CN203606051U - 电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器，包括齿轴套、滤磁环、输出轴套、两个感应线圈、底座和外壳。将齿轴套、滤磁环和两个感应线圈封装为一体件，齿轴套被套于滤磁环内，滤磁环上设有两窗口圈，两个感应线圈分别套于滤磁环的两窗口圈上。一体件的一端通过滤磁环压铆在输出轴套上，另一端与外壳连接，输出轴套与底座连接，齿轴套和输出轴套可相对转动。在齿轴套内设有的齿轴套销子和在输出轴套内设有的输出轴套销子分别与转向管柱的输入轴和输出轴相配合连接，销子承受的力很小，不易磨损，从而保证了传感器中位电压不偏离。一体件使其结构简单，装配方便，降低了加工精度要求，也便于对扭矩传感器单独进行性能测试，检测精确度比较高。

Description

电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器

技术领域

本实用新型涉及车辆助力转向系统技术领域，更具体地说，涉及一种用于汽车电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器。

背景技术

扭矩传感器是汽车电动助力转向系统的重要组成部件之一。其安装在机械转向管柱的输入轴与输出轴之间，用以测量转向盘输入的扭矩，并将其转化为电信号传递给电控单元。扭矩传感器的种类有很多，主要有光电式、电位计式、金属电阻应变片式、电磁式扭矩传感器等。在这些公开扭矩传感器中，有的结构比较复杂，对加工工艺要求较高；有的易磨损，耐久性不强。如中国专利200420110889.0公开的一种机械接触式扭矩传感装置，其结构复杂，输入轴上的螺旋凹槽及滑套上的环状凹槽加工精度要求高。其次，由于钢球是在相应的滑轴中进行滑动，当该扭矩感应装置工作时间过久后，钢球与四槽之间会出现磨损的现象，这样，当输入轴与输出轴之间偏转相同角度时，扭矩传感器所感应信号的强弱不一致，这会影响到辅助电机提供辅助力的准确性，则需要重新设定信号处理模块或更换相应的部件，给使用带来不便。

电磁式扭矩传感器采用非接触式结构，因结构简单、不易磨损、寿命更长更可靠，在轻型车和轻型轿车中得到广泛应用。目前使用的电磁式扭矩传感器，将其齿轴套、滤磁环和感应线圈预先与转向管柱安装在一起以后，再进行测试和组装，这给扭矩传感器的装配及测试带来许多不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型用于汽车电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器，其便于装配且结构简单。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器，包括齿轴套、滤磁环、输出轴套、两个感应线圈、底座和外壳，其中，将齿轴套、滤磁环和两个感应线圈封装为一体件，齿轴套被套于滤磁环内，滤磁环上设有两窗口圈，两个感应线圈分别套于滤磁环的两窗口圈上；一体件的一端通过滤磁环压铆在输出轴套上，另一端与外壳连接，输出轴套与底座连接，齿轴套和输出轴套可相对转动，两个感应线圈通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。

较佳的是，在齿轴套内设有齿轴套销子，在输出轴套内设有输出轴套销子，齿轴套销子和输出轴套销子分别与转向管柱的输入轴和输出轴相配合连接。

较佳的是，两窗口圈的每圈中的窗口数量相等，每圈中的窗口沿圈周向均布在滤磁环上，两窗口圈之间有一个转角差，使两窗口圈的窗口周向错位。

较佳的是，每窗口圈的窗口数量与齿轴套的齿数相同。

较佳的是，两窗口圈的每圈中的每个窗口宽度相等，两窗口圈错开的距离等于窗口的宽度，并且齿轴套的齿宽度等于每个窗口的宽度。

与现有技术相比，本实用新型电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器，将齿轴套、滤磁环和两个感应线圈封装为一体件，使其结构简单，装配方便，降低了加工精度要求，而且该一体件作为模块化的结构，也便于对扭矩传感器单独进行性能测试，检测精确度比较高。另外，通过齿轴套和输出轴套上的销子分别与转向管柱的输入轴和输出轴相配合连接，在扭矩传感器使用过程中，销子承受的力很小，不易产生磨损，从而保证了传感器中位电压不偏离，是一种用于汽车助力转向系统的低成本高精度的扭矩传感器。

以下将结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，该实施例仅用于解释本实用新型。并不对本实用新型的保护范围构成限制。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的电磁式扭矩传感器的外型立体示意图；

图2是图1所示电磁式扭矩传感器的分解结构立体示意图；

图3是电磁式扭矩传感器一种工作状态结构示意图，图中两个感应线圈部分剖去；

图4是电磁式扭矩传感器另一种工作状态结构示意图，图中两个感应线圈部分剖去。

图中的附图标记：

1–外壳；2和3–两个感应线圈；4–齿轴套；5–滤磁环；6–输出轴套；7–底座；8–齿轴套销子；9–输出轴套销子。

具体实施方式

所述助力转向系统包括方向盘、扭矩传感器、电控单元及助力电动机。其基本工作原理是：当转动方向盘时，所述扭矩传感器将检测到的方向盘的转矩信号转化为电信号送至电控单元，电控单元再根据扭矩信号、车速信号等进行计算，得出助力电动机的转向和助力电流的大小，完成汽车的转向助力控制。

图1至图4示出根据本实用新型的优选实施例，图1示出电磁式扭矩传感器的外型，图2至图4示出其内部各元件的连接关系。

用于汽车的电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器，由齿轴套4、滤磁环5、输出轴套6、两个感应线圈2、3、底座7和外壳1组成，见图2。将齿轴套4、滤磁环5和两个感应线圈2、3封装为一体件，在一体件中，齿轴套4被套于滤磁环5内，滤磁环5上设有两窗口圈，两个感应线圈2、3分别套于滤磁环5的两窗口圈上，见图3和图4。两窗口圈的每圈中的窗口数量相等，且每圈中的窗口沿圈周向均布在滤磁环5上，两窗口圈之间有一个转角差，使两窗口圈的窗口周向错位。设定每窗口圈的窗口数量与齿轴套4的齿数相同，而且两窗口圈的每圈中的每个窗口宽度也相等，两窗口圈错开的距离等于窗口的宽度，并且齿轴套4的齿宽度等于每个窗口的宽度。由此使得当齿轴套4转动一个角度后，齿轴套4的键齿总能够与滤磁环5的上下窗口圈之一窗口完全重合并远离另一窗口圈之一窗口。

一体件的一端通过滤磁环5压铆在输出轴套6上，另一端与外壳1连接，输出轴套6与底座7连接，连接后的部件外型如图1所示。

齿轴套和输出轴套可相对转动，两个感应线圈通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。

本实用新型在齿轴套4内设有齿轴套销子8，在输出轴套6内设有输出轴套销子9，齿轴套4通过齿轴套销子8与汽车电动助力转向系统的输入轴相配合连接，输出轴套6通过输出轴套销子9与电动助力转向系统的输出轴相配合连接。本电磁式扭矩传感器在工作时，设于齿轴套4上的键齿与固定在输出轴套6上的滤磁环5之间具有几个相对的工作位置，当输入轴对于输出轴有相对转角时，即产生扭矩，就会引起齿轴套4上的键齿向滤磁环5某个窗口圈的窗口靠近并逐渐覆盖，同时逐渐远离另一窗口圈窗口。参见图3，此时键齿与滤磁环5下窗口完全重合；参见图4，齿轴套4转动一个角度后，键齿与滤磁环5上窗口完全重合。本电磁式扭矩传感器从图3的位置处旋转到图4的位置处时，就会引起齿轴套4上的键齿向滤磁环5一个窗口圈的窗口靠近并逐渐覆盖，同时逐渐远离另一窗口圈窗口，这种变化使导磁发生变化。从而使得两个感应线圈2、3的电感量产生相反的变化，感抗随之相应地产生相反的变化。电桥产生一个正向电压变化或反向电压变化。电桥的输出量值代表了角度及扭矩的变化大小及方向。由此获得扭矩的大小及方向的信号，将这个信号输至电动助力转向系统，由系统向电机施与不同的电流而转动，由此产生跟随助力，实施转向。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.电动助力转向系统中的电磁式扭矩传感器，包括齿轴套（4）、滤磁环（5）、输出轴套（6）、两个感应线圈（2、3）、底座（1）和外壳（7），其特征在于，将齿轴套（4）、滤磁环（5）和两个感应线圈（2、3）封装为一体件，齿轴套（4）被套于滤磁环内，滤磁环（5）上设有两窗口圈，两个感应线圈（2、3）分别套于滤磁环（5）的两窗口圈上；一体件的一端通过滤磁环（5）压铆在输出轴套（6）上，另一端与外壳（1）连接，输出轴套（6）与底座（7）连接，齿轴套（4）和输出轴套（6）可相对转动，两个感应线圈（2、3）通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。

2.根据权利要求1所述的电磁式扭矩传感器，其特征在于，在所述齿轴套（4）内设有齿轴套销子（8），在所述输出轴套（6）内设有输出轴套销子（9），齿轴套销子（8）和输出轴套销子（9）分别与转向管柱的输入轴和输出轴相配合连接。

3.根据权利要求2所述的电磁式扭矩传感器，其特征在于，所述两窗口圈的每圈中的窗口数量相等，每圈中的窗口沿圈周向均布在滤磁环（5）上，两窗口圈之间有一个转角差，使两窗口圈的窗口周向错位。

4.根据权利要求3所述的电磁式扭矩传感器，其特征在于，所述每窗口圈的窗口数量与齿轴套（4）的齿数相同。

5.根据权利要求4所述的电磁式扭矩传感器，其特征在于，所述两窗口圈的每圈中的每个窗口宽度相等，两窗口圈错开的距离等于窗口的宽度，并且齿轴套（4）的齿宽度等于每个窗口的宽度。

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