.第一巨磁阻晶片；8.第二巨磁阻晶片；9.殼體。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但並不局限於下面所述內容。本發明提供的基於徑向充磁磁性薄膜的汽車方向盤角度傳感器，其結構如圖1所示，包括汽車方向盤的主轉動軸帶動的主齒輪1，主齒輪1嚙合大齒輪3和小齒輪2，布在電路板6上的巨磁阻感應晶片，以及微處理器。其中，第一巨磁阻感應晶片7正對大齒輪的表面，第二巨磁阻感應晶片8正對小齒輪對應的表面。所述的微處理器分別與第一巨磁阻感應晶片和第二巨磁阻感應晶片通過SPI 口相連。所述的大齒輪和小齒輪都採用陶瓷材料，以陶瓷為襯底鍍上一種強磁性薄膜介質。其中，第一永磁薄膜4鍍在大齒輪3上，第二永磁薄膜5鍍在小齒輪2上，然後用充磁機對永磁薄膜進行充磁。所述強磁性薄膜介質為以陶瓷為襯底材料上的緩衝層、永磁薄膜及保護層的疊層結構，其中永磁薄膜為鋁鎳薄膜，厚度可選範圍介於5 之間；緩衝層為Cr材料製成的膜體，厚度可選範圍介於之間；保護層由SO3為膜體材料，厚度介於
戰 ~ 10 βη。所述強磁性薄膜介質的製備方法為以陶瓷材料做成的齒輪為襯底，並在襯底表面生長製備緩衝層，從而在真空條件下採用磁控濺射鍍膜法在緩衝層鍍上一層永磁薄膜和保護層，最後，採用充磁機對其徑向充磁。所述的電路板6固定在殼體9上，使得上述巨磁阻晶片表面和薄膜表面保持一定距離(例如0.5 )。該電路板裝有巨磁阻感應晶片CPU電路。該電路輸出電壓信號或電流信號或CAN總線信號進入微處理器進行處理。所述巨磁阻感應晶片為英飛凌TLE5011。所述微處理器可以採用英飛凌SAK-XC886C-8FFA。本實施例提供的強磁性薄膜介質的製備方法具體為首先將陶瓷襯底清洗乾燥； 然後將掩膜板覆蓋於陶瓷材料襯底表明壓緊，系統真空度優於IxlO4Pa時,加熱陶瓷材料襯底至200,工作氣壓為0.2~5Ρβ ；—步步通過磁控濺射法生長O材料緩衝層，鋁鎳永磁薄膜並保溫ι小時；接著升溫至進行二次退火；冷卻至室溫時生長 SiO2薄膜保護層；最後利用充磁機從徑向對薄膜保護層充磁。 本發明提供的基於徑向充磁磁性薄膜的汽車方向盤角度傳感器，其工作過程是 通過主齒輪ι轉動帶動與之嚙合的大齒輪和小齒輪轉動，兩巨磁阻晶片檢測大齒輪和小齒輪上的磁場的變化，從而確定大齒輪和小齒輪的轉動角度，在微處理器中利用獲得的大齒輪和小齒輪的轉動角度，計算出方向盤的轉動角度，轉化成電壓信號輸出。
權利要求
1.一種汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是一種基於徑向充磁磁性薄膜的汽車方向盤轉動角度傳感器，其包括汽車方向盤的主轉動軸帶動的主齒輪(1)，與主齒輪嚙合相連的且由陶瓷材料製成的小齒輪(2)和大齒輪(3)，布在電路板(6)上的兩個巨磁阻感應晶片，以及微處理器；其中兩個巨磁阻感應晶片分別正對大、小齒輪的表面，並且分別通過 SPI 口與微處理器相連；所述大、小齒輪均鍍有強磁性介質薄膜。
2.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述強磁性介質薄膜為以陶瓷為襯底材料上的緩衝層、永磁薄膜及保護層的疊層結構，其中永磁薄膜為鋁鎳薄膜，緩衝層為O材料製成的膜體，保護層為膜體材料。
3.根據權利要求2所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述永磁薄膜的厚度為5/謂 Icm ο
4.根據權利要求2所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述緩衝層的厚度為 ^mm — ΟΟβΜ ο
5.根據權利要求2所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述保護層的厚度為 \nm — 10 fBn 0
6.根據權利要求2所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述強磁性介質薄膜的製備方法為先將小齒輪(2)和大齒輪(3)上的陶瓷襯底清洗乾燥，再將掩膜板覆蓋於陶瓷材料襯底表明壓緊，在真空度>1x104 時，加熱陶瓷材料襯底至200工作氣壓為0.2 ^ 5Pa ；一步步通過磁控濺射法生長Cr材料緩衝層，鋁鎳永磁薄膜並保溫0. 8 1. 2小時；接著升溫至550~80(TC進行二次退火；冷卻至室溫時生長SO2薄膜保護層；最後利用充磁機從徑向對SO2薄膜保護層充磁。
7.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述電路板(6)固定在所述汽車方向盤轉動角度傳感器的殼體(9)上。
8.根據權利要求1所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述巨磁阻晶片表面與大、小齒輪所鍍的強磁性薄膜介質薄膜表面保持間隔距離。
9.根據權利要求8所述的汽車方向盤轉動角度傳感器，其特徵是所述間隔距離為 0.5mm ο
全文摘要
本發明提供的汽車方向盤轉動角度傳感器，是一種是基於徑向充磁磁性薄膜的汽車方向盤角度傳感器，其包括汽車方向盤的主轉動軸帶動的主齒輪(1)，與主齒輪嚙合相連的且由陶瓷材料製成的小齒輪(2)和大齒輪(3)，布在電路板(6)上的兩個巨磁阻感應晶片，以及微處理器；其中兩個巨磁阻感應晶片分別正對大、小齒輪的表面，並且分別通過SPI口與微處理器相連；所述大、小齒輪均以陶瓷材料做成，且鍍有強磁性介質薄膜。本發明以陶瓷材料做成的齒輪具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕、可靠性高且齒輪可以做得更薄，易於安裝固定、大批量生產，其次磁性薄膜介質具有體積小、磁場強度大、磁場方向性好、設計簡單、可靠性高等優點。
文檔編號G01B7/30GK102506700SQ20111038489
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者徐鋒, 楊勝兵 申請人:武漢理工大學