[发明专利]一种新型的电动助力转向系统扭矩传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车电动助力转向系统的扭矩传感器，进一步说，是一种非接触式扭矩传感器结构。

背景技术

汽车转向系统是汽车的一个重要底盘部件，牵涉到汽车的行驶性能。转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全，减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全，减轻驾驶员劳动强度有着重要作用。

电动助力转向系统是一种由电机提供助力能源的动力转向系统：当驾驶员转动方向盘时，扭矩传感器开始工作，把输入轴和输出轴在扭杆作用下产生的相对转动位移变成电信号传给ECU（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有大小，从而完成实时助力转向控制。因此它可以很容易地实现在车速不同时由电动机提供不同的助力效果，保证汽车在低速行驶时轻便灵活，高速行驶时稳定可靠。

目前国内电动助力转向系统（Electronic Power Steering简称EPS）的发展迅速，早5年研发制造企业由几家发展到十几家甚至上百家。由于国内汽车整体水平的提高，对EPS提出更重要的性能指标及可靠性要求。由于对EPS安全及技术的要求很高，那么EPS里的两大重要部件（传感器和ECU）提出了更高的要求，由于ECU是根据扭矩信号来控制助力大小，那么处在信号源前端的传感器要求就更高了。

EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、助力电机及减速机构、ECU控制单元组成。一般EPS助力的大小只与车速相关，即常说的车速感应型。国外上世纪九十年代的EPS产品中，特别是日本的生产厂家多以接触式传感器为主，国内早期甚至是现在大部分生产厂家都还是采用的接触式的传感器，只有极少数的国内生产厂家采用磁电式的传感器，而在本世纪初期国内外的EPS传感器发展呈现了百花争鸣的状态，有磁电式，光电式，磁阻式，霍尔式等，且就磁电式原理就繁衍出两三种结构。因此，发展先进的EPS传感器对EPS产业的发展有着深远的影响。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种新型的电动助力转向系统扭矩传感器，这种扭矩传感器结构体积小，结构简单。在生产过程中，方便传感器调零，因而使用简单，降低了制造成本。方便整车布置，减小了安装空间，成本低廉。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种新型的电动助力转向系统扭矩传感器，包括：壳体、减速机构、输出轴、扭杆、输入轴以及传感部件，其中，壳体包括上壳体以及下壳体两部分，减速机构安装在传感器的末端，并连接输出轴，输出轴前端连接输入轴，输入轴下部通过轴承安装在上壳体上，而下壳体则通过轴承支撑输出轴下部；所述输出轴中空，输入轴后部中空，两者中间部分通过扭杆连接，同时，输入轴后部还开有柱型槽，柱型槽内径以能将输出轴插入为准，使得输出轴和输入轴在组装完成后，可在其连接处部分重合。

而传感器的传感部件则安装在输入轴和输出轴的重合部分，并封闭在上壳体内，包括磁极、感应环、霍尔元件以及传感器。所述磁极嵌入输入轴的末端，为磁力线均匀分布的磁极，输出轴的上部与输入轴末端重合部分，配合安装有感应环保持架，保持架中嵌入了软磁铁材料的感应环，感应环带边缘开有齿结构；在感应环外圈配合有磁线传递环，磁线传递环通过注塑工艺镶嵌在传递环支撑架内，传递环支撑架和传感器插座通过模具做成一体，且磁线传递环伸出有两个支耳，两个支耳之间插入有霍尔器件，用于把磁力线从传感器内部磁极处引出到传感器插座处。

整个传感部分利用霍尔元件检测输入轴和输出轴的重合部分的磁场及其变化，在霍尔元件后部连接传感器插头，并通过传感器插座将扭矩信号输出到外部处理装置上。

在本发明中，由于磁极是N/S两极交错布置，因此，所述感应环应包括上下两个，且上下两个感应环的齿结构的齿形应错开，同时，磁线传递环也是左右两个，这样形成两个磁力线闭环回路，由于电动助力转向扭杆左右转动角度为±4°，所以在转动±4°内，两个磁力线回路一个单调增加，一个单调减少，用以在数据收集过程中减少误差。

在本发明中，霍尔元件为可编程霍尔元件，同时，其下部还连接有一控制电路板，从而在感应出输入扭矩大小后，将两条磁力线回路经过电路处理，输出传感器特性的主路电压和辅路电压，且两路特性的单调性相反。

本发明的有益效果在于：

1．本发明使得传感器各零件镶嵌在EPS减速器壳体内各零件上，使得传感器各零件化整为零，这样减少了传感器本身壳体及相关传感部件的支撑结构件。使得成本降低，体积变小，仓储零件减少等优点；