Многооборотный датчик угловых перемещений

 

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для определения углового положения рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля автомобиля. Датчик включает в себя расположенные соосно статор, ротор и резьбовой подвижный элемент, выполненный в виде полого цилиндра из немагнитного проводящего материала. Резьбовой подвижный элемент установлен внутри статора с образованием шлицевого соединения за счет шлицев, выполненных на внутренней стороне статора и на внешней стороне резьбового подвижного элемента. По оси резьбового подвижного элемента выполнено резьбовое отверстие для размещения в нем ротора. При вращении ротора резьбовой подвижный элемент перемещается вдоль оси статора и изменяет свое положение относительно измерительных обмоток, размещенных на статоре. Это приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи, в которую включены измерительные обмотки. Изобретение решает задачу создания простого, технологичного в изготовлении датчика для измерения углового перемещения вала. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углового перемещения вала, например рулевого вала в системе управления электромеханическим усилителем руля автомобиля.

За прототип заявляемого изобретения взят многооборотный датчик угловых перемещений, авторское свидетельство SU 1227947, МКИ4 G O1 B 7/30, публ. 30.04.86 г., бюл. 16. Датчик содержит корпус, выполненный в виде пустотелого цилиндра, внутренняя поверхность которого снабжена гайкой, и размещенные в корпусе соосно статор, выполненный в виде стержня из ферромагнитного материала, на поверхности которого в продольных канавках размещены две измерительные обмотки, и подвижный ферромагнитный элемент, выполненный в виде цилиндра, на внешней поверхности которого выполнена резьба. Подвижный элемент связан с контролируемым валом. Зубцы подвижного ферромагнитного элемента входят в винтовое зацепление с резьбой гайки корпуса. При вращении контролируемого вала происходит линейное перемещение подвижного элемента относительно статора с размещенными на нем измерительными обмотками.

Недостатком прототипа является сложность конструкции многооборотного датчика угловых перемещений.

Задачей заявляемого изобретения является создание многооборотного датчика угловых перемещений простой и технологичной конструкции.

Указанная задача решается в многооборотном датчике угловых перемещений, включающем в себя измерительные обмотки и расположенные соосно статор, ротор и резьбовой подвижный элемент, выполненный с возможностью перемещения вдоль оси ротора.

Задача решается тем, что ротор снабжен резьбовым участком, резьбовой подвижный элемент выполнен из немагнитного проводящего материала в виде цилиндра с резьбовым отверстием, статор выполнен из диэлектрического материала в виде полого цилиндра, измерительные обмотки размещены на статоре, а на внутренней поверхности статора и внешней поверхности резьбового подвижного элемента сформированы шлицы, причем резьбовой подвижный элемент установлен внутри статора с образованием шлицевого соединения.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 изображен датчик в сборе, продольный разрез.

На фиг.2 изображен датчик в сборе, поперечный разрез.

Изобретение может быть реализовано следующим образом.

Ротор 1 датчика может быть выполнен в виде отдельного стержня или (см. фиг.1, 2) заодно с валом контролируемого изделия. На роторе датчика выполнен резьбовой участок 2. Длина резьбового участка и параметры резьбы выбраны, исходя из диаметра ротора и величины углового перемещения (числа оборотов вала контролируемого объекта), подлежащего измерению.

Резьбовой подвижный элемент 3 выполнен из немагнитного проводящего материала, например меди, алюминия или сплава на их основе, в виде цилиндра с резьбовым отверстием 4. Диаметр отверстия 4 элемента 3 и параметры резьбы выбраны соответствующими диаметру резьбового участка и параметрам резьбы резьбового участка ротора 1. На внешней поверхности резьбового подвижного элемента 3 сформированы шлицы 5.

Статор 6 датчика выполнен из диэлектрического материала в виде полого цилиндра, в стенке отверстия которого сформированы продольные шлицы 7. В шлицы 7 статора 6 входят шлицы 5 резьбового подвижного элемента 3, что исключает вращение резьбового подвижного элемента 3 при угловом перемещении ротора 1 и обеспечивает возможность поступательного перемещения резьбового подвижного элемента 3 вдоль оси датчика. На внешней поверхности статора 6 сформированы два одинаковых кольцевых паза 8, 9 прямоугольного сечения.

В пазы 8, 9 статора 6 укладывают обмотки 10, 11.

Обмотки 10, 11 включают в мостовую измерительную цепь переменного тока.

Датчик может быть размещен в отверстии 12 объекта 13 и закрыт крышкой 14.

Датчик работает следующим образом.

В нейтральном (исходном) положении ротора 1 резьбовой подвижный элемент 3 установлен относительно обмоток 10, 11 таким образом, что индуктивности обмоток 10, 11 одинаковы и мостовая измерительная цепь переменного тока находится в состоянии баланса. При вращении ротора 1 резьбовой подвижный элемент 3 изменяет свое положение относительно обмоток 10, 11. Это вызывает изменение индуктивностей обмоток 10, 11, а также величины вихревых токов, создаваемых обмотками 10, 11 в резьбовом подвижном элементе 3. В результате сопротивление переменному току одной обмотки увеличивается, а сопротивление другой обмотки уменьшается. Это приводит к разбалансу мостовой измерительной цепи переменного тока и генерации сигнала, величина которого пропорциональна угловому перемещению ротора 1.

Выполнение статора 6 датчика литьем из пластмассы позволяет снизить трудоемкость изготовления, массу и стоимость датчика.

Формула изобретения

Многооборотный датчик угловых перемещений, включающий в себя измерительные обмотки и расположенные соосно статор, ротор и резьбовой подвижный элемент, выполненный с возможностью перемещения вдоль оси ротора, отличающийся тем, что ротор снабжен резьбовым участком, резьбовой подвижный элемент выполнен из немагнитного проводящего материала в виде цилиндра с резьбовым отверстием, статор выполнен из диэлектрического материала в виде полого цилиндра, измерительные обмотки размещены на статоре, а на внутренней поверхности статора и внешней поверхности резьбового подвижного элемента сформированы шлицы, причем резьбовой подвижный элемент установлен внутри статора с образованием шлицевого соединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2