《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》是北汽福田汽車股份有限公司於2009年12月11日申請的專利，該專利的申請號為2009102417901，申請公布號為CN101708736A，公布日為2010年5月19日，發明人是劉明、王萬順、曹立臣、闞文娟、張俊茹等。
《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》提供一種方向盤轉角感測器裝置，其包括磁感應式感測器（2）以及轉角傳動部件（5），該轉角傳動部件的上管段與時鐘彈簧機構（1）之間形成有傳動結構，該上管段的內周面上設定有徑向定位機構和第一軸向定位機構，該上管段的外周面上設定有第二軸向定位機構，所述磁感應式感測器的內襯套上設定有第三軸向定位機構，並且所述上管段的外周面與所述磁感應式感測器的內襯套上還設定有周向鎖緊傳動機構。該發明的方向盤轉角感測器裝置採用了工作更可靠的磁感應式感測器，在方向盤下方的有限安裝空間內實現了磁感應式感測器的安裝和精確定位，並可靠地將方向盤的轉動傳遞到磁感應式感測器上。此外，該發明還提供一種汽車電子穩定系統。
2013年10月，《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統
- 類別：發明專利
- 公布號：CN101708736A
- 公布日：2010年5月19日
- 申請號：2009102417901
- 申請日：2009年12月11日
- 申請人：北汽福田汽車股份有限公司
- 地址：北京市昌平區沙河鎮沙陽路
- 發明人：劉明、王萬順、曹立臣、闞文娟、張俊茹、張軍、葉樹珩、田俊濤、劉艷紅、高志勇
- 分類號：B62D15/02（2006.01）I
- 專利代理機構：北京潤平智慧財產權代理有限公司
- 代理人：陳小蓮、王鳳桐
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著汽車工業的發展，汽車制動、轉向操作的穩定性和安全性已經越來越為人們重視。截至2009年12月，汽車已經普遍地裝備ABS系統（制動防抱死系統）。在汽車制動過程中，ABS系統一般是在某一車輪具有提前抱死趨勢時才會發生作用，其主要是一種被動反應式安全系統。但是，在路況多變、交通日益擁擠的時代，這種被動反應式ABS系統已經不能滿足人們的安全需要，人們需要一種能夠防患於未然的主動反應式安全系統。在此情形下，越來越多的汽車開始採用汽車電子穩定系統（ESP）。
ESP主要由中央控制單元（ECU）、執行器、方向盤轉角感測器、車速感測器、制動力感測器、橫擺角速度感測器等組成，其在通過ECU對汽車的運行狀態進行實時監控的前提下，對發動機及制動系統進行主動干預和調控。在汽車行駛過程中，所述方向盤轉角感測器感知駕駛者試圖操作的轉彎方向和角度，所述車速感測器感知車速、油門開度和驅動力矩等，所述制動感測器感知制動力的大小，而所述橫擺角速度感測器則檢測汽車沿垂直軸線的偏轉（該偏轉的大小代表汽車的穩定程度，如果偏轉角速度達到一個閾值，則說明汽車處於測滑或甩尾等危險工況）。ESP的中央控制單元了解到這些信息之後，通過計算後判斷汽車正常安全行駛和駕駛者操縱汽車意圖的差距，然後，由ECU發出指令，調整發動機的轉速和車輪上的制動力，從而修正汽車的過度轉向或轉向不足，以避免汽車打滑、轉向過度、轉向不足或抱死，從而保證汽車的行駛安全。從嚴格的角度來講，ESP系統實際上包括了ABS和TCS（牽引力控制系統）兩大系統的功能，但又不是兩者簡單的疊加。它們之間的差別主要是ABS或TCS只能被動地作出反應，而ESP則能夠主動探測和分析車況並糾正駕駛的錯誤，防患於未然。
截至2009年12月，公知地ESP必須設定方向盤轉角感測器，方向盤轉角感測器用於將方向盤轉角轉換為一個可以代表駕駛員期望的行駛方向的信號，ESP通過計算方向盤轉角的大小和轉角變化速率來識別駕駛員的操作意圖。但是，2009年12月以前的ESP普遍採用的是依據光柵原理的感測器，其中，方向盤轉角一般根據光電編碼來確定，安裝在轉向軸上的編碼盤上包含了經過編碼的轉動方向、轉角等信息，所述編碼盤上的信息由接近式光電耦合器進行掃描，當接通汽車點火開關並且方向盤轉角感測器轉過一定角度後，ESP的中央控制單元通過脈衝序列來確定當前的方向盤絕對轉角。這種方向盤轉角感測器的缺點是比較容易損壞，一旦其發生損壞，則ESP的中央控制單元將無法確定駕駛員的操作意圖（尤其是汽車的轉向方向），從而會使得整個ESP失效。
截至2009年12月，從信號產生的原理上而言，使用工作更可靠的磁感應式感測器來代替光柵感測器在技術上是可行的，在採用磁感應式感測器時，通過方向盤或方向盤轉軸來帶動磁感應式感測器的內部襯套，以切割磁感應式感測器的內部磁體形成的磁力線，從而由ECU根據產生的電流信號的脈衝寬度、脈衝幅度以及脈衝方向來確定方向盤轉角的大小、轉角的變化速率以及轉向方向。
但是，採用工作更可靠的磁感應式感測器在安裝上存在一定的困難，方向盤下方的安裝空間有限，需要安裝時鐘彈簧機構以及組合開關等部件，尤其是在安裝磁感應式感測器時，如果採用一些常規的軸向定位機構，例如簡單的凸台與凹槽的配合、開口止擋環等，往往會對安裝形成干涉以致無法安裝磁感應式感測器，採用定位銷等進行定位，由於銷孔與定位銷無法確保對準，因此更無法保證安裝過程的順利進行。在此情形下，如何能夠實現磁感應式感測器的安裝和精確定位，並準確地將方向盤的轉動傳遞到磁感應式感測器上，成為一個比較難於解決的技術問題。
發明內容
專利目的
《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》所要解決的技術問題是提供一種用於汽車電子穩定系統的方向盤轉角感測器裝置，該方向盤轉角感測器裝置不僅能夠保證在方向盤下方的有限安裝空間內實現磁感應式感測器的安裝和精確定位，而且能夠精確地將方向盤的轉動傳遞到磁感應式感測器上。此外，該發明還要提供一種包括所述方向盤轉角感測器裝置的汽車電子穩定系統。
技術方案
《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》提供一種用於汽車電子穩定系統的方向盤轉角感測器裝置，該方向盤轉角感測器裝置安裝在與方向盤連線的轉向軸上，並位於組合開關與固定在所述方向盤下部的時鐘彈簧機構之間，所述方向盤轉角感測器裝置包括磁感應式感測器以及轉角傳動部件，該轉角傳動部件的上管段的上端與所述時鐘彈簧機構的下端之間形成有相互配合的傳動結構，該上管段的內周面上設定有相對於所述轉向軸定位的徑向定位機構和能夠沿該上管段的徑向方向彈性變形的第一軸向定位機構，該上管段的外周面上設定有能夠沿該上管段的徑向方向彈性變形的第二軸向定位機構，所述磁感應式感測器的內襯套上設定有第三軸向定位機構，並且所述上管段的外周面與所述內襯套的內周面上還設定有相互配合的周向鎖緊傳動機構。
該發明還提供一種汽車電子穩定系統，該電子穩定系統包括通過信號線與中央控制單元連線的方向盤轉角感測器裝置，該方向盤轉角感測器裝置為上述的方向盤轉角感測器裝置。
改善效果
《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》通過將轉角感測器裝配在時鐘彈簧機構和組合開關之間，由時鐘彈簧作為驅動件帶動轉角感測器的內襯套轉動切割磁力線以實現轉角角度和角速度感測功能。該發明的用於ESP的方向盤轉角感測器裝置採用了工作更可靠的磁感應式感測器，在方向盤下方的有限安裝空間內實現了磁感應式感測器的安裝和精確定位，並可靠地將方向盤的轉動傳遞到磁感應式感測器上以形成轉角信號。從而，該發明的方向盤轉角感測器裝置不僅工作穩定可靠，其比光柵式感測靈敏度更高，使用壽命更長，可靠性更好，而且結構簡單，只需增加一個轉角傳動部件，並對時鐘彈簧機構以及轉向軸進行局部改動，即可完成磁感應式轉角感測器的裝配，其成本較低，比較容易實現產業化及產品平台化管理。除此之外，轉角感測器裝配在時鐘彈簧和組合開關之間，與轉角感測器匹配的轉角傳動部件自帶轉向回位機構，完全替代了時鐘彈簧的轉向回位機構，成功實現了組合開關的轉向回位功能。
附圖說明
圖1為《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》實施方式的方向盤轉角感測器裝置安裝在轉向軸上的安裝立體圖；
圖2為該發明實施方式的時鐘彈簧機構固定在方向盤上的安裝示意圖；
圖3為該發明實施方式的轉角傳動部件與時鐘彈簧機構的裝配示意圖；
圖4為該發明實施方式的時鐘彈簧機構的示意圖；
圖5為該發明實施方式的轉角傳動部件的立體圖；
圖6為該發明實施方式的轉角傳動部件安裝在轉向軸上的立體圖；
圖7為該發明實施方式的轉角傳動部件的另一立體圖；
圖8為該發明實施方式的轉角傳動部件的俯視圖，其中顯示了該轉角傳動部件內部的徑向定位機構和第一軸向定位機構；
圖9為該發明實施方式的轉角傳動部件內部的徑向定位機構的放大示意圖；
圖10為該發明實施方式的轉角傳動部件的截面示意圖，其中顯示了該轉角傳動部件內部的徑向定位機構和第一軸向定位機構；
圖11為該發明實施方式的方向盤轉角感測器裝置的立體圖，其中顯示了磁感應式感測器與轉角傳動部件之間的配合結構；
圖12為該發明實施方式的轉角傳動部件的另一立體圖，其中顯示了轉角傳動部件的與磁感應式感測器配合的傳動凹槽和第二軸向定位機構；
圖13為該發明實施方式的方向盤轉角感測器裝置安裝在轉向軸上的剖視圖，其中顯示了磁感應式轉角感測器、轉角傳動部件以及轉向軸之間的配合結構；
圖14為該發明實施方式的磁感應式感測器上的第三軸向定位機構與轉角傳動部件配合的示意圖；
圖15為該發明實施方式的磁感應式感測器的鎖緊凸台與轉角傳動部件的鎖緊凹槽配合的放大示意圖；
圖16為該發明實施方式的組合開關安裝在轉向管柱的外柱管上並位於轉角傳動部件下方的立體示意圖；
圖17為組合開關安裝在轉向管柱的外柱管上的一種示例性的安裝剖視圖；以及
圖18為轉角傳動部件的另一立體圖，其中顯示了該轉角傳動部件的下槽口。
圖中標記說明：1.時鐘彈簧機構；2.磁感應式感測器；3.組合開關；4.轉向管柱；5.轉角傳動部件；6.轉向管柱的轉向軸；7.徑向定位機構；8.轉角傳動部件的下管段；9.第一卡爪；10.轉角傳動部件的上槽口；11.轉角傳動部件的下槽口；12.第二卡爪；13.轉角傳動部件的上管段；14.時鐘彈簧機構的配合凸台；15.方向盤；16固定銷；17.轉角傳動部件的上端凸台；18.轉向管柱的外柱管；19.轉角傳動部件的傳動凹槽；20.磁感應感測器的傳動凸台；21.磁感應感測器的內襯套；22.第三卡爪；23.組合開關的轉向回位撥叉；24.轉向軸的軸向定位凹槽；25.組合開關的安裝卡緣；26.第一卡爪的連線部分；27.第一卡爪的卡持部分；28.第一插槽；29.第二卡爪的連線部分；30.第二卡爪的卡持部分；31.第二插槽。
權利要求
1.一種用於汽車電子穩定系統的方向盤轉角感測器裝置，該方向盤轉角感測器裝置安裝在與方向盤（15）連線的轉向軸（6）上，並位於組合開關（3）與固定在所述方向盤（15）下部的時鐘彈簧機構（1）之間，所述方向盤轉角感測器裝置包括磁感應式感測器（2）以及轉角傳動部件（5），該轉角傳動部件（5）的上管段（13）的上端與所述時鐘彈簧機構（1）的下端之間形成有相互配合的傳動結構，該上管段（13）的內周面上設定有相對於所述轉向軸（6）定位的徑向定位機構（7）和能夠沿該上管段（13）的徑向方向彈性變形的第一軸向定位機構，該上管段（13）的外周面上設定有能夠沿該上管段（13）的徑向方向彈性變形的第二軸向定位機構，所述磁感應式感測器（2）的內襯套（21）上設定有第三軸向定位機構，並且所述上管段（13）的外周面與所述內襯套（21）的內周面上還設定有相互配合的周向鎖緊傳動機構。
2.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述第一軸向定位機構包括第一卡爪（9），該第一卡爪（9）包括連線部分（26）和卡持部分（27），所述上管段（13）的內周面上形成有從該上管段（13）的上端向下軸向延伸的第一插槽（28），該第一插槽（28）的軸向延伸長度小於該上管段（13）的長度，所述第一卡爪（9）的連線部分（26）的下端固定在所述第一插槽（28）的底部以使得所述第一卡爪（9）形成彈性懸臂，該第一卡爪（9）的卡持部分（27）卡在所述轉向軸（6）外周面上的定位凹槽（24）內。
3.根據權利要求2所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述第一軸向定位機構包括相對設定的兩個所述第一卡爪（9）。
4.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述第二軸向定位機構包括第二卡爪（12），該第二卡爪（12）包括連線部分（29）和卡持部分（30），所述上管段（13）的外周面上形成有從該上管段（13）的上端向下軸向延伸的第二插槽（31），該第二插槽（31）的軸向延伸長度小於該上管段（13）的長度，所述第二卡爪（12）的連線部分（29）的下端固定在所述第二插槽（31）的底部以使得所述第二卡爪（12）形成彈性懸臂，該第二卡爪（12）的卡持部分（30）卡在所述磁感應式感測器（2）的內襯套（21）的上端。
5.根據權利要求4所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述第二軸向定位機構包括以等間隔角布置的四個所述第二卡爪（12）。
6.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述第三軸向定位機構包括第三卡爪（22），該第三卡爪（22）包括連線部分和卡持部分，該第三卡爪（22）的連線部分的下端固定在所述內襯套（21）的上端，並且該第三卡爪（22）的卡持部分卡在所述上管段（13）的上端。
7.根據權利要求6所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述第三軸向定位機構包括相對設定的兩個所述第三卡爪（22）。
8.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述轉角傳動部件（5）與所述時鐘彈簧機構（1）之間的傳動結構包括形成在所述上管段（13）上端的上槽口（10）和形成在所述時鐘彈簧機構（1）下端的配合凸台（14）。
9.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述周向鎖緊傳動機構包括形成在所述上管段（13）外周面上的傳動凹槽（19）和形成在所述內襯套（21）內周面上的傳動凸台（20），該傳動凸台（20）插入在所述傳動凹槽（19）內。
10.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述徑向定位機構（7）為以等間隔角形成在所述上管段（13）內周面上的軸向延伸的三個凸棱，該三個凸棱與所述轉向軸（6）的外周面接觸。
11.根據權利要求1所述的方向盤轉角感測器裝置，其中，所述轉角傳動部件（5）還包括下管段（8），該下管段（8）上形成有兩個用於撥動所述組合開關（3）的轉向回位撥叉（23）的下槽口（11）。
12.一種汽車電子穩定系統，該電子穩定系統包括通過信號線與中央控制單元連線的方向盤轉角感測器裝置，該方向盤轉角感測器裝置為根據權利要求1至11中任一項所述的方向盤轉角感測器裝置。
實施方式
參考圖1所示，《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》的方向盤轉角感測器裝置包括磁感應式感測器2和轉角傳動部件5，該磁感應式感測器2和轉角傳動部件5相互組裝後安裝在轉向管柱4的轉向軸6上，並位於時鐘彈簧機構1和組合開關3之間。
其中，公知地（2009年12月之前所公知地，下文“公知地”同義），方向盤15（見圖2）通過轉向管柱4連線到汽車的轉向器（未顯示）上，轉向管柱4包括轉向軸6和外柱管18，轉向軸6穿過外柱管18（參見圖6）並能夠在外柱管18內相對於外柱管18旋轉。一般而言，外柱管18固定在儀錶板橫樑支架等部件上，以支撐其內部的轉向軸6及方向盤15等部件，而轉向軸6的上段部分則從外柱管18內伸出，該上段部分包括螺紋部、花鍵部等以安裝方向盤15，在方向盤15下方則依次地安裝有該發明實施方式的時鐘彈簧機構1、轉角傳動部件5以及組合開關3等，其中，時鐘彈簧結構1中心的通孔直徑較大，其與轉向軸6並不接觸，當然由於轉向軸6與方向盤15同步旋轉，因此該時鐘彈簧機構1的中心通孔也可以形成得較小，只要能夠供轉向軸6穿過即可；轉角傳動部件5與轉向軸6之間具有精確的定位機構（詳見下述），以實現轉角傳動部件5與轉向軸6之間的裝配和定位並保證轉動的同軸性；組合開關3一般安裝在轉向管柱4的外柱管18上，該組合開關3的中心同樣具有通孔，以能夠穿套在轉向管柱4的外柱管18上並安裝固定。
以下結合圖2至圖18詳細說明該發明實施方式的各個部件的配合結構，在此需要說明的是，下述的配合結構僅是優選形式，在該發明的技術構思範圍內可以具有多種變型結構。
參考圖2所示，時鐘彈簧機構1固定安裝在方向盤15的下部，以在方向盤15旋轉時能夠與方向盤15同步旋轉。該時鐘彈簧機構1固定到方向盤15上的方式可以採用各種公知的方式，例如，在圖2中採用固定銷16進行固定，當然也可以採用螺釘、卡扣等固定方式。
公知地，時鐘彈簧機構1是用於汽車安全氣囊中的電氣旋轉連線器，其能夠在兩個相對轉動部件之間提供可靠的電連線。它主要由柔性扁平電纜、能夠作相對轉動的殼體、線束（導電引出線）和接外掛程式等組成。當方向盤15左、右旋轉時，時鐘彈簧機構1能夠保證安全氣囊、喇叭開關等電器部件的正常電連線。
為將方向盤15的轉動傳遞到該發明的方向盤轉角感測器裝置上，該發明利用這種公知的安裝在方向盤15下方的時鐘彈簧機構1。如圖3至圖5所示，時鐘彈簧機構1的中心位置形成有通孔，以使得轉向管柱4的轉向軸6能夠穿過。在時鐘彈簧機構1下端的相對位置上形成有兩個配合凸台14，該配合凸台14用於與下述的轉角傳動部件5的上槽口10配合，以帶動轉角傳動部件5與方向盤15和轉向軸6同步旋轉。
參考圖5所示，轉角傳動部件5為一種中空的管件，其用於將方向盤15的轉動傳遞到下述的磁感應式感測器2上。轉角傳動部件5上端的相對位置上分別形成有兩個上端凸台17，相應地，在該兩個上端凸台17之間自然形成有上槽口10，當轉角傳動部件5安裝在轉向軸6上並位於時鐘彈簧機構1下方時，時鐘彈簧機構1下端的配合凸台14便插入到轉角傳動部件的上槽口10內，從而在方向盤15轉動而帶動時鐘彈簧機構1旋轉時，該時鐘彈簧機構1能夠進一步帶動轉角傳動部件5旋轉。需要說明的是，時鐘彈簧機構1的下端和轉角傳動部件5的上端之間可以形成其它的傳動結構，並不限於上述的配合凸台14和上槽口10的配合，例如，可以在時鐘彈簧機構1的下端形成徑向凸緣，同時在轉向傳動部件5的上端也形成對接的徑向凸緣，然後在將兩個徑向凸緣通過螺栓進行連線。
以下結合圖6至圖10以及圖13描述轉角傳動部件5安裝到轉向軸6上的安裝結構。
參考圖6所示，該發明實施方式的轉角傳動部件5安裝在方向盤下方的從外柱管18內伸出的轉向軸6上。參照圖7至圖10，如上所述，轉角傳動部件5是一種中空的管件，優選地，該中空的管件形成為階梯軸的形式，其中轉角傳動部件5的上管段13用於與轉向軸6和磁感應式感測器2配合，而下管段8則用於形成下槽口11（參見圖5），該下槽口11主要用於撥動下述的組合開關3的轉向回位撥叉23，以實現組合開關3的轉向回位功能。由圖7可以明顯看出，轉角傳動部件5的上管段13的外徑明顯小於下管段8的外徑，這主要是因為下管段8需要與組合開關3的轉向回位撥叉23的位置相適應。
轉角傳動部件5的上管段13的內周面上形成有與轉向軸6配合的徑向定位機構7和第一軸向定位機構。其中，徑向定位機構7可以有多種形式，例如徑向定位機構7可以是與轉向軸6的外周面接觸的凸起部等，優選地，參考圖7至圖10所示，徑向定位機構7為三條凸棱，該三條凸棱以等間隔角布置在轉角傳動部件5的上管段13的內周面上，並沿轉角傳動部件5的軸向方向相互平行地延伸。當轉角傳動部件5安裝在轉向軸6上時，這三條凸棱與轉向軸6的外周面接觸形成三點定位（形成適度的過盈配合），從而確保轉角傳動部件5實現相對於轉向軸6的徑向定位，並保證轉角傳動部件5與轉向軸6和方向盤15轉動的同軸性。所述第一軸向定位機構為兩個第一卡爪9（當然該第一卡爪9的數量可以根據安裝情況變化，但至少有一個第一卡爪9），在轉角傳動部件5的上管段13的內周面上相對地設定有沿軸向方向延伸的兩個第一插槽28，該第一插槽28從轉角傳動部件5的上端向下延伸上管段13的部分長度，即所述上管段13的內周面上形成有從該上管段13的上端向下軸向延伸的第一插槽28，該第一插槽28的軸向延伸長度小於該上管段13的長度，在每個第一插槽內設定有第一卡爪9，參考圖10所示，該第一卡爪9包括卡持部分27和連線部分26，其中所述連線部分26的下端固定在所述第一插槽28的底部，從而形成一種懸臂形式並具有一定的撓性，這種撓性對於保證轉角傳動部件5的順利安裝非常重要，具體地，在將轉角傳動部件5安裝在轉向軸6上的過程中，轉向軸6擠壓第一卡爪9，使得第一卡爪9朝向第一插槽28的側壁撓曲，從而保證能夠順利地將轉角傳動部件5套裝到轉向軸6上的安裝位置，當轉角傳動部件5安裝到轉向軸6上的要求位置時，該第一卡爪9的卡持部分27通過彈性回彈而卡在轉向軸6外周面上的凹槽24內（參見圖13），從而實現轉角傳動部件5相對於轉向軸6的軸向定位，以使得轉角傳動部件5不能相對於轉向軸6沿軸向方向移位。
以下參照圖11至圖15說明磁感應式感測器2與轉角傳動部件的配合結構。
如上所述，磁感應式感測器2是一種套用磁感應原理來記錄表示方向盤轉向角度的信號，並將所測轉角值傳送給汽車電子穩定系統的ECU，以使得ECU通過轉角值、轉角速率以及轉向方向來判斷汽車的運動狀態和駕駛員的駕駛意圖。磁感應式感測器2一般包括殼體、內部磁體、數據線以及能夠轉動以切割磁力線的內襯套等。
參考圖11所示，磁感應式感測器2通過其內襯套21安裝在轉角傳動部件5的上管段13的外周面上，磁感應式感測器2的內襯套21以及轉角傳動部件5的上管段13的外周面上具有相應的配合結構，以實現磁感應式感測器2相對於轉角傳動部件5的定位，並使得轉角傳動部件5能夠帶動磁感應式感測器的內襯套21轉動，該內襯套21或由該內襯套21進一步帶動的其它構件切割磁感應式感測器2的內部磁體產生的磁力線，從而形成代表方向盤轉角、轉向方向等的信號，並通過數據線將該產生的信號傳遞給汽車電子穩定系統的ECU。
參考圖12所示，所述轉角傳動部件5的外周面上設定有第二軸向定位機構以及傳動凹槽19。其中，所述第二軸向定位機構與上述轉角傳動部件5內周面上的第一軸向定位機構類似，該第二軸向定位機構為四個第二卡爪12（當然該第二卡爪12的數量可以根據安裝情況變化，但至少有一個第二卡爪12），在轉角傳動部件5的上管段13的外周面上設定有以等間隔角布置的四個沿軸向方向延伸的第二插槽31，該第二插槽31從轉角傳動部件5的上端向下延伸上管段13的部分長度，即所述上管段13的外周面上形成有從該上管段13的上端向下軸向延伸的第二插槽31，該第二插槽31的軸向延伸長度小於該上管段13的長度，在每個第二插槽31內設定有第二卡爪12，參考圖12所示，該第二卡爪12包括卡持部分30和連線部分29，其中所述連線部分29的下端固定在所述第二插槽31的底部，從而形成一種懸臂形式並具有一定的撓性，這種撓性對於保證磁感應式感測器2的順利安裝非常重要，具體地，在將磁感應式感測器2安裝在轉角傳動部件5上的過程中，磁感應式感測器2的內襯套21的內周面擠壓第二卡爪12，使得第二卡爪12朝向第二插槽31的側壁撓曲，從而保證能夠順利地將轉角傳動部件5套裝到轉角傳動部件5的安裝位置上，當磁感應式感測器2的內襯套21安裝到該轉角傳動部件5的上管段13的外周面上時，參考圖11所示，該第二卡爪12的卡持部分27通過彈性回彈而分別卡在磁感應式感測器2的內襯套21的上端。但是，如果僅依靠轉角傳動部件5上的四個第二卡爪12，則只能防止磁感應式感測器2在轉角傳動部件5的外周面上沿軸向方向向上竄動，因此，如圖11和圖14所示，磁感應式感測器2的內襯套21上端的相對位置上還設定有第三軸向定位機構，優選地，該第三軸向定位機構與轉角傳動部件5的第二軸向定位機構類似，其採用第三卡爪22的形式，該第三卡爪22包括連線部分和卡持部分，該第三卡爪22的連線部分固定在內襯套21的上端，當磁感應式感測器2的內襯套21安裝在該轉角傳動部件5的上管段13的外周面上時，如圖11所示，該內襯套21上的兩個第三卡爪22分別卡在轉角傳動部件5的上管段13的上端面的周緣上。因此，通過轉角傳動部件5的第二卡爪12和磁感應式感測器的第三卡爪22能夠保證磁感應式感測器不會沿轉角傳動部件5的軸向方向發生向上或向下的竄動。此外，該第三軸向定位機構由於不需要發生彈性變形以保證安裝，因此可以採用多種公知的定位形式，例如在內襯套21的下端採用卡在轉角傳動部件5外周面上的開口卡環等。
上述採用第一卡爪9和第二卡爪12的進行軸向定位只是一種優選的安裝形式，在該發明的技術啟示下還可以採用其它的安裝形式，例如，採用具有彈簧的伸縮銷或者彈性卡片等來代替第一卡爪9和第二卡爪12，雖然這些替代方式在構件強度、安裝的便利性等方面均不如採用卡爪形式的軸向定位機構，但基本也能保證既不影響方向盤轉角感測器裝置的安裝，又能夠實現精確的軸向定位。由此可知，第一軸向定位機構和第二軸向定位機構的技術要點在於在能夠沿轉角傳動部件5（或上管段13）的徑向方向彈性變形或撓曲。此外，在採用上述採用第一卡爪9和第二卡爪12的進行軸向定位的情形下，由於需要在轉角傳動部件5的內、外周面上形成用於安裝卡爪的第一插槽28和第二插槽31，為防止內、外插槽28，31過分減小轉角傳動部件5的壁厚而減弱其強度，轉角傳動部件5內周面上的第一卡爪9和外周面上的第二卡爪12優選地沿轉角傳動部件5的周向方向錯開設定，這樣用於第一卡爪9的第一插槽28和用於安裝第二卡爪12的第二插槽31在轉角傳動部件5的內、外周面上就可以錯開設定，以避免過分減小轉角傳動部件5的強度。該第一卡爪9、第二卡爪12以及相應的第一插槽28和第二插槽31可以通過插削、切割、電弧加工等工藝形成，這樣第一卡爪9和第二卡爪12的連線部分26，30的下端就與相應插槽的底部形成為一體，這能夠提高第一卡爪9和第二卡爪12在發生彈性撓曲時的強度和韌性。
為使得轉角傳動部件5能夠帶動磁感應式感測器2的內襯套21旋轉，如圖11和圖15所示，轉角傳動部件5的外周面和內襯套21的內周面上還形成有周向鎖緊傳動機構，例如，轉角傳動部件5的外周面上形成有沿軸向方向延伸的傳動凹槽19，磁感應式感測器2的內襯套21的內周面上形成有與該傳動凹槽19相配合的傳動凸台20，當磁感應式感測器2的內襯套21安裝在該轉角傳動部件5的上管段13的外周面上時，如圖15所示，該傳動凸台20插入傳動凹槽19內，從而當轉角傳動部件5轉動時，通過該傳動凹槽19和傳動凸台20的配合，轉角傳動部件5能夠帶動磁感應式感測器2的內襯套21旋轉，從而將方向盤15的轉動精確地傳遞到磁感應式感測器2上。
更優選地，參考圖16至圖18所示，轉角傳動部件5還包括下管段8，該下管段上形成有兩個大小不等的下槽口11，該下槽口11主要用於撥動組合開關3的轉向回位撥叉23，以實現組合開關3的轉向回位功能。這種功能在2009年12月以前技術中一般通過時鐘彈簧機構1的下端槽口實現，由於該發明在時鐘彈簧機構1與組合開關3之間安裝有該發明的方向盤轉角感測器裝置，因此在轉角傳動部件5的下管段8上設定下槽口11，當汽車轉彎時，駕駛員需開啟轉向燈，整車轉彎過後，方向開始回正，此時即通過轉角傳動部件5下管段上的下槽口11撥動組合開關的轉向回位撥叉23以實現組合開關的轉向回位功能。
公知地，組合開關3主要用於控制汽車所需的轉向燈，霧燈、前照燈等電器元件，其一般裝配在轉向管柱4的外柱管18上，裝配形式可以根據組合開關3的結構而定，圖17僅是示例性地顯示了其中一種安裝形式，其中，組合開關3主要通過安裝卡緣25安裝在轉向管柱4的外柱管18上。
以下描述該發明實施方式的方向盤轉角感測器裝置的工作過程。
當駕駛員操縱汽車轉彎時，方向盤15即帶動時鐘彈簧機構1轉動，同時時鐘彈簧機構1通過下端的配合凸台14帶動轉角傳動部件5同步旋轉。轉角傳動部件5的內周面上設定有徑向定位機構7和第一卡爪9以保證與轉向軸6的徑向定位和軸向定位，並確保與轉向軸6轉動的同軸性。轉角傳動部件5的外周面上設定有周向鎖緊傳動機構（即上述的傳動凹槽19和傳動凸台20），並設定有第二卡爪12，其中，通過傳動凹槽19與磁感應式感測器2上的傳動凸台20的配合實現周向定位和轉角傳動，通過第二卡爪12實現與磁感應式感測器2的軸向定位，從而通過轉角傳動部件5帶動磁感應式感測器2的內襯套21轉動，以切割感應式感測器2的內部磁體形成的磁力線而產生轉角信號。
此外，該發明提供的汽車電子穩定系統包括上述的方向盤轉角感測器裝置。
通過以上描述可以看出，該發明的用於ESP的方向盤轉角感測器裝置採用了工作更可靠的磁感應式感測器2，在方向盤15下方的有限安裝空間內實現了磁感應式感測器2的安裝和精確定位，並可靠地將方向盤15的轉動傳遞到磁感應式感測器2上以形成轉角信號。因此，該發明的方向盤轉角感測器裝置不僅工作穩定可靠，不易損壞，而且結構簡單，只需增加一個轉角傳動部件5，並對時鐘彈簧機構1以及轉向軸6進行局部改動，即可完成磁感應式轉角感測器2的裝配，成本較低，從而容易實現產業化及產品平台化管理。
榮譽表彰
2013年10月，《方向盤轉角感測器裝置以及汽車電子穩定系統》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
