CN101750175B - 检测扭力杆单端形变的扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，该扭矩传感器主要由霍尔传感器(2)、磁环(4)、外套(5)，以及与输入轴(7)、输出轴(8)连为一体的扭力杆(6)组成，其中：一组霍尔传感器通过电路板(1)安装在外套上部的内壁上，该电路板上还装有无线发射装置；所述磁环装在输入轴(7)上，由止推螺母(3)定位，止推螺母(3)与输入轴(7)由螺纹连接，该磁环位于外套(5)上部的内腔中，且与霍尔传感器留有间隙；外套(5)下部与输出轴(8)通过螺纹固定连接。本发明通过单端检测转角信号测出扭力杆形变，是一种高精度扭矩传感器，并且具有结构简单、价格低廉和维修方便等优点。

Description

检测扭力杆单端形变的扭矩传感器

技术领域

本发明涉及扭矩传感器，特别是涉及一种检测扭力杆单端形变的扭矩传感器。

背景技术

目前用于汽车工业的电动助力转向系统一般包括方向盘、扭矩传感器、电控单元及助力电动机。电动助力转向系统需要将方向盘的扭矩大小转换为电信号，传送给电控单元，电控单元产生合适的电流，驱动助力电机产生合适的助力，完成助力转向。电动助力转向系统是一种具有设置在汽车转向系上的电动机，以便通过使用电控单元控制给电动机提供的动力，从而减轻驾驶员操纵工作的系统。

在传统的一般电动助力转向系统中，都要用到扭矩传感器。扭矩传感器是一种将方向盘上的扭矩转换成电信号的单元。通常的扭矩传感器使用电位器，采用机械接触的方式来触动电位器电位发生变化。具体来讲，当方向盘上有扭矩时，连接方向盘的扭杆产生相对扭转，扭杆相对转动后带动扭杆下方连接的圆环上下移动，上下移动的圆环再带动电位器旋转。在电位器上加上恒定的电压，就产生了一个随扭矩变化而变化的电压。但是，传统的扭矩传感器由于电位器、圆环与固定壁面不断摩擦，经常转动电位器、圆环都会产生磨损，大大降低了传感器的使用寿命。而且，由于摩擦阻力的作用，方向盘使用时的手感比较差，同时传感器对方向盘的扭转感应精度也比较低。进一步的传统中使用的电位式扭矩传感器，其从扭矩到电信号的转变过程里中间环节很多，零件数量很多，成本很高。

在传统的高挡电动助力转向系统中，采用光学式扭矩传感器。所述光学式扭矩传感器通过光栅的相对位移来测量扭杆扭转的角度，再将光线的变化转化为电信号，经过放大和调理电路，输出相对应的扭矩信号。光学式扭矩传感器是非接触式的，没有磨损的问题，寿命长，精度高；但其制作的成本很高，而且光栅的精度要求高，制作工艺也相应的比较复杂。在一般的电动助力转向系统中，很少采用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，用于汽车电动助力转向系统的转向扭矩传感器，该传感器通过单端检测转角信号，测出扭力杆形变。其结构简单，价格低廉，维修方便，测量精确，可应用于所有的扭矩信号测量。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：主要由霍尔传感器、磁环、外套，以及与输入轴、输出轴连为一体的扭力杆组成。其中：一组霍尔传感器通过电路板安装在外套上部的内壁上，该电路板上还装有无线发射装置；所述磁环装在输入轴上，由止推螺母定位，该磁环位于外套上部的内腔中，且与霍尔传感器留有间隙；外套下部与输出轴通过螺纹固定连接。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

其一.通过单端检测转角信号，测出扭力杆形变。

其二.使得电子控制单元能够根据这个传感器的信号和其它输入信号控制转向助力的大小，使汽车转向更加灵活和平稳。

其三.结构简单，价格低廉，维修方便，用霍尔元件通过非接触方式测量扭矩，具有使用寿命长、工作可靠、结构简单的特点，适合于汽车扭矩的测量与转向角度检测，可应用于所有的扭矩信号测量。

总之，本发明通过单端检测转角信号测出扭力杆形变，是一种高精度扭矩传感器，并且具有结构简单、价格低廉和维修方便等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中扭杆6的结构示意图。

图4为本发明的工作原理方框图。

图5为输入轴与输出轴端部示意图。

图中：1.电路板；2.霍尔传感器；3.止推螺母；4.磁环；5.外套；6.扭力杆；7.输入轴；8.输出轴；9.定位销；10.定位销孔；11.螺纹。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

本发明提供的检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，该扭矩传感器主要由霍尔传感器2，磁环4，外套5，以及与输入轴7、输出轴8连为一体的扭力杆6组成。其中：如图1至图3所示，一组霍尔传感器2通过电路板1安装在外套5上部的内壁上，该电路板还装有无线发射装置。磁环4装在输入轴7上，由止推螺母3定位，该止推螺母与输入轴7由螺纹连接，该磁环位于外套5上部的内腔中，且与霍尔传感器留有间隙。外套5下部与输出轴8通过螺纹连接后，再通过定位销9共同使之固定。

所述的磁环4，其与霍尔传感器距离为1.5～2.5mm。

在外套5下部与输出轴8的连接处，由外套5下部与输出轴8螺纹连接部位和定位销9使之固定。定位销9与定位销孔10紧配合；输入轴7、输出轴8均为汽车配件，其外端部均有螺纹11(图5)。

所述扭力杆6，其上、下端分别与输入轴7、输出轴8，各由一个定位销9使之固定连接。

本发明的工作过程是：当输入轴7转动，就会通过扭力杆6带动输出轴8转动，由于扭力杆6的刚性较小，在力矩的作用下会产生微小形变，而外套5与输出轴8固定连接，输出轴8的转动就会带动外套5转动，于是霍尔传感器2也随之转动。由于扭力杆6的转动使得输入轴7与输出轴8之间产生相对转动，表现在霍尔传感器2与磁环4之间的相对转动。从而霍尔传感器2接受的磁场发生改变，而引起电压信号随之发生改变。

然后，见图4，通过无线信号发射装置，将上述变化的电压信号发射出来，无线接收装置安装在外面的CPU上，进行信号的处理，得出扭力杆6单端形变的扭矩大小，从而使得电子控制单元根据这个扭矩大小的信号和其它输入信号控制转向助力的大小，使汽车转向更加灵活和平稳。所述电子控制单元为现有技术，其安装在汽车驾驶室的控制盘上。

Claims (4)

1.一种检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，其特征是该扭矩传感器主要由霍尔传感器(2)、磁环(4)、外套(5)，以及与输入轴(7)、输出轴(8)连为一体的扭力杆(6)组成，其中：一组霍尔传感器通过电路板(1)安装在外套上部的内壁上，该电路板上还装有无线发射装置；所述磁环装在输入轴(7)上，由止推螺母(3)定位，该磁环位于外套(5)上部的内腔中，且与霍尔传感器留有间隙；外套(5)下部与输出轴(8)通过螺纹固定连接。

2.根据权利要求1所述的检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，其特征是所述的磁环(4)，其与霍尔传感器距离为1.5～2.5mm。

3.根据权利要求1所述的检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，其特征是所述的扭力杆(6)，其上、下端分别由一个定位销(9)与输入轴(7)、输出轴(8)固定连接。

4.根据权利要求1所述的检测扭力杆单端形变的扭矩传感器，其特征是在外套(5)下部与输出轴(8)的连接处，由外套(5)下部与输出轴(8)螺纹连接后再通过定位销(9)共同使之固定。

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