一种二维绝对位置方向盘转角传感器的制作方法

1.本实用新型涉及汽车传感器技术领域，尤其涉及一种二维绝对位置方向盘转角传感器。


背景技术：

2.随着社会经济的发展和科技的进步，汽车的种类越来越多，同时其功能也越来越齐全，从而为人们提供了方便、舒适的乘驾旅程；方向盘转角传感器是车辆稳定性控制系统的一个组成部分，便于驾驶员对方向盘的转角进行正确的判断，是安全驾驶和舒适驾驶的重要组成部分；方向盘角度传感器一般安装在转向柱管的转向轴上,在驾驶员转动方向盘带动转向轴转动时，方向盘角度传感器检测转向轴转动的方向以及转动的角度，设置在车辆上的控制单元根据方向盘传感器检测转向轴转动的方向角度控制车辆相关部件的运行,如根据转向轴转动的方向角度对车辆前大灯的照射范围进行控制等；现有的方向盘转角传感器的结构多采用光电编码原理，为实现对转向轴转动的方向和转动的角度进行检测，通常在编码盘径向上设置有一维多组码道，并对应码道设置有光源和光敏元件,通过光敏元件对光的接受情况输出相应的数字码，获取转向轴转动的方向和转动的角度；但该结构的方向盘转角传感器径向感应尺寸大、结构复杂、在转向轴上安装不方便。


技术实现要素：

3.本实用新型意在提供一种二维绝对位置方向盘转角传感器，以解决现有技术方向盘转角传感器径向尺寸较大、结构复杂和安装不方便的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.本实用新型提供的基础技术方案是：一种二维绝对位置方向盘转角传感器，包括垂直编码盘、水平编码盘和传感器外壳，所述垂直编码盘与汽车转向轴连接，所述水平编码盘与所述垂直编码盘连接，所述汽车转向轴穿设于所述传感器外壳，所述垂直编码盘和所述水平编码盘均设于所述传感器外壳的内侧，所述垂直编码盘设有垂直码道，所述水平编码盘设有水平码道，所述垂直码道和所述水平码道均包括透光扇区和遮光扇区，所述透光扇区和所述遮光扇区交替分布，所述透光扇区和所述遮光扇区扇区角度相等，所述传感器外壳连接有垂直pcb板和水平 pcb板，所述垂直pcb板连接有垂直光耦元件，所述垂直光耦元件与所述垂直码道对应设置，所述水平pcb板连接有水平光耦元件，所述水平光耦元件与所述水平码道对应设置，所述垂直光耦元件与所述水平光耦元件构成绝对编码器。
6.基础技术方案的原理：垂直编码盘与汽车转向轴连接，且水平编码盘与垂直编码盘连接，水平编码盘和垂直编码盘一起随汽车转向轴转动，垂直pcb板和水平pcb板均与传感器外壳连接，而垂直光耦元件与垂直pcb板连接，水平光耦元件与水平pcb板连接，汽车转向轴对于传感器外壳转动时，垂直光耦元件和水平光耦元件均相对于传感器外壳静止，垂直光耦元件和水平光耦元件分别根据对应码道透光扇区和遮光扇区的光照情况转换出相应的电平信号，设置在pcb板上的电路板元件根据光耦元件的电平信号形成脉冲输出，根据
脉冲输出获取转向轴转动的方向和角度。
7.基础技术方案的有益效果是：将一维的绝对编码拆分成水平编码和垂直编码的二维绝对编码，可直接读取方向盘的绝对转角，方向盘检测精度较高；同时二维绝对编码减小了转角传感器的尺寸，便于在汽车转向轴上的安装，解决了现有技术方向盘转角传感器径向尺寸较大、结构复杂和安装不方便的问题，具有较好的实用性和经济性。
8.优选地，所述的垂直编码盘的内圆周面与所述汽车转向轴通过键连接。
9.通过上述设置，键连接简单可靠，保证垂直编码盘随汽车转向轴一起转动。
10.优选地，所述垂直编码盘的上侧设有两个凸起，所述水平编码盘的下侧设有两个凹槽，所述凸起与所述凹槽匹配设置。
11.通过上述设置，垂直编码盘的两个凸起与水平编码盘的两个凹槽契合连接，定位准确，同时有效的保证水平编码盘随垂直编码盘和汽车转向轴同心同步。
12.优选地，所述垂直编码盘设有外齿，所述水平编码盘设有内齿，所述外齿与所述内齿啮合。
13.通过上述设置，通过齿牙相互啮合的方式保证垂直编码盘、水平编码盘与汽车转向轴同心同步转动。
14.优选地，所述垂直光耦元件呈u型，所述水平光耦元件呈弧形u型。
15.通过上述设置，u型的光耦元件分布在码道的两侧，对透光扇区和遮光扇区的光照情况接受更加准确、全面，输出的电平信号也更加准确，进一步提高了对方向盘转角的检测精度。
16.优选地，所述垂直编码盘上设有n组垂直码道，所述n大于等于二，所述垂直光耦元件也有n件，n件所述垂直光耦元件与n组所述垂直码道对应设置。
17.通过上述设置，获得n位垂直编码，对方向盘垂直方向的检测精度高。
18.优选地，所述水平编码盘上设有m组水平码道，所述m大于等于二，所述水平光耦元件也有m件，m件所述水平光耦元件与m组所述水平码道对应设置。
19.通过上述设置，获得m位水平编码，对方向盘水平方向的检测精度高。
20.优选地，n件所述垂直光耦元件和m件所述水平光耦元件构成n m位绝对码编码器。
21.通过上述设置，将一维n m位绝对编码拆分成m位水平编码和n位垂直编码的二维n m位绝对编码，简化了传感器的结构，减小了转角传感器的尺寸，便于转角传感器在汽车转向轴上的安装。
附图说明
22.图1为本实用新型一种二维绝对位置方向盘转角传感器的剖视图；
23.图2为本实用新型一种二维绝对位置方向盘转角传感器水平编码盘光电检测示意图；
24.图3为图2中a
‑
a的局部视图；
25.图4为本实用新型一种二维绝对位置方向盘转角传感器水平编码盘编码的示意图；
26.图5为本实用新型一种二维绝对位置方向盘转角传感器垂直编码盘编码的示意图；
27.图6为本实用新型一种二维绝对位置方向盘转角传感器垂直编码检测信号的示意图；
28.附图中的对应标记的名称为：
29.垂直编码盘10、垂直pcb板11、垂直光耦元件12、凸起13、垂直码道14、水平编码盘20、水平pcb板21、水平光耦元件22、凹槽23、水平码道24、水传感器外壳30、汽车转向轴40。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
31.如图1至图5所示，一种二维绝对位置方向盘转角传感器，包括垂直编码盘 10、水平编码盘20和传感器外壳30，垂直编码盘10的内圆周面与汽车转向轴 40通过键固定连接，垂直编码盘10的上侧设有两个凸起13，水平编码盘20的下侧设有两个凹槽23，水平编码盘20与垂直编码盘10通过两个凸起13和凹槽 23契合连接，汽车转向轴40穿设于传感器外壳30，垂直编码盘10和水平编码盘20均设于传感器外壳30的内侧，垂直编码盘10设有三组垂直码道14，水平编码盘20设有三组水平码道24，垂直码道14和水平码道24均包括透光扇区和遮光扇区，透光扇区和遮光扇区交替分布，透光扇区和遮光扇区扇区角度相等，传感器外壳30的侧壁固定粘接有垂直pcb板11，传感器外壳30的上壁固定粘接有水平pcb板21，垂直pcb板11固定粘接有三组呈u型的垂直光耦元件12，三组垂直光耦元件12与三组垂直码道14对应设置，水平pcb板21固定粘接有三件呈弧形u型的水平光耦元件22，三件水平光耦元件22与三组水平码道24 对应设置，三件垂直光耦元件12与三件水平光耦元件22构成六位绝对编码器。
32.具体实施过程如下：
33.垂直编码盘10的內圆周面通过键与汽车转向轴40固定连接，且水平编码盘 20与垂直编码盘10通过凸起13与凹槽23契合连接连接，水平编码盘20和垂直编码盘10一起随汽车转向轴40同心同步转动，垂直pcb板11和水平pcb板 21均与传感器外壳30固定粘接，而垂直光耦元件12与垂直pcb板11固定粘接，水平光耦元件22与水平pcb板21固定粘接，汽车方向盘转动时汽车转向轴40 对于传感器外壳30转动，垂直光耦元件12和水平光耦元件22均相对于传感器外壳30静止，垂直光耦元件12和水平光耦元件22分别根据对应码道透光扇区和遮光扇区的光照情况转换出相应的电平信号，设置在pcb板上的电路板元件根据光耦元件的电平信号形成脉冲输出，如图6所示，三件垂直光耦元件12同时产生脉冲输出，三件垂直光耦元件12分别生成脉冲a，脉冲b和脉冲c,垂直pcb 板11上的处理电路根据脉冲a、脉冲b和脉冲c形成水平编码的细分编码，与主检测扇区水平编码配合检测出方向盘的转向和转角，同理，水平光耦元件22 也产生相应的脉冲输，例如，由水平光耦元件22读出的主扇区水平编码为110，垂直编码光耦元件12的扇区细分垂直编码为101，水平编码110和垂直编码101 合成为方向盘转角二维编码110101，得到64个方向盘转角编码，满足方向盘转角检测的实际需要。
34.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求
的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。