CN101054094A - 一种电动助力转向系统转向轴 - Google Patents
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Abstract
一种电动助力转向系统转向轴，包括输入轴10、输出轴11、扭杆12。可实现扭矩转角复合传感器13设安装定位及过载保护功能。扭矩转角传感器13的扭矩转子5与输入轴10通过键14配合，传感器位置转子4与输出轴11通过键15配合，同时输出轴11与传感器13的配合面16为滚花配合。扭杆12两端分别与输入轴10与输出轴11内孔过盈配合。输入轴10在与输出轴11配合的端部平面6、端部平面7之间的角度为168°，且端部为中心对称形状。输出轴11在与输出轴10配合的是平面8、平面9。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动助力转向系统转向轴，用于安装扭矩转角传感器，进而实现扭矩转角传感器的精确定位和过载保护，属于运输工具领域。
背景技术
电动助力转向系统是近些年出现的一种新型动力转向系统，主要由传感器、控制装置、减速机构和执行电机等组成。其中重要的一点就转动轴上的传感器所发出的信号必须真实地反映转动轴上的扭矩和转向角度。
通常在电动助力转向系统转向轴设计中，多数是设计一个传感器变送机构，即在上转向轴上设一个滑套，在滑套的外周面上设有环形凹槽，槽内装有滚珠，当转向轴转动时，滑套可随转向轴轴向移动，电位计上定位轴的端部和所述环形外凹槽相接产生一个和扭矩成正比的转角信号。另外，输入轴与输出轴之间的过载保护连接方式为花键配合，即输入轴的配合端部有4个对称的凹槽，输出轴的配合端部同样有4个相对应的凸槽。中国专利公开号CN2756527Y，公告日为2006年2月28日，发明名称为：汽车电动助力转向轴总成，公开了一种类似的技术方案。
然而，上述定位计式扭矩传感器只能检测方向盘的扭矩信号，不能检测方向盘的转角信号。而且这种变送机构环形凹槽精度要求高，加工难度大，成本高。凹槽、滚珠和电位计上定位轴的端部存在间隙和摩擦，势必增加传感器响应时间，同时传感器的死区也会加大。输入轴与输出轴的配合加工比较复杂，且配合面较小，容易产生扭杆上的力矩波动。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供一种新的电动助力转向系统转向轴，用于安装扭矩转角传感器，进而实现扭矩转角传感器的精确定位和过载保护。
本发明是通过以下技术方案来实现的。本发明主要包括：输入轴、输出轴、扭杆。其连接方式为：输入轴上端与方向盘固定连接，下端通过扭杆与输出轴相互连接，传递驾驶员作用在方向盘上的扭矩；输出轴通过万向传动装置及齿条式转向装置与要转向的车轮连接；输入轴与输出轴配合处安装扭矩转角传感器。输入轴在与输出轴配合的端部为168°的平面，且端部为中心对称形状。输出轴的内孔与输出轴的端部配合的是180°的平面，且内孔也为中心对称形状。这种配合方式使输入轴与输出轴在配合时有±6°的相对旋转范围。扭杆两端分别与输入轴与输出轴内孔过盈配合。输入轴与传感器的扭矩转子通过键配合，输出轴与传感器位置转子通过键配合，同时输出轴与传感器的配合面为滚花配合。
通过调节输出轴与传感器位置转子的配合位置实现对扭矩转角传感器安装定位，确保在传感器安装过程中测量扭矩输出信号为2.5V时扭杆没有变形，降低了安装误差。同时输入端与输出端在配合时有±6°的旋转范围，从而使扭杆的变形范围在机械部件上限制为±6°，而扭矩转角复合传感器测量扭杆的变形范围为±8°。设计这种过载保护装置可以防止扭杆变形超出传感器的测量范围，避免造成对传感器的损坏。当扭矩输出信号为2.5V时表明扭杆没有形变，扭矩为零，此时输入轴与输出轴的配合面为对称的6°。
本发明具有实质性特点和显著进步。这种电动助力转向系统转向轴可以安装扭矩转角复合传感器，能够同时测量转向轴的扭矩和转角。输入轴与输出轴的这种配合方法结构简单，便于加工，且在转向过程确保输入轴与输出轴为面配合。减少由于机械配合产生的振动和冲击，保证了助力转向系统的平顺性和稳定性。更有利于保证扭矩转角复合传感器的安装定位精度，同时也实现了对扭矩转角复合传感器的过载保护。
附图说明
图1是扭矩转角复合传感器的结构示意图；
图2是扭矩转角复合传感器安装图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明主要包括：输入轴10与输出轴11、扭杆12。其连接方式为：图1中1、2是扭矩转角复合传感器的外壳，3是数据线输出端，4、5是可以与外壳发生相对转动的内圈。4称为位置转子，与输出轴11连接，5称为扭矩转子，与输入轴10连接。
图2是本发明设计的扭矩转角复合传感器13的安装装置的装配图。输入轴10上端与方向盘固定连接，下端通过扭杆12与输出轴11相互连接，传递驾驶员作用在方向盘上的扭矩；输出轴11通过万向传动装置及齿条式转向装置与要转向的车轮连接；输入轴10与输出轴11配合处安装扭矩转角传感器13。输入轴10在与输出轴11配合的端部为6、7形成的168°平面，且端部为中心对称形状。输出轴11的内孔与输出轴10的端部配合的8、9是180°的两个平面，且内孔也为中心对称形状。这种配合方式使输入轴与输出轴在配合时有±6°的相对旋转范围。扭杆12两端分别与输入轴10端部的内孔和输出轴11内孔过盈配合。输入轴10与扭矩转角复合传感器13的扭矩转子5通过键14配合，输出轴11与传感器位置转子4通过键15配合，同时输出轴11与扭矩转角复合传感器13的配合面16为滚花配合。
Claims (4)
1.一种电动助力转向系统转向轴，其特征是，包括输入轴(10)、输出轴(11)、扭杆(12)，其连接方式为：输入轴(10)上端与方向盘固定连接，下端通过扭杆(12)与输出轴(11)相互连接，传递驾驶员作用在方向盘上的扭矩；输出轴(11)通过万向传动装置及齿条式转向装置与要转向的车轮连接；输入轴(10)与输出轴(11)配合处安装扭矩转角传感器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统转向轴装置，其特征在于：输入轴(10)在与输出轴(11)配合的端部平面(6)、端部平面(7)之间的角度为168°，且端部为中心对称形状，输出轴(11)的内孔与输出轴(10)的端部配合的是平面(8)、平面(9)，这种配合方式使输入轴(10)与输出轴(11)配合时有±6°的相对旋转范围。
3.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统转向轴装置，其特征在于：扭杆(12)两端分别与输入轴(10)与输出轴(11)内孔过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统转向轴装置，其特征在于：输入轴(10)与传感器的扭矩转子(5)通过键(14)配合，输出轴(11)与传感器位置转子(4)通过键(15)配合，同时输出轴(11)与传感器(13)的配合面(16)为滚花配合。
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