устройство для бесконтактного измерения угла поворота вала

Классы МПК:G01B7/00 Измерительные устройства, отличающиеся использованием электрических или магнитных средств
G01L3/10 с электрическими или магнитными индикаторными средствами 
B62D15/00 Способы и устройства рулевого управления, не отнесенные к другим группам
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральный научно-производственный центр Закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия"
Приоритеты:
подача заявки:
2001-04-25
публикация патента:

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.
Рисунок 1, Рисунок 2

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.

Описание изобретения к патенту

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 Uвых, 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.

Класс G01B7/00 Измерительные устройства, отличающиеся использованием электрических или магнитных средств

многоступенчатый датчик угла -  патент 2529825 (27.09.2014)
внутритрубный многоканальный профилемер -  патент 2529820 (27.09.2014)
способ настройки тензорезисторных датчиков с мостовой измерительной цепью по мультипликативной температурной погрешности с учетом положительной нелинейности температурной характеристики выходного сигнала датчика -  патент 2528242 (10.09.2014)
бесконтактное радиоволновое устройство для измерения толщины диэлектрических материалов -  патент 2528131 (10.09.2014)
магниторезистивный датчик перемещений -  патент 2528116 (10.09.2014)
способ испытания внутритрубного инспекционного прибора на кольцевом трубопроводном полигоне -  патент 2526579 (27.08.2014)
устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток -  патент 2525614 (20.08.2014)
способ и установка для удаления двойной индикации дефектов при контроле труб по дальнему полю вихревых токов -  патент 2523603 (20.07.2014)
адаптивный датчик идентификации и контроля положения трех видов изделий -  патент 2523107 (20.07.2014)
устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов и способ его использования -  патент 2520884 (27.06.2014)

Класс G01L3/10 с электрическими или магнитными индикаторными средствами 

автоматизированный стенд контроля выходных характеристик спиральных пружин -  патент 2526553 (27.08.2014)
устройство для измерения момента сопротивления от сил "магнитного трения" в неконтактных подвесах -  патент 2498244 (10.11.2013)
устройство для измерения крутящего момента, передаваемого валом отбора мощности -  патент 2497087 (27.10.2013)
устройство для бесконтактного измерения крутящего момента -  патент 2428666 (10.09.2011)
устройство для измерения крутящего момента и осевого усилия во вращающихся валах -  патент 2380667 (27.01.2010)
магнитоупругий датчик крутящего момента вала -  патент 2357219 (27.05.2009)
датчик крутящего момента -  патент 2334962 (27.09.2008)
устройство для измерения импульсов крутящего момента -  патент 2322653 (20.04.2008)
способ оценивания массы полезного груза, поднимаемого грузоподъемной установкой, приводимой асинхронным двигателем с фазным ротором, и устройство для его реализации -  патент 2306535 (20.09.2007)
способ определения электромагнитного момента трехфазного асинхронного двигателя -  патент 2301975 (27.06.2007)

Класс B62D15/00 Способы и устройства рулевого управления, не отнесенные к другим группам

устройство управления для транспортного средства и способ помощи водителю транспортного средства при парковке -  патент 2529078 (27.09.2014)
способ дискретного управления транспортными средствами, оснащенными шаровыми двигателями, шаровыми коробками передач, дозирующе- загрузочными устройствами капсул экологически чистого горючего вещества -  патент 2513335 (20.04.2014)
способ работы рулевого управления с усилителем -  патент 2509673 (20.03.2014)
корпус рулевой рейки с поперечными сужениями -  патент 2494906 (10.10.2013)
способ дистанционного гидравлического управления и дистанционное рулевое управление самоходной машины -  патент 2488508 (27.07.2013)
способ поворота колесного транспортного средства -  патент 2476344 (27.02.2013)
способ диагностирования рулевого управления автотранспортных средств -  патент 2437073 (20.12.2011)
система и способ оповещения отклонения от пути движения -  патент 2423258 (10.07.2011)
система помощи руления при парковке и способ ее эксплуатации -  патент 2412848 (27.02.2011)
указатель угла поворота управляемых колес транспортного средства -  патент 2361767 (20.07.2009)
Наверх