齒輪式扭力感測裝置制造方法及圖紙

一種齒輪式扭力感測裝置，包含一個輸入軸齒輪、一個輸出軸齒輪，及一個行星齒輪單元，該行星齒輪單元包括一個與該輸入軸齒輪相互嚙合的環齒輪、一個太陽齒輪、一個與該輸出軸齒輪相互嚙合的行星架齒輪，及多個設置于該行星架齒輪并嚙合該環齒輪及該太陽齒輪的行星齒輪，該環齒輪具有一個與該輸入軸齒輪嚙合的外環齒，及一個與所述行星齒輪嚙合的內環齒，當該輸入軸齒輪相對該輸出軸齒輪產生一個相對轉動角度時，受連動的該太陽齒輪的轉動角度為該相對轉動角度的一個預設倍數，且轉動方向為反向，通過該行星齒輪單元的設置，以及各齒輪間的齒數的匹配，能將該輸入軸齒輪及該輸出軸齒輪間的相對轉動角度經由該太陽齒輪進行放大，而方便計算扭力。

Gear type torque sensing device

A gear type torque sensing device includes an input shaft gear, an output shaft gear and a planetary gear unit and the planetary gear unit includes a ring gear and the input shaft gear is meshed with a sun gear, an output shaft and the gear meshing planetary gear the gear, and a plurality of planetary gear arranged on the planetary gear meshing and the ring gear and the sun gear and the ring gear has a gear meshing with the input shaft of the outer ring tooth, tooth ring and a planetary gear meshing with the gear shaft, when the input relative to the output shaft the gear produces a relative rotation angle, rotation angle of the sun gear by linking to the a preset multiple relative rotation angle, and rotation direction is reverse, the planetary gear unit set, and each gear The relative rotation angle between the input shaft gear and the output shaft gear can be amplified by the sun gear, and the torsion force can be calculated conveniently.

【技術實現步驟摘要】
齒輪式扭力感測裝置
本專利技術涉及一種齒輪式扭力感測裝置，特別是涉及一種能夠線性放大扭桿轉角范圍的齒輪式扭力感測裝置。
技術介紹
參閱圖1，為了使駕駛人輕松操控車輛，因此在車輛轉向系統皆會具備動力輔助的功能，而現有市場上車輛大多配置電動馬達型式的動力輔助轉向系統91，依電動馬達安裝位置不同會產生不同型式的轉向系統，皆統稱為電動輔助轉向系統(ElectricPowerSteering,EPS)，其中扭力感測器92為電動輔助轉向系統中的一個關鍵組件。扭力感測器92的主要功能為感測駕駛者轉動方向盤93的轉向力矩，其實現方法為將扭力感測器92架設在扭桿(圖未示)位置來感測扭桿的扭轉角度變化，進而輸出對應變化的訊號。目前市面上的扭力感測器，架構上大都以霍爾感應方式呈現，參閱圖2，為一種運用霍爾感應原理的扭力角度感測器，該扭力角度感測器具有一個轉子95、兩個定子96及一個霍爾元件97，該轉子95固定在一個內部具有扭桿的扭力傳遞裝置(圖未示)的一端，其外環上布滿磁鐵，N-S極接連排列，所述定子96各具爪形，且固定在該扭力傳遞裝置的另一端，其材質具導磁性，該霍爾元件97固定在感測器殼上，能夠感應磁通的大小，該扭力傳遞裝置受扭力而使輸入軸桿相對輸出軸桿產生角度差，以致該轉子95及所述定子96產生相對位移，因而產生磁通變化，該霍爾元件97就能夠感測磁通量變化，以此判讀扭力值。雖然利用該霍爾元件97能夠根據該扭力傳遞裝置的輸入軸桿相對輸出軸桿的角度差而判讀扭力，然而，由于該扭力傳遞裝置的輸入軸桿相對輸出軸桿的角度差的角度變化非常微小，因此對于霍爾元件97及配合的零件的精密度要求非常高。現有另一種扭力感測器，如專利號碼CN101825425B專利所示，是將兩組行星齒輪組的太陽輪分別由扭桿的兩相反端帶動后，分別連動至兩個齒數不同的感應齒輪，通過量測所述感應齒輪各自的轉動角度變化以及自身齒輪比的差異，進而計算出該扭桿的扭轉角度，而能夠得知扭力的變化。然而，前述的扭力感測器應用了兩組的行星齒輪，不但結構復雜，造成成本無法下降，且通過所述感應齒輪各自的轉動角度變化以及自身齒輪比的差異的計算方式也相當復雜，導致使用上非常不便。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種方便使用并能夠使感測范圍線性放大以提高感測精度的齒輪式扭力感測裝置。本專利技術齒輪式扭力感測裝置，應用于一個扭力傳遞裝置，該扭力傳遞裝置包括一個能夠轉動的輸入軸桿，及一個能夠相對該輸入軸桿轉動的輸出軸桿，該扭力感測裝置包含一個輸入軸齒輪、一個輸出軸齒輪，及一個行星齒輪單元。該輸入軸齒輪套設于該輸入軸桿，該輸出軸齒輪套設于該輸出軸桿，該行星齒輪單元包括一個與該輸入軸齒輪相互嚙合的環齒輪、一個位于該環齒輪內的太陽齒輪、一個與該輸出軸齒輪相互嚙合的行星架齒輪，及多個能夠轉動地設置于該行星架齒輪且分別設置于該環齒輪及該太陽齒輪間并嚙合該環齒輪及該太陽齒輪的行星齒輪，該環齒輪具有一個與該輸入軸齒輪嚙合的外環齒，及一個與所述行星齒輪嚙合的內環齒，當該輸入軸齒輪相對該輸出軸齒輪產生一個相對轉動角度時，受連動的該太陽齒輪的轉動角度為該相對轉動角度的一個預設倍數，且轉動方向為反向。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該環齒輪的外環齒的齒數與該輸入軸齒輪的齒數相同，該環齒輪的內環齒的齒數是該太陽齒輪的齒數的該預設倍數，該行星架齒輪的齒數乘以該預設倍數是等于該輸出軸齒輪的齒數乘以該預設倍數后再加上該輸出軸齒輪的齒數的和，即滿足以下公式：T(E)＝T(I)；T(R)＝T(S)×K；及T(P)×K＝T(O)×(K+1)；T(E)為該環齒輪的外環齒的齒數、T(I)為該輸入軸齒輪的齒數、T(R)為該環齒輪的內環齒的齒數、T(S)為該太陽齒輪的齒數、K為該預設倍數、T(P)為該行星架齒輪的齒數、T(O)為該輸出軸齒輪的齒數。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，還包含一個轉角量測單元，及一個電連接該轉角量測單元的計算單元，該轉角量測單元包括一個設置于該太陽齒輪的第一磁鐵，及一個對應該第一磁鐵設置以量測該第一磁鐵的轉動角度的第一磁感應模組，該計算單元根據該第一磁感應模組量測的該第一磁鐵的轉動角度計算該輸入軸桿相對該輸出軸桿的扭力。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，還包含一個角度量測單元，該角度量測單元包括嚙合于該行星架齒輪的一個第一齒輪及一個第二齒輪，該第一齒輪的齒數與該第二齒輪的齒數不相同。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該角度量測單元還包括分別設置于該第一齒輪及該第二齒輪的一個第二磁鐵及一個第三磁鐵、電連接該計算單元且對應該第二磁鐵設置以量測該第二磁鐵的轉動角度的第二磁感應模組，及電連接該計算單元且對應該第三磁鐵設置以量測該第三磁鐵的轉動角度的第三磁感應模組，該計算單元根據該第二磁感應模組及該第三磁感應模組量測的該第二磁鐵及該第三磁鐵的轉動角度計算該輸入軸桿及該輸出軸桿的轉動角度。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該預設倍數為十五倍。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該環齒輪的外環齒的齒數與該輸入軸齒輪的齒數同為六十二齒，該太陽齒輪的齒數為六齒，該環齒輪的內環齒的齒數為九十齒，該行星架齒輪的齒數為六十四齒，該輸出軸齒輪的齒數為六十齒。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該第一齒輪的齒數為十九齒，該第二齒輪的齒數為十七齒。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該輸入軸桿具有一個第一桿體，及一個位于該第一桿體的第一導槽，該輸出軸桿具有一個第二桿體，及一個位于該第二桿體的第二導槽，該輸入軸齒輪包括一個供該第一桿體穿設的第一安裝孔，及一個卡制于該第一導槽的第一凸部，該輸出軸齒輪包括一個供該第二桿體穿設的第二安裝孔，及一個卡制于該第二導槽的第二凸部。本專利技術所述齒輪式扭力感測裝置，該行星架齒輪的齒是位于外周緣。本專利技術的有益效果在于：通過該行星齒輪單元的設置，以及該環齒輪的內環齒、該太陽齒輪、該行星架齒輪、該輸入軸齒輪及該輸出軸齒輪間的齒數的匹配，能將該輸入軸桿及該輸出軸桿間的轉動角度經由該太陽齒輪進行放大，而使感測范圍線性放大，以提升感測精度，進而方便計算扭力。附圖說明圖1是一個示意圖，說明一個現有的扭力感測器的設置位置；圖2是一個運用霍爾感應原理的一個扭力感測器的立體分解圖；圖3是本專利技術齒輪式扭力感測裝置的一個實施例的剖視圖；圖4是該實施例的一個立體圖；圖5是該實施例的一個立體分解圖；圖6是該實施例的一個示意圖，說明各齒輪間的連接關系；圖7是該實施例的一個局部剖視圖；及圖8是一個示意圖，說明一個第一齒輪及一個第二齒輪的設置位置。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本專利技術進行詳細說明。參閱圖3、4、5，本專利技術齒輪式扭力感測裝置200的一個實施例，是應用于一個扭力傳遞裝置8，該扭力傳遞裝置8包括一個能夠轉動的輸入軸桿81、一個能夠相對該輸入軸桿81轉動的輸出軸桿82，及一個連接于該輸入軸桿81及該輸出軸桿82間的可撓扭桿83，該輸入軸桿81具有一個第一桿體811，及兩個位于該第一桿體811的第一導槽812，該輸出軸桿82具有一個第二桿體821，及兩個位于該第二桿體821的第二導槽822。該可撓扭桿83能夠視為扭力彈簧，其具有與扭力彈簧相同的物理特性，即扭力等于剛性及扭轉角度的乘積，該輸入軸桿81及該輸出軸桿82間具有一個止擋機構(圖未示)，該本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種齒輪式扭力感測裝置，應用于一個扭力傳遞裝置，該扭力傳遞裝置包括一個能夠轉動的輸入軸桿，及一個能夠相對該輸入軸桿轉動的輸出軸桿，其特征在于：該齒輪式扭力感測裝置包含一個輸入軸齒輪、一個輸出軸齒輪，及一個行星齒輪單元，該輸入軸齒輪套設于該輸入軸桿，該輸出軸齒輪套設于該輸出軸桿，該行星齒輪單元包括一個與該輸入軸齒輪相互嚙合的環齒輪、一個位于該環齒輪內的太陽齒輪、一個與該輸出軸齒輪相互嚙合的行星架齒輪，及多個能夠轉動地設置于該行星架齒輪且分別設置于該環齒輪及該太陽齒輪間并嚙合該環齒輪及該太陽齒輪的行星齒輪，該環齒輪具有一個與該輸入軸齒輪嚙合的外環齒，及一個與所述行星齒輪嚙合的內環齒，當該輸入軸齒輪相對該輸出軸齒輪產生一個相對轉動角度時，受連動的該太陽齒輪的轉動角度為該相對轉動角度的一個預設倍數，且轉動方向為反向。

【技術特征摘要】
1.一種齒輪式扭力感測裝置，應用于一個扭力傳遞裝置，該扭力傳遞裝置包括一個能夠轉動的輸入軸桿，及一個能夠相對該輸入軸桿轉動的輸出軸桿，其特征在于：該齒輪式扭力感測裝置包含一個輸入軸齒輪、一個輸出軸齒輪，及一個行星齒輪單元，該輸入軸齒輪套設于該輸入軸桿，該輸出軸齒輪套設于該輸出軸桿，該行星齒輪單元包括一個與該輸入軸齒輪相互嚙合的環齒輪、一個位于該環齒輪內的太陽齒輪、一個與該輸出軸齒輪相互嚙合的行星架齒輪，及多個能夠轉動地設置于該行星架齒輪且分別設置于該環齒輪及該太陽齒輪間并嚙合該環齒輪及該太陽齒輪的行星齒輪，該環齒輪具有一個與該輸入軸齒輪嚙合的外環齒，及一個與所述行星齒輪嚙合的內環齒，當該輸入軸齒輪相對該輸出軸齒輪產生一個相對轉動角度時，受連動的該太陽齒輪的轉動角度為該相對轉動角度的一個預設倍數，且轉動方向為反向。2.根據權利要求1所述的齒輪式扭力感測裝置，其特征在于：該環齒輪的外環齒的齒數與該輸入軸齒輪的齒數相同，該環齒輪的內環齒的齒數是該太陽齒輪的齒數的預設倍數，該行星架齒輪的齒數乘以該預設倍數是等于該輸出軸齒輪的齒數乘以該預設倍數后再加上該輸出軸齒輪的齒數的和，即滿足以下公式：T(E)＝T(I)；T(R)＝T(S)×K；及T(P)×K＝T(O)×(K+1)；T(E)為該環齒輪的外環齒的齒數、T(I)為該輸入軸齒輪的齒數、T(R)為該環齒輪的內環齒的齒數、T(S)為該太陽齒輪的齒數、K為該預設倍數、T(P)為該行星架齒輪的齒數、T(O)為該輸出軸齒輪的齒數。3.根據權利要求2所述的齒輪式扭力感測裝置，其特征在于：該齒輪式扭力感測裝置還包含一個轉角量測單元，及一個電連接該轉角量測單元的計算單元，該轉角量測單元包括一個設置于該太陽齒輪的第一磁鐵，及一個對應該第一磁鐵設置以量測該第一磁鐵的轉動角度的第一磁感應模組，該計算單元根據該第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫富賢，郭先予，
申請(專利權)人：財團法人車輛研究測試中心，
類型：發明
國別省市：中國臺灣,71