×
09.05.2019
219.017.50d7

ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ВАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02165076
Дата охранного документа
10.04.2001
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля. Датчик крутящего момента вала содержит торсионный вал, корпус, внутри которого размещен каркас катушек индуктивности с обмотками, и экраны с перфорированными окнами. Части валов соединены торсионным валом. У обращенных друг к другу торцов частей вала установлены экраны, выполненные в виде дисков. Окна в рядах первого экрана выполнены со смещением. Ряд окон второго экрана захватывает по ширине оба ряда окон первого экрана. Каркас катушек индуктивности выполнен составным в виде диска, прилегающего к одному из экранов с подпружиниванием относительно корпуса. Первая обмотка установлена в кольцевом пазу одной детали составного каркаса. Вторая обмотка установлена в кольцевом пазу другой детали составного каркаса. Обе детали соединены так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала, концентрично указанному валу. Технический результат - повышение стабильности выходной характеристики, упрощение конструкции и повышение технологичности. 11 з.п.ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам с сервомеханизмами, и может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля.

Известен сервомеханизм электроусилителя руля, описанный в заявке Великобритании N 1395954 (опубл. 29.05.75 г.), содержащий торсионный элемент, соединяющий две части рулевого вала. Крутящий момент замеряется на торсионе посредством следящего выключателя, выполненного в виде потенциометра, установленного на частях рулевого вала.

Недостатком конструкции является ее недостаточная надежность, вызванная наличием трущихся частей в потенциометре. Кроме того, чувствительность потенциометра не позволяет производить точное измерение на малых перемещениях.

Из патента США N 4173265 (опубл. 06.11.79 г.) известно устройство для измерения крутящего момента на валу, выполненное на принципе детектирования магнитного поля. Устройство содержит две части вала, соединенные торсионом, на одной части вала установлен постоянный магнит, а на другой части вала, напротив магнита, расположен пластинчатый датчик магнитного поля. При скручивании торсиона магнит перемещается относительно датчика, который детектирует изменение магнитного поля.

Однако чувствительность устройства также недостаточна, поскольку измерения осуществляются в зоне малых перемещений постоянных магнитов, имеющих, как правило, большой разброс параметров.

Известен датчик крутящего момента, описанный в заявке PCT N 88/05742 (опубл. 11.08.88 г.). Указанный датчик состоит из индуктивных катушек, установленных на одной части вала, и кольцевого элемента, установленного на другой части вала с возможностью осевого смещения при скручивании торсиона, соединяющего обе части вала. В результате перемещения кольцевого элемента в индуктивных катушках, связанных с ним, индуцируется соответствующий сигнал. Недостатком рассмотренного технического решения является снижение надежности датчика в процессе эксплуатации из-за наличия механического трения и, соответственно, износа кольцевого элемента.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для бесконтактного измерения крутящего момента вращающегося вала, описанное в авторском свидетельстве СССР N 1781566 (опубл. 15.12.92 г.), взятое за прототип.

Устройство содержит корпус, внутри которого размещены каркас катушек индуктивности с обмотками и торсионный вал с установленными на нем подшипниками. На валу закреплена центральная двусторонняя зубчатая втулка и боковые односторонние зубчатые втулки, обращенные зубцами к центральной втулке, а на концах вала установлены экраны с выполненными в них окнами, простирающиеся в зазоре между втулками и катушками индуктивности. Боковые втулки выполнены из чередующихся слоев материала с различной магнитной проницаемостью, причем количество слоев соответствует числу окон экранов.

Размещение экранов между втулками и катушками увеличивает длину магнитной цепи и ее магнитное сопротивление, что снижает чувствительность устройства. К недостаткам можно также отнести конструктивную и технологическую сложность устройства из-за большого числа деталей и необходимости изготовления втулок из чередующихся слоев материала с различной магнитной проницаемостью, что затрудняет его изготовление в массовом производстве. Основной недостаток прототипа - нестабильность выходной характеристики из-за невозможности обеспечения постоянства зазоров между взаимно перемещающимися частями устройства (экраном и катушками).

Задачей изобретения является повышение стабильности выходной характеристики, упрощение конструкции и повышение технологичности датчика крутящего момента вала.

Указанная задача в датчике крутящего момента вала, содержащем торсионный вал, электропроводящие экраны с перфорированными в них окнами и корпус, внутри которого установлен каркас катушек индуктивности с обмотками, решается тем, что экраны выполнены в виде дисков, установленных у обращенных друг к другу торцов частей контролируемого вала, соединенных торсионным валом, окна в первом экране расположены по окружности в два ряда со смещением, а во втором экране окна расположены в один ряд, захватывающий по ширине оба ряда окон первого экрана, при этом каркас катушек индуктивности выполнен в виде составного диска, прилегающего к одному из экранов, причем первая обмотка установлена в кольцевом пазу первой детали каркаса, а вторая обмотка установлена в кольцевом пазу второй детали каркаса, соединенной с первой деталью так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала, концентрично указанному валу.

Корпус датчика выполнен преимущественно зацело с кожухом электроусилителя рулевого управления автомобиля.

Внутренняя поверхность корпуса датчика расположена, как правило, концентрично контролируемому валу.

Каркас катушек индуктивности может быть установлен в корпусе посредством радиальных выступов, расположенных в направляющих пазах корпуса, выполненных на его внутренней поверхности параллельно оси контролируемого вала.

Каркас катушек индуктивности расположен преимущественно концентрично контролируемому валу и выполнен прилегающим к экрану с подпружиниванием относительно корпуса.

Обмотки катушек индуктивности включены, в частном случае, в мостовую измерительную цепь переменного тока.

Экраны установлены на частях контролируемого вала преимущественно посредством втулок.

Окна первого экрана могут быть выполнены круглого сечения, а окна второго экрана могут иметь сечение двух состыкованных кругов, причем оба ряда окон первого экрана охвачены рядом окон второго экрана.

В другом случае окна первого и второго экранов могут быть выполнены трапецеидального или прямоугольного сечения, причем оба ряда окон первого экрана охвачены рядом окон второго экрана.

В первом экране окна одного ряда расположены, как правило, напротив межоконных перемычек другого ряда.

Экраны могут быть выполнены из меди и/или медных сплавов или из алюминия и/или алюминиевых сплавов.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время, совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез датчика; на фиг. 2 показан поперечный разрез датчика.

Датчик крутящего момента вала 1, 2 содержит торсионный вал 3, корпус 4, внутри которого размещен каркас 5 катушек индуктивности с обмотками 6, 7 и экраны 8,9 с перфорированными в них окнами 10, 11.

Часть вала 1 и часть вала 2 соединены торсионным валом 3, у обращенных друг к другу торцов частей вала 1, 2 установлены экраны 8, 9, выполненные в виде дисков. В частном случае экраны 8, 9 могут быть установлены посредством втулок 12, 13. Окна 10 в рядах первого экрана 8 выполнены со смещением, как правило окна одного ряда расположены напротив межоконных перемычек другого ряда. Ряд окон 11 второго экрана 9 захватывает по ширине оба ряда окон 10 первого экрана 8, наиболее предпочтителен вариант, когда ряд окон 11 охватывает оба ряда окон 10. Окна 10 первого экрана 8 могут иметь круглое сечение, а сечение окон 11 второго экрана 9 может иметь форму двух состыкованных кругов. В другом случае окна 10, 11 первого и второго экранов 8, 9 могут иметь трапецеидальное или прямоугольное сечение. Экраны 8, 9 изготовлены из электропроводящего материала, преимущественно из меди, медных сплавов, алюминия или алюминиевых сплавов.

Каркас 5 катушек индуктивности выполнен составным в виде диска, прилегающего к одному из экранов, например ко второму экрану 9 (фиг. 1), как правило, с подпружиниванием относительно корпуса 4. В качестве пружинящего элемента может использоваться упругое резиновое кольцо 14. Первая обмотка 6 установлена в кольцевом пазу первой детали 15 составного каркаса 5, а вторая обмотка 7 установлена в кольцевом пазу второй детали 16 составного каркаса 5. Обе детали 15,16 соединены так, что оба паза по крайней мере частично расположены в плоскости, перпендикулярной оси контролируемого вала 1, 2, концентрично указанному валу. Детали 15, 16 жестко соединены между собой, например, заклепками. Каркас 5 расположен преимущественно концентрично контролируемому валу 1, 2 и установлен в направляющих пазах 17 корпуса 4 посредством радиальных выступов 18. Направляющие пазы 17 выполнены, как правило, на внутренней поверхности корпуса 4 датчика параллельно оси контролируемого вала.

Корпус 4 датчика выполнен преимущественно зацело с кожухом электроусилителя рулевого управления автомобиля, внутренняя поверхность корпуса 4 расположена, как правило, концентрично контролируемому валу 1, 2, через него проходят электрические выводы обмоток 6, 7 катушек индуктивности, которые могут быть включены, в частном случае, в мостовую измерительную цепь переменного тока.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии крутящего момента напротив каждого окна 11 второго экрана 9 симметрично устанавливают части окон 10 обоих рядов первого экрана 8. При этом напротив каждой катушки индуктивности расположение окон 10, 11 одинаково, соответственно равны длины просветов совместного окна напротив каждой катушки. В результате индуктивности катушек одинаковы и мостовая измерительная цепь переменного тока находится в состоянии баланса.

При приложении между частями контролируемого вала 1, 2 крутящего момента окна 10, 11 экранов 8, 9 взаимно смещаются, длина просвета совместного окна напротив одной катушки увеличивается, а напротив другой уменьшается. Индуктивности катушек изменяются в противоположных направлениях, что приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи переменного тока и генерации сигнала, величина которого пропорциональна моменту скручивания. При этом, меняя конфигурацию окон 10, 11, можно получить различные виды характеристик выходного сигнала.

В случае приложения к контролируемому валу крутящего момента противоположного направления мостовая измерительная цепь разбалансируется и выходной сигнал оказывается сдвинутым по фазе на 180 эл.град. Таким образом, с помощью заявляемого устройства определяется направление и величина крутящего момента вала.

Подпружинивание каркаса катушек устраняет зазор между катушками и экраном, вследствие чего сопротивление магнитному потоку в датчике остается стабильным, следовательно, стабильна и выходная характеристика датчика.

1.Датчиккрутящегомоментавала,содержащийторсионныйвал,электропроводящиеэкранысперфорированнымивнихокнамиикорпус,внутрикоторогоустановленкаркаскатушекиндуктивностисобмотками,отличающийсятем,чтоэкранывыполненыввидедисков,установленныхуобращенныхдругкдругуторцовчастейконтролируемоговала,соединенныхторсионнымвалом,окнавпервомэкранерасположеныпоокружностивдварядасосмещением,авовторомэкранеокнарасположеныводинряд,захватывающийпоширинеобарядаоконпервогоэкрана,приэтомкаркаскатушекиндуктивностивыполненввидесоставногодиска,прилегающегокодномуизэкранов,причемперваяобмоткаустановленавкольцевомпазупервойдеталикаркаса,автораяобмоткаустановленавкольцевомпазувторойдеталикаркаса,соединеннойспервойдетальютак,чтообапазапокрайнеймеречастичнорасположенывплоскости,перпендикулярнойосиконтролируемоговала,концентричноуказанномувалу.12.Датчикпоп.1,отличающийсятем,чтоегокорпусвыполнензацелоскожухомэлектроусилителярулевогоуправленияавтомобиля.23.Датчикпоп.1или2,отличающийсятем,чтовнутренняяповерхностькорпусарасположенаконцентричноконтролируемомувалу.34.Датчикполюбомуизпп.1-3,отличающийсятем,чтокаркаскатушекиндуктивностиустановленвкорпусепосредствомрадиальныхвыступов,расположенныхвнаправляющихпазахкорпуса,выполненныхнаеговнутреннейповерхностипараллельноосиконтролируемоговала.45.Датчикпоп.1или4,отличающийсятем,чтокаркаскатушекиндуктивностирасположенконцентричноконтролируемомувалуивыполненприлегающимкэкранусподпружиниваниемотносительнокорпуса.56.Датчикпоп.1,отличающийсятем,чтообмоткикатушекиндуктивностивключенывмостовуюизмерительнуюцепьпеременноготока.67.Датчикпоп.1,отличающийсятем,чтоэкраныустановленыначастяхконтролируемоговалапосредствомвтулок.78.Датчикпоп.1или7,отличающийсятем,чтоокнапервогоэкранавыполненыкруглогосечения,аокнавторогоэкранаимеютсечениедвухсостыкованныхкругов,причемобарядаоконпервогоэкранаохваченырядомоконвторогоэкрана.89.Датчикпоп.1или7,отличающийсятем,чтоокнапервогоивторогоэкрановвыполненытрапецеидальногоилипрямоугольногосечения,причемобарядапервогоэкранаохваченырядомоконвторогоэкрана.910.Датчикполюбомуизпп.1,8и9,отличающийсятем,чтовпервомэкранеокнаодногорядарасположенынапротивмежоконныхперемычекдругогоряда.1011.Датчикполюбомуизпп.1,7-10,отличающийсятем,чтоэкранывыполненыизмедии/илимедныхсплавов.1112.Датчикполюбомуизпп.1,7-10,отличающийсятем,чтоэкранывыполненыизалюминияи/илиалюминиевыхсплавов.12
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 201.
20.02.2013
№216.012.264b

Способ наладки и ремонта вытяжных штампов в межремонтном обслуживании

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к холодной листовой штамповке. Осуществляют нанесение прямой контрольной линии на заготовку с обеспечением ее прохождения после вытяжки заготовки через точку сопряжения фланца заготовки с радиусной вытяжной кромкой матрицы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475323
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a07

Способ вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к листовой штамповке, и может быть использовано при вытяжке различных деталей из листовых материалов. Осуществляют загрузку заготовки в штамп, содержащий пуансон, матрицу, прижим, пневматические присоски, подъемники и трубки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476286
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a08

Штамп для вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к листовой штамповке, и может быть использовано при вытяжке различных деталей из листовых материалов. Штамп содержит пуансон, установленный на внутреннем ползуне пресса, матрицу, прижим, подъемники и трубки для выхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476287
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.03.2013
№216.012.30d7

Способ монтажа двери на кузове легкового автомобиля

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ монтажа боковой двери на кузове легкового автомобиля включает установку на кузове приспособления для фиксации двери, установку в приспособлении боковой двери автомобиля, приварку неподвижных звеньев верхней и нижней петель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478041
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3137

Способ химико-термической обработки стальных изделий

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в условиях серийного и массового производства для поверхностного упрочнения стальных изделий, работающих в парах трения. Проводят предварительный нагрев стальных изделий в воздушной атмосфере...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478137
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.04.2013
№216.012.35fd

Способ вытяжки сложной крупногабаритной детали с пневмосъемниками в матрице (варианты)

Изобретение относится к листовой штамповке. Осуществляют укладку листовой заготовки на штамп пресса двойного или тройного действия в первом варианте и на штамп пресса простого действия или многопозиционного пресса-автомата во втором варианте. Далее осуществляют прижим краевой части листовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479374
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3998

Штамп для вытяжки сложной крупногабаритной детали с пневмосъемниками в матрице (варианты)

Изобретение относится к листовой штамповке. В первом варианте штамп содержит пуансон, матрицу с рабочей полостью, прижимной поверхностью и выталкивателем, прижимную плиту и установлен на прессе двойного или тройного действия. В матрице по периметру напротив краевой части полуфабриката...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480305
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.3fd7

Способ вытяжки сложного крупногабаритного полуфабриката из листовой заготовки на прессе (варианты)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при вытяжке полуфабриката из листовой заготовки. После вытяжки полуфабриката и выхода пуансона из матрицы па прессе двойного или тройного действия или выхода матрицы из пуансона на прессе простого действия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481913
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.493b

Соединение муфты выключения сцепления с вилкой

Изобретение относится к конструкции устройств выключения сцепления транспортных средств. Соединение (1) муфты (2) выключения сцепления с вилкой (3) содержит два диаметрально расположенных ограничивающих выступа (4) на невращающейся части (5) муфты (2). Выступы (4) выполнены с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484327
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.09.2013
№216.012.6aa9

Штамп для вытяжки деталей сложной формы

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к штамповке крупногабаритных деталей сложной формы для транспортных средств. Штамп содержит пуансон, матрицу с перетяжными ребрами, прижим с выемками под перетяжные ребра, подъемники и механизм удаления деталей из штампа....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492956
Дата охранного документа: 20.09.2013
Показаны записи 1-1 из 1.
11.03.2019
№219.016.d6c6

Датчик крутящего момента вала

Изобретение может использоваться в качестве датчика для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля. Датчик крутящего момента вала содержит торсионный вал, корпус, внутри которого размещен каркас катушек индуктивности с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002244274
Дата охранного документа: 10.01.2005
+ добавить свой РИД