[发明专利]机动车转向轴转角扭矩传感装置及其测定方法

权利要求书

1.一种机动车转向轴转角扭矩传感装置，所述机动车转向轴包括输入轴、输出轴以及两端连接所述输入轴和输出轴的扭杆，其特征在于：所述传感装置包括第一齿轮组、第二齿轮组以及角位信息处理系统，

所述第一齿轮组包括与所述输入轴固定连接的第一主动轮以及受所述第一主动轮驱动并具有不同齿数的至少两个第一从动轮，所述至少两个第一从动轮齿数的最小公倍数不小于所述第一主动轮的齿数与所述第一主动轮要求的最大旋转圈数的乘积；

所述第二齿轮组包括与所述输出轴固定连接的第二主动轮以及受所述第二主动轮驱动并具有不同齿数的至少两个第二从动轮，所述至少两个第二从动轮齿数的最小公倍数不小于所述第二主动轮的齿数与所述第二主动轮要求的最大旋转圈数的乘积；

所述角位信息处理系统包括单片机、与所述单片机电连接并可探测所述第一、第二从动轮角位信息的角度侦测单元。

2.如权利要求1所述的机动车转向轴转角扭矩传感装置，其特征在于：所述角度侦测单元包括分别设在所述至少两个第一、第二从动轮上的磁性元件，以及位于所述第一齿轮组和所述第二齿轮组之间的磁方向探测元件。

3.如权利要求1或2所述的机动车转向轴转角扭矩传感装置，其特征在于：所述第一主动轮与所述第二主动轮具有相同的齿轮参数。

4.如权利要求3所述的机动车转向轴转角扭矩传感装置，其特征在于：至少一个第一从动轮与数量对应的第二从动轮具有相同的齿轮参数。

5.如权利要求4所述的机动车转向轴转角扭矩传感装置，其特征在于：所述第一从动轮与所述第二从动轮的数量均为三个，所述三个第一从动轮分别和所述三个第二从动轮具有相同的齿轮参数。

6.一种机动车转向轴转角扭矩测定方法，采用权利要求1所述的传感装置，包括以下步骤：

1)如果各个第一、第二从动轮的旋转圈数N已知并可靠，则采用常规测定方法测定下一工作状态中第一、第二从动轮的旋转圈数，其它情况则采用非常规测定方法测定现时各个第一、第二从动轮的旋转圈数；

2)将所述角位信息处理系统测得的第一、第二从动轮的角位信息J和在步骤1)中得出的第一、第二从动轮的旋转圈数N，代入公式M＝360*N+J算出各第一从动轮的绝对转角和各第二从动轮的绝对转角，进而得出输入轴和输出轴的转角信号；

3)根据传动比关系，利用在步骤2)中得出的第一、第二从动轮的绝对转角得出输入轴和输出轴之间的角差，进而得出输入轴和输出轴之间的扭矩信号。

7.如权利要求6所述的机动车转向轴转角扭矩测定方法，其特征在于：在同一齿轮组中，根据各从动轮所转过的齿数相等的原理，检验各个第一、第二从动轮的旋转圈数N是否可靠。

8.如权利要求6所述的机动车转向轴转角扭矩测定方法，其特征在于：设Φ为第一、第二从动轮单个轮齿所对应的齿轮圆心角，并测得各第一、第二从动轮的角位信息为J，则按以下非常规测定方法测定第一、第二从动轮的旋转圈数N：

通过取整公式Z＝int(J/Φ)算得各从动轮停留的齿位，在同一齿轮组中，通过在设定有各从动轮的齿位组合与各从动轮转过的总齿数的对应关系的数据库查找，得出各从动轮所转过的总齿数，再用总齿数除以各从动轮的齿数算得各从动轮的旋转圈数N。

9.如权利要求6所述的机动车转向轴转角扭矩测定方法，其特征在于：设Φ为第一、第二从动轮单个轮齿所对应的齿轮圆心角，并测得各第一、第二从动轮的角位信息为J，则按以下非常规测定方法测定第一、第二从动轮的旋转圈数N：

在同一齿轮组中，根据各从动轮所转过的齿数相等的原理，通过算法在主动轮的齿数与所述主动轮的各种旋转圈数的乘积中寻找满足条件的各从动轮的旋转圈数。

10.如权利要求6所述的机动车转向轴转角扭矩测定方法，其特征在于：如果各个第一、第二从动轮的旋转圈数N已知并可靠，则在下次测定时按以下常规测定方法进行测定：

测得现时各从动轮的角位信息，分别与对应的前次测得的各从动轮的角位信息进行比较以计算现旋转圈数，如过角位零点则据过零点的方向不同对前次的旋转圈数加1或减1作为现各从动轮的旋转圈数，如未过零点则保持前次的旋转圈数作为现时各从动轮的旋转圈数。