CN108562224A - 汽车智能转向系统扭矩和角度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了汽车智能转向系统扭矩和角度传感器。该扭矩和角度传感器包括磁环总成、爪环总成、传导环总成、角度检测总成和线束总成；磁环总成包括第一环体和第二环体，第二环体沿其周向均匀分布有多个N/S相间的磁极；爪环总成的一端套设于第二环体的外侧，爪环总成的另一端安装于转向轴的输入轴上，爪环总成能够切割第二环体上的磁极产生的磁场；传导环总成套设于爪环总成的外侧；角度检测总成与传导环总成相连，角度检测总成包括第一磁铁和第一霍尔转角传感器，第一环体能够带动第一磁铁旋转；线束总成包括至少一个霍尔磁敏传感器。本发明采用模块化分装结构，每个模块可以单独进行更换，降低了生产和使用成本。

Description

汽车智能转向系统扭矩和角度传感器
技术领域
本发明涉及汽车智能转向技术领域，特别涉及汽车智能转向系统扭矩和角度传感器。
背景技术
汽车电子化、智能化是未来的发展方向。智能汽车控制技术需要知道转向系统工作的状态，一般是采用测量转向执行机构的转动力矩和转角位置，以此来判断汽车转向操纵状态。在转向系统中安装相应的传感器是必不可少的。
转向系统是任何智能汽车必不可少的安全保障和操控系统之一，通过转向系统控制，可以实现智能汽车的直线行驶、转向行驶、停车进库等一系列控制操作。汽车电子化发展，使转向系统可以与汽车行驶姿态控制、车道保持、自动转向、主动避让等形成智能联动。这些智能汽车所具有的行驶特性，都取决于车载计算机系统能够随时了解汽车行驶状态，做到这一点，转向系统的扭矩传感器和角度传感器具有不可取代的重要作用。
为了测量转向轴的扭矩，转向轴弹性装置被设计成一个输入轴和一个输出轴通过中间的扭杆连接的结构，输入轴和输出轴之间有齿爪相扣，使扭杆可以在设计规定的偏角θTB之内扭转。由于转向轴弹性装置作用，转向输入转角θSW与转向输出转角θSS之间存在一个转角差，这个转角差就是扭杆偏转角θTB。即有：θSW＝θSS+θTB。转向扭矩Tm与扭杆偏转角θTB之间具有线性关系：Tm＝kTB·θTB，其中，kTB为扭杆刚度。
当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器开始工作，把输入轴与输出轴在扭杆作用下产生的相对位移变成电信号传送给ECU(汽车转向控制器)，ECU根据车速传感器和扭矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，从而完成实时助力转向控制。
现有的转向系统扭矩和角度传感器主要有两种：接触式传感器和非接触式传感器。接触式传感器采用碳膜电路和碳刷可变电位器原理，由于接触式传感器经过长期使用后容易出现碳膜磨损而导致传感器失效，引起汽车转向系统控制故障，目前已经很少使用。目前智能汽车转向系统主要采用非接触式传感器，其原理是采用通用的霍尔磁敏传感器和多极永磁铁圆环，通过非接触旋转机构，使霍尔传感器检测磁环旋转时产生的微量磁场变化，获得扭矩和角度的线性测量值。非接触式转向系统传感器采用了公开的标准霍尔磁敏传感器元器件和检测电路，全世界有很多厂家都在采用这些通用的霍尔传感器技术原理制造了很多种结构的汽车转向系统扭矩和角度传感器装置，但是，目前的汽车转向系统扭矩和角度传感器装置存在以下几个问题：①由于整体封装结构的限制，只能检测输入转角，在控制程序中就需要对弹性扭杆偏转角进行计算，由于是随机变化的，造成控制计算复杂化和容易引起转向系统控制不稳定。②角度传感器的检测范围只能达到最大±1080°角度，而汽车方向盘实际最大工作转角可能达到±1260°，无法满足所有汽车车型的智能驾驶需求。③现有传感器装置的输入端安装孔直径一般为24mm，输出端安装孔直径一般为25mm，无法满足商用汽车安装直径大等于26mm的需求。④现有转向传感器装置都采用整体封装结构，在转向系统生产和汽车售后无法进行拆卸维修或更换，传感器故障时需要更换整机，生产和使用成本很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，可以解决上述现有技术问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面，提供了汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，包括磁环总成、爪环总成、传导环总成、角度检测总成和线束总成；
磁环总成包括相连的第一环体和第二环体，第一环体安装于转向轴的输出轴上，第二环体套设于第一环体上，第二环体沿其周向均匀分布有多个N/S相间的磁极；
爪环总成的一端套设于第二环体的外侧，爪环总成与第二环体之间存在间隙，爪环总成的另一端安装于转向轴的输入轴上，爪环总成能够切割第二环体上的磁极产生的磁场；
传导环总成套设于爪环总成的外侧，传导环总成与爪环总成之间存在间隙，传导环总成与转向系统的外壳相连；
角度检测总成与传导环总成相连，角度检测总成与第一环体传动连接，角度检测总成包括对应设置的第一磁铁和第一霍尔转角传感器，第一环体能够带动第一磁铁旋转；
线束总成包括至少一个霍尔磁敏传感器，霍尔磁敏传感器与传导环总成相连，线束总成与角度检测总成电连接。
本发明的有益效果在于：在扭矩测量部分，当转动方向盘时，通过第二环体可以提供一个稳定的多极环形且均布的磁场，该磁场能够随着转向轴的旋转同步旋转，由于输出轴与输入轴之间由一个弹性扭杆连接，当转向轴受到扭矩作用时，会产生一个扭杆偏转角θTB，从而使得第二环体与爪环总成之间发生偏转，爪环总成感应出磁场将发生变化，这种磁场变化通过传导环总成传递给霍尔磁敏传感器，从而可以在霍尔磁敏传感器上获得霍尔电压反馈，该电压反馈与扭杆偏转角具有线性关联特性，进而可以根据霍尔电压变化量推算出偏转角和计算出扭杆承受的扭矩值。在角度测量部分，当转动方向盘时，第一环体可以随着输出轴一起转动，进而带动角度检测总成中的第一磁铁一起转动，由于第一磁铁转动引起磁场转动，第一霍尔转角传感器能够检测出磁场的转动并输出电压信号，随着第一磁铁的旋转，第一霍尔转角传感器的输出电压信号呈线性变化。本发明通过将角度检测总成安装于转向轴的输出端，可以直接检测转向输出转角θSS，进而可以直接获得转向输出角度的绝对测量值，简化了控制程序，提高了控制稳定性。同时本发明采用模块化分装结构，每个模块可以单独进行更换，在转向系统生产和汽车售后维修中，只需要维修更换有问题的模块，避免了转向系统整机更换，降低了生产和使用成本。
在一些实施方式中，爪环总成包括相连的第一管体和第二管体，第一管体内设有一对相互插接的爪环，爪环沿其周向均匀设有多个棘爪，棘爪的数目与N/S磁极的对数相同，任意相邻的两棘爪之间形成插口，第一管体套设于第二环体的外侧，第二管体安装于转向轴的输入轴上。由此，通过这对爪环可以切割第二环体上产生的磁场，并可以感应出相应的磁性。
在一些实施方式中，第二管体靠近第一管体所在位置的一端设有向外凸出设置的翻边。由此，此种设计，可以更加便于第一管体与第二管体之间的连接，提高二者之间的连接稳定性。
在一些实施方式中，传导环总成包括传导环本体，传导环本体的外部设有凸台，凸台上设有通孔和凹槽，线束总成与传导环总成之间通过通孔相连，传导环总成与角度检测总成之间通过凹槽相连。
在一些实施方式中，传导环本体内设有一对相对设置的金属环，金属环的截面为L型，通孔位于两金属环之间。由此，通过两金属环可以感应处于转动状态的爪环总成上产生的磁场并传递给霍尔磁敏传感器。
在一些实施方式中，角度检测总成还包括对应设置的第二磁铁和第二霍尔转角传感器，第一环体能够带动第二磁铁旋转，线束总成包括两个霍尔磁敏传感器。由此，通过第一霍尔转角传感器可以测量出转向轴的绝对转角值，通过第二霍尔转角传感器可以对转向轴每个360°转角进行细分测量，从而可以提高转角测量精度。
在一些实施方式中，第一环体的外部设有齿轮圈，角度检测总成上设有与齿轮圈相啮合的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与行星齿轮相连，第一磁铁与行星齿轮相连，第二磁铁与第二齿轮相连。由此，当转动方向盘时，磁环总成能够随着转向轴的转动而转动，由于磁环总成中的第一环体上设有齿轮圈，由此通过该齿轮圈，第一环体可以带动与其相啮合的第一齿轮和第二齿轮一起转动，转动的第一齿轮又可以带动与其相连的行星齿轮一起转动，转动的第二齿轮可以带动与其相连的第二磁铁一起转动，转动的行星齿轮可以带动与其相连的第一磁铁一起转动。
在一些实施方式中，行星齿轮的齿轮轴的端面设有用于安放第一磁铁的第一安装槽，第二齿轮的齿轮轴的端面设有用于安放第二磁铁的第二安装槽。由此，可以将第一磁铁安放于行星齿轮的齿轮轴上，将第二磁铁安放于第二齿轮的齿轮轴上，从而可以简化角度检测总成的整体结构。
在一些实施方式中，角度检测总成还包括支架、电路板和行星架，行星架设于支架和电路板之间，行星架上设有用于安放行星齿轮的带有内齿圈的第一安装孔，支架上设有用于安放第一齿轮的第二安装孔和用于安放第二齿轮的第三安装孔。由此，此种结构设计可以进一步简化角度检测总成的整体结构，更加便于第一齿轮、第二齿轮和行星齿轮的安放。
在一些实施方式中，线束总成还包括线束管、线束座和线束插接头，线束管位于线束座和线束插接头之间，线束座内设有插接件，霍尔磁敏传感器与插接件电连接。由此，此种设计，可以更加便于霍尔磁敏传感器的安装，同时通过线束管内的线束可以将霍尔传感信号传送给汽车转向控制器ECU。
附图说明
图1为本发明一实施方式的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器在使用状态下的结构示意图；
图2为本发明一实施方式的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器与转向轴之间的连接关系结构示意图；
图3为本发明一实施方式的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器的分解结构示意图；
图4为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的磁环总成的分解结构示意图；
图5为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的爪环总成的分解结构示意图；
图6为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的爪环总成的剖视图；
图7为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的传导环总成的分解的结构示意图；
图8为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的传导环总成的剖视图；
图9为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的角度检测总成的平面示意图；
图10为沿图9所示的角度检测总成中的A-A面的剖视图；
图11为沿图9所示的角度检测总成中的B-B面的剖视图；
图12为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的角度检测总成的分解结构示意图；
图13为图12所示角度检测总成中的第二齿轮的结构示意图；
图14为图12所示角度检测总成中的行星齿轮的结构示意图；
图15为图3所示汽车智能转向系统扭矩和角度传感器中的线束总成的分解结构示意图；
图16为本发明采集扭矩信号的原理图；
图17为本发明采集角度信号的原理图；
图18为本发明中的电路板的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1至图18示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器。如图所示，该汽车智能转向系统扭矩和角度传感器包括磁环总成1、爪环总成2、传导环总成3、角度检测总成4和线束总成5。
磁环总成1包括相连的第一环体11和第二环体12，第一环体11安装于转向轴6的输出轴上，第二环体12套设于第一环体11上，第二环体12沿其周向均匀分布有多个N/S相间的磁极。其中第一环体11的材质为塑料，第一环体11可以通过注塑形成，第二环体12可为永磁体，通过采用充磁的方法，在第二环体12的圆周上形成多个均匀分布的N/S相间的磁极。通过磁环总成1可以提供一个稳定而持久的多极环形磁场。
为了便于第一环体11与第二环体12的连接，第二环体12的内壁上设有多个均匀设置的卡槽121，第一环体11的外壁上设有多个与卡槽121对应设置的卡块112。
爪环总成2的一端套设于第二环体12的外侧，爪环总成2与第二环体12之间存在间隙，爪环总成2的另一端安装于转向轴6的输入轴62上，爪环总成2能够切割第二环体12上的磁极产生的磁场。
爪环总成2包括相连的第一管体21和第二管体22，第一管体21为塑料材质的注塑件，第二管体22为金属材质的薄壁圆管，第一管体21内设有一对相互插接的爪环211，爪环211的材质为金属，爪环211沿其周向均匀设有多个棘爪2111，棘爪2111的数目与N/S磁极的对数相同，任意相邻的两棘爪2111之间形成插口2112，其中一个爪环211上的棘爪2111能够插入另一个爪环211上的插口2112中，第一管体21套设于第二环体12的外侧，第二管体22安装于转向轴6的输入轴62上。由此，通过这对爪环211可以切割第二环体12上产生的磁场，并可以在两个爪环211上感应出相应的磁性。在使用过程中，可以采用焊接或铆压方式使第二管体22牢牢固定在转向轴6的输入轴62上，由此，爪环总成2可以随着输入轴62同步转动。
第二管体22靠近第一管体21所在位置的一端设有向外凸出设置的翻边221。由此，此种设计，可以更加便于第一管体21与第二管体22之间的连接，提高二者之间的连接稳定性。
传导环总成3套设于爪环总成2的外侧，传导环总成3与爪环总成2之间存在间隙，传导环总成3与转向系统的外壳7相连。具体地，传动环总成的位置可以由转向系统的外壳7进行限制，并同时可以通过卡簧8进行固定，由此，传导环总成3的轴向位置可以被卡簧8锁定。
传导环总成3包括传导环本体31，传导环本体31为塑料材质的注塑件，为了进一步防止传导环总成3在转向系统的外壳7的安装孔中转动，传导环本体31的外部设有凸台311，凸台311可为矩形。
角度检测总成4与传导环总成3相连，为了便于角度检测总成4与传导环总成3的连接，凸台311上可设有凹槽3112，角度检测总成4上设有与该凹槽3112相配合的凸块484。
角度检测总成4与第一环体11传动连接，角度检测总成4包括对应设置的第一磁铁41和第一霍尔转角传感器51，第一环体11能够带动第一磁铁41旋转。由此，通过第一磁铁41和第一霍尔转角传感器51可以测量转向轴6绝对角度值。
为了简化本发明的整体结构，第一环体11的外部设有齿轮圈111，角度检测总成4上设有与齿轮圈111相啮合的第一齿轮45，第一齿轮45与行星齿轮47相连，第一磁铁41与行星齿轮47相连，为了便于第一磁铁41的安装，行星齿轮47的齿轮轴的端面设有用于安放第一磁铁41的第一安装槽471。由此，当转动方向盘时，磁环总成1能够随着转向轴6的转动而转动，由于磁环总成1中的第一环体11上设有齿轮圈111，由此通过该齿轮圈111，第一环体11可以带动与其相啮合的第一齿轮45一起转动，转动的第一齿轮45又可以带动与其相连的行星齿轮47一起转动，转动的行星齿轮47可以带动与其相连的第一磁铁41一起转动。
线束总成5包括至少一个霍尔磁敏传感器，霍尔磁敏传感器与传导环总成3相连，传导环本体31的凸台311上可设有通孔3111，通孔3111贯穿传导环本体31，霍尔磁敏传感器可以伸入该通孔3111中。传导环本体31内设有一对相对设置的金属环32，金属环32的截面为L型，通孔3111位于两金属环32之间。由此，通过两金属环32可以感应处于转动状态的爪环总成2上产生的磁场并传递给霍尔磁敏传感器。
线束总成5与角度检测总成4电连接。
为了进一步提高本发明的测量精度，角度检测总成4还包括对应设置的第二磁铁43和第二霍尔转角传感器44以及与第二磁铁43相连的第二齿轮46，第一环体11能够带动第二磁铁43旋转，第二齿轮46与齿轮圈111相啮合。由此，通过第二磁铁43和第二霍尔转角传感器44可以对转向轴6每个360°转角内进行细分测量，有效提高了转角测量精度。
为了便于第二磁铁43的安装，第二齿轮46的齿轮轴的端面设有用于安放第二磁铁43的第二安装槽461。由此，当转动方向盘时，磁环总成1能够随着转向轴6的转动而转动，由于磁环总成1中的第一环体11上设有齿轮圈111，由此通过该齿轮圈111，第一环体11可以带动与其相啮合的第二齿轮46一起转动，转动的第二齿轮46可以带动与其相连的第二磁铁43一起转动，通过第一磁铁41和第二磁铁43的旋转可以产生旋转的磁场。
线束总成5可包括两个霍尔磁敏传感器，由此可以提高本发明对扭矩的测量精度。
角度检测总成4还包括支架48、电路板49和行星架410，行星架410设于支架48和电路板49之间，支架48和行星架410均为塑料材质的注塑件，支架48上设有插针导线483，可以通过注塑方式将插针导线483嵌入到支架48上，电路板49上设有与插针导线483对应设置的第一插针孔491。支架48、电路板49和行星架410上均设有定位孔，三者之间可通过塑料材质的铆钉进行连接，首先将铆钉插入支架48、电路板49和行星架410上的定位孔中，然后通过电热头焊接方式，使支架48、电路板49和行星架410之间焊接合成为一个整体。传导环本体31上设有预制孔312，角度检测总成4与传导环本体31之间可通过该预制孔312进行连接，并可采用电热头将角度检测总成4与传导环总成3之间焊合为一个整体。
第一霍尔转角传感器51和第二霍尔转角传感器44均安装于电路板49上，可以通过焊接方式将第一霍尔转角传感器51和第二霍尔转角传感器44固定于电路板49上。电路板49与线速总成电连接，由此霍尔转角传感器信号可以通过线束总成5传递给汽车转向控制器ECU。
行星架410上设有用于安放行星齿轮47的带有内齿圈的第一安装孔4101，支架48上设有用于安放第一齿轮45的第二安装孔481和用于安放第二齿轮46的第三安装孔482。由此，此种结构设计可以进一步简化角度检测总成4的整体结构，更加便于第一齿轮45、第二齿轮46和行星齿轮47的安放。
第一齿轮45、第二齿轮46和行星齿轮47均为塑料材质的注塑小齿轮，第一磁铁41和第二磁铁43均为永磁体铁圆片，对半充磁为N、S两极。可以采用环氧树脂胶将第一磁铁41黏贴在第一安装槽471内，将第二磁铁43黏贴在第二安装槽461内。
线束总成5还包括线束管52、线束座53和线束插接头54，线束管52、线束座53和线束插接头54均为塑料材质的注塑件，线束管52位于线束座53和线束插接头54之间，线束管52与线束座53之间通过第一锁扣55相连，线束管5与线束插接头54之间通过第二锁扣56相连，线束管52内设有线束，线束座53内设有插接件531，插接件531为金属材质，霍尔磁敏传感器与插接件531电连接，线束座53上还设有与角度检测总成4上的插针导线483对应设置的第二插针孔532，角度检测总成4与线束总成5之间可以通过第二插针孔532和插针导线483进行电连接。可以通过钎焊的方式将霍尔磁敏传感器的针脚与插接件531相连。由此，此种设计，可以更加便于霍尔磁敏传感器的安装，同时通过线束管52内的线束可以将霍尔传感信号传送给汽车转向控制器ECU。在使用过程中，可以通过紧固件将线束座53固定在转向系统的外壳7上。
本发明的扭矩测量原理如图16所示，图16(a)为第二环体12、两个爪环211、两个金属环32和霍尔磁敏传感器之间的相互位置关系示意图。当转动方向盘时，通过第二环体12可以提供一个稳定的多极环形且均布的磁场，该磁场能够随着转向轴6的旋转同步旋转，由于输出轴与输入轴62之间由一个弹性扭杆连接，当转向轴6受到扭矩作用时，会产生一个扭杆偏转角θTB，从而使得第二环体12与爪环总成2之间发生偏转，打破了两个爪环211和两个金属环32上的磁性平衡，爪环总成2感应出磁场将发生变化，这种磁场变化通过传导环总成3传递给霍尔磁敏传感器，从而可以在霍尔磁敏传感器上获得霍尔电压反馈，该电压反馈与扭杆偏转角具有线性关联特性，进而可以根据霍尔电压变化量推算出偏转角和计算出扭杆承受的扭矩值。
图16(b)是示波器显示的霍尔电压信号图，当转向轴6受到转向扭矩作用时，弹性扭杆产生偏转，在扭杆±5°偏转角内，磁场强度与偏转角θTB的变化呈现为线性变化，根据这个线性关系，就可以标定和换算出偏转角θTB。从而计算出转向扭矩Tm＝kTB·θTB。SS49型霍尔磁敏传感器的识别精度为0.05V，工作电压范围为0-2.5V。转向轴6操纵扭矩范围为0-10Nm，由此计算出本发明的扭矩测量精度为：
这一扭矩测量精度能够满足智能汽车方向盘操控力矩测量精度需求。
本发明的角度测量原理如图17所示，图17(a)和图17(b)为霍尔转角传感器的工作原理图，本发明中的第一霍尔转角传感器51和第二霍尔转角传感器44的型号均为MLX90316，当处于MLX90316霍尔转角传感器一侧的双极磁铁旋转时，霍尔转角传感器的输出电压呈线性变化，对旋转识别的灵敏度为±0.1。图17(c)为本发明中的霍尔转角传感器的转角信号原理图，在转向轴6旋转±1260°±3.5圈范围内，当使用第一霍尔转角传感器51进行绝对转角测量时，通过第一环体11上的齿轮圈111可以驱动第一齿轮45一起转动，转动的第一齿轮45可以驱动行星齿轮47一起转动，行星齿轮47可以驱动第一磁铁41一起转动，齿轮圈111的转角与转向输出轴转角θSS同步，齿轮圈111-第一齿轮45-行星齿轮47之间的齿轮传动比为：
式中：z1-2为齿轮圈111的齿数，z3-5为第一齿轮45的齿数，z3-6为行星架410上的第一安装孔4101的内齿圈的齿数，z3-3为行星齿轮47的齿数。
当z1-2为63，z3-5为20，z3-6为17，z3-3为16时，
当转向轴6旋转3.5圈1260°时，第一磁铁41的转角为：
可以通过霍尔转角传感器的精度换算出第一霍尔转角传感器51的转角测量精度为
±1260°内：
由于这个精度是不能满足智能汽车方向盘操控识别精度要求的，为了提高本发明的角度识别精度，本发明还设有第二霍尔转角传感器44，通过齿轮圈111驱动第二齿轮46转动，转动的第二齿轮46又可以带动第二磁铁43转动，齿轮圈111-第二齿轮46之间的齿轮传动比为：
式中，z1-2为齿圈的齿数，z3-2为第二齿轮46的齿数，
当z1-2为63，z3-2为20时，
当转向轴6转动时，转向轴6每转动一圈，第二磁铁43转动3.15圈，可以根据霍尔转角传感器的精度换算出第二霍尔转角传感器44的测量精度为±359.99°：
由此，通过第一霍尔转角传感器51和第一磁铁41可以测量转向轴6的绝对转角值，通过第二霍尔转角传感器44和第二磁铁43可以对转向轴6每个360°转角内进行细分测量，大大提高了转角测量精度。
本发明的角度检测范围扩展到±1260°，满足汽车最大可能的方向盘转角为±1260°需求，可以满足所有车辆的转向要求。本发明的输入端安装孔直径可以设计为27mm，输出端安装孔直径可以设计为27.4mm，同时可以满足轿车和卡车等所有车辆的需求。本发明的最大外径直径为56mm，相比于现有技术中的60mm的外径，结构尺寸更加紧凑。
在实际使用过程中，如果需要检测转向扭矩和角度，可以按照以下顺序在汽车转向系统上安装本发明：第一步，将传导环总成3与角度检测总成4压装在一起并且焊接牢固。第二步，将磁环总成1压装在转向轴6的输出轴上，使磁环总成1的端面与输出轴台阶面贴合，输出轴与磁环总成1相配合的表面预制有键槽，从而可以防止磁环总成1转动。第三步，将爪环总成2套装在转向轴6的输入轴62上，使爪环总成2与传导环总成3之间保持0.5mm的轴向间隙，然后将爪环总成2与转向轴6的输入轴62焊接牢固。第四步，将传导环总成3和角度检测总成4的组合件从磁环总成1输出端的一侧套装在爪环总成2的外部，使角度检测总成4上的第一齿轮45和第二齿轮46与磁环总成1上的齿轮圈111上的齿对齐装入。传导环总成3的位置由转向系统的外壳7限制和卡簧8固定。第五步，将线束总成5从转向系统外壳7的窗口处插入到传导环总成3上的通孔3111内，同时使得角度检测总成4上的插针导线483插入到线束总成5上的第二插针孔532内，将线束总成5固定于转向系统的外壳7上。转向轴6与外壳7之间通过轴承9进行连接。
为适应部分电动助力转向系统的需要，当仅需要检测转向扭矩而不检测转向角度时，可以省略上述安装方法中的第一步，不安装角度检测总成4。为适应汽车线控转向技术和自动驾驶技术的需要，当仅需要检测转向角度而不需要检测转向扭矩时，可以省略上述安装方法中的第三步，不安装爪环总成2。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，包括磁环总成(1)、爪环总成(2)、传导环总成(3)、角度检测总成(4)和线束总成(5)；
所述磁环总成(1)包括相连的第一环体(11)和第二环体(12)，所述第一环体(11)安装于转向轴(6)的输出轴上，所述第二环体(12)套设于所述第一环体(11)上，所述第二环体(12)沿其周向均匀分布有多个N/S相间的磁极；
所述爪环总成(2)的一端套设于所述第二环体(12)的外侧，所述爪环总成(2)与所述第二环体(12)之间存在间隙，所述爪环总成(2)的另一端安装于所述转向轴(6)的输入轴(62)上，所述爪环(211)能够切割所述第二环体(12)上的磁极产生的磁场；
所述传导环总成(3)套设于所述爪环总成(2)的外侧，所述传导环总成(3)与所述爪环总成(2)之间存在间隙，所述传导环总成(3)与所述转向系统的外壳(7)相连；
所述角度检测总成(4)与所述传导环总成(3)相连，所述角度检测总成(4)与所述第一环体(11)传动连接，所述角度检测总成(4)包括对应设置的第一磁铁(41)和第一霍尔转角传感器(51)，所述第一环体(11)能够带动所述第一磁铁(41)旋转；
所述线束总成(5)包括至少一个霍尔磁敏传感器，所述霍尔磁敏传感器与所述传导环总成(3)相连，所述线束总成(5)与所述角度检测总成(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述爪环总成(2)包括相连的第一管体(21)和第二管体(22)，所述第一管体(21)内设有一对相互插接的爪环(211)，所述爪环(211)沿其周向均匀设有多个棘爪(2111)，所述棘爪(2111)的数目与所述N/S磁极的对数相同，任意相邻的两所述棘爪(2111)之间形成插口(2112)，所述第一管体(21)套设于所述第二环体(12)的外侧，所述第二管体(22)安装于所述转向轴(6)的输入轴(62)上。
3.根据权利要求2所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述第二管体(22)靠近所述第一管体(21)所在位置的一端设有向外凸出设置的翻边(221)。
4.根据权利要求1所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述传导环总成(3)包括传导环本体(31)，所述传导环本体(31)的外部设有凸台(311)，所述凸台(311)上设有通孔(3111)和凹槽(3112)，所述线束总成(5)与所述传导环总成(3)之间通过所述通孔(3111)相连，所述传导环总成(3)与所述角度检测总成(4)之间通过所述凹槽(3112)相连。
5.根据权利要求4所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述传导环本体(31)内设有一对相对设置的金属环(32)，所述金属环(32)的截面为L型，所述通孔(3111)位于两所述金属环(32)之间。
6.根据权利要求1所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述角度检测总成(4)还包括对应设置的第二磁铁(43)和第二霍尔转角传感器(44)，所述第一环体(11)能够带动所述第二磁铁(43)旋转，所述线束总成(5)包括两个霍尔磁敏传感器。
7.根据权利要求6所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述第一环体(11)的外部设有齿轮圈(111)，所述角度检测总成(4)上设有与所述齿轮圈(111)相啮合的第一齿轮(45)和第二齿轮(46)，所述第一齿轮(45)与行星齿轮(47)相连，所述第一磁铁(41)与所述行星齿轮(47)相连，所述第二磁铁(43)与所述第二齿轮(46)相连。
8.根据权利要求7所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述行星齿轮(47)的齿轮轴的端面设有用于安放所述第一磁铁(41)的第一安装槽(471)，所述第二齿轮(46)的齿轮轴的端面设有用于安放所述第二磁铁(43)的第二安装槽(461)。
9.根据权利要求6所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述角度检测总成(4)还包括支架(48)、电路板(49)和行星架(410)，所述行星架(410)设于所述支架(48)和所述电路板(49)之间，所述第一霍尔转角传感器(51)和所述第二霍尔转角传感器(44)均设置于所述电路板(49)上，所述行星架(410)上设有用于安放所述行星齿轮(47)的带有内齿圈的第一安装孔(4101)，所述支架(48)上设有用于安放所述第一齿轮(45)的第二安装孔(481)和用于安放所述第二齿轮(46)的第三安装孔(482)。
10.根据权利要求5所述的汽车智能转向系统扭矩和角度传感器，其特征在于，所述线束总成(5)还包括线束管(52)、线束座(53)和线束插接头(54)，所述线束管(52)位于所述线束座(53)和所述线束插接头(54)之间，所述线束座(53)内设有插接件(531)，所述霍尔磁敏传感器与所述插接件(531)电连接。
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