Устройство для бесконтактного измерения угла поворота вала

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала. Устройство измерения угла поворота вала 1 относительно вала 2 содержит торсионный вал 3, электропроводящий экран 10 и корпус 4, внутри которого размещен каркас 5 катушек индуктивности с обмотками 6. Экран 10 установлен на ползушке 11, размещенной на рычаге 7, установленном на валу 2. Ползушка 11 зафиксирована от произвольного перемещения шариками 9, установленными в косые пазы опоры 8, закрепленной неподвижно на валу 1. Рычаг 7 имеет прямые пазы, в которых также расположены шарики 9. Технический результат: повышение чувствительности и точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к рулевым приводам в качестве устройства для бесконтактного измерения крутящего момента рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля.

Известно устройство для бесконтактного измерения крутящего момента вращающегося вала, содержащего корпус, внутри которого размещены каркас катушек индуктивности с обмотками и торсионный вал с установленными на нем подшипниками. На валу закреплены центральная двусторонняя зубчатая втулка и боковые односторонние зубчатые втулки, 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 [1].

Известно "Устройство для бесконтактного измерения крутящего момента вала", взятое за прототип и содержащее торсионный вал, электропроводящие экраны с перфорированными в них окнами и корпус, внутри которого размещен каркас катушек индуктивности с обмотками, где экраны установлены у обращенных друг к другу торцов частей контролируемого вала, соединенных торсионным валом, причем один экран охватывает другой, окна в первом экране выполнены в два ряда со смещением, а во втором экране окна выполнены в один ряд, захватывающий по ширине оба ряда окон первого экрана, причем корпус устройства установлен концентрично контролируемому валу, а обмотки катушек включены в мостовую измерительную цепь переменного тока [2].

Однако как в первом, так и во втором случаях в предлагаемых технических решениях чувствительность невелика, следовательно, невысока и точность измерения.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения с одновременным упрощением конструкции устройства.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в устройстве для бесконтактного измерения угла поворота одного вала относительно другого, содержащем торсионный вал, электропроводящий экран и корпус, внутри которого размещен каркас катушек индуктивности с обмотками, экран установлен на ползушке, размещенной на рычаге, установленном на втором валу, в нашем случае вал 2, причем ползушка зафиксирована от произвольного перемещения шариками, установленными в косые пазы опоры, закрепленной неподвижно на первой валу, рычаг, установленный на втором валу, снабжен прямыми пазами, в которых расположены шарики, которые одновременно размещены и в опоре, перемещающей ползушку совместно с экраном.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное техническое решение отличается наличием новых элементов и новых связей между ними, таких как электропроводящий экран с перфорированными в нем окнами, установленный на ползушке, размещенной на рычаге вала; ползушка зафиксирована от произвольного перемещения шариками, установленными в прямой паз рычага и косой паз в опоре одновременно, перемещающей ползушку совместно с экраном. Указанные конструктивные элементы и их расположение относительно друг друга позволяют значительно увеличить чувствительность и точность измерения угла поворота вала, одновременно упростить конструкцию, что соответствует таким критериям как "новизна" и "достигнутый уровень".

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства.

На фиг.2 - дан вид на косой паз опоры.

Устройство для бесконтактного измерения угла поворота вала, содержащее второй контролируемый вал 2, торсионный вал 3, корпус 4, внутри которого размещен каркас 5 катушек индуктивности с обмотками 6, экран 10, закрепленный неподвижно на ползушке 11. Ползушка 11 установлена на рычаге 7, который неподвижно закреплен на валу 2. Ползушка 11 зафиксирована от произвольного перемещения шариками 9, которые установлены в косые пазы опоры 8, неподвижно закрепленной на первом контролируемом валу 1. Между ползушкой 11 и опорой 8 шарики 9 находятся в пазах рычага. Корпус 4 установлен концентрично относительно валов 1 и 2, через него проходят электрические выводы обмоток 6 катушек индуктивности, включенных, как правило, в мостовую измерительную цепь переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии вращения вала 2 относительно вала 1 экран 10 симметрично установлен под катушками 6. Индуктивности катушек L₁ и L₂ одинаковы и мостовая измерительная цепь переменного тока находится в состоянии баланса. При вращении первого контролируемого вала 1 посредством вала 2 через торсион 3, рычаг 7 посредством расположенного в нем прямого паза смещает шары 9 в косых пазах опоры 8 и шарик 9 перемещает ползушку 11 с экраном 10. Просвет под одной катушкой увеличивается, а под другой - уменьшается, индуктивности катушек L₁ и L₂ изменяются в противоположных направлениях, что приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи переменного тока и генерации сигнала U_вых, величина которого пропорциональна углу смещения вала 2 относительно контролируемого вала 1. В случае приложения к валу 2 крутящего момента противоположного направления мостовая измерительная цепь разбалансируется и выходной сигнал оказывается сдвинутым по фазе на 180 электрических градусов.

Использование предлагаемого технического решения в производстве позволяет повышать чувствительность и точность измерения поворота вала, упростить конструкцию в целом.

Проведенные исследования в ФНПЦ ЗАО НПК(О) "Энергия", г. Воронеж дали положительные результаты, что подтверждает присутствие такого критерия, как "промышленно применимо".

Источники информации 1. А.с. 1781566, Б.И. 35 от 15.12.1992 г.

2. Патент 2149368, Б.И. 14 от 20.05.2000 г.

Формула изобретения

1. Устройство для бесконтактного измерения угла поворота вала, содержащее контролируемый вал относительно другого вала, торсионный вал, электропроводящий экран с перфорированными косыми окнами и корпус, установленный концентрично контролируемому валу, внутри которого размещен каркас катушек индуктивности с обмотками, включенными в мостовую измерительную цепь переменного тока, отличающееся тем, что электропроводящий экран установлен на ползушке, выполненной в форме кольца и размещенной на рычаге, который неподвижно установлен на контролируемом валу, с возможностью ее перемещения в горизонтальной плоскости относительно контролируемого вала при его повороте посредством другого вала через торсион.

2. Устройство для бесконтактного измерения угла поворота вала по п.1, отличающееся тем, что рычаг, установленный на контролируемый вал, снабжен пазами с шариками, контактирующими своими поверхностями с косыми вырезами опоры, закрепленной на контролируемом валу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:ЗАО "МИГ-Инвестиции в промышленность"

(73) Патентообладатель:Федеральный научно-производственный центр - закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия"

Договор № РД0002352 зарегистрирован 26.09.2005

Извещение опубликовано: 20.11.2005        БИ: 32/2005