CN2903949Y - 用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器，这种用传感器包括一齿轴、一滤磁环、一轴杆、两线圈，齿轴与轴杆可转动配合相连，齿轴在与轴杆相邻的一端有一段导磁的键齿段，诸键齿均布于齿轴轴面；滤磁环一端固定在轴杆上，另一端套在齿轴的键齿段上，滤磁环在位于键齿段的部分开有两圈窗口圈，两窗口圈均由若干绕滤磁环均匀分布的窗口形成，两窗口圈之间有一个转角差使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与所述键齿数量相同，两电磁线圈分别套于滤磁环的两窗口圈上，两电磁线圈通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。本实用新型结构简单、造价低廉、检测灵敏度较高。

Description

用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器

技术领域

本实用新型涉及一种用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器。

背景技术

目前车辆电动助力转向***的扭矩传感器分为接触式和非接触式，非接触式由于不存在接触磨损是当前的主要发展方向。非接触式又分为电容式、电磁式、光电式、光纤式等等，在这些公开扭矩传感器中，有的结构复杂使用元件多，有的造价昂贵。如中国专利ZL02281010.2公开的一种测量汽车转向扭矩的传感器(图9所示)，它由输出轴、钢球、磁环、滑套、输入轴、扭杆、霍尔元件等组成。该专利由于元件较多，不仅会增加制造成本，而且检测灵敏度也会有所降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、造价低廉、检测灵敏度较高的用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器。

本实用新型提供的这种用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器，包括一齿轴、一滤磁环、一轴杆、两线圈，齿轴与轴杆可转动配合相连，齿轴在与轴杆相邻的一端有一段导磁的键齿段，诸键齿均布于齿轴轴面；滤磁环一端固定在轴杆上，另一端套在齿轴的键齿段上，滤磁环在位于键齿段的部分开有两圈窗口圈，两窗口圈均由若干绕滤磁环均匀分布的窗口形成，两窗口圈之间有一个转角差使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与所述键齿数量相同，两电磁线圈分别套于滤磁环的两窗口圈上，两电磁线圈通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。

工作过程：本实用新型的齿轴与车辆电动助力转向***的输入轴或输出轴连接，当齿轴与输入轴连接时，轴杆将作为输出轴，反之亦然。当输入轴对于输出轴有相对转角，即产生扭矩，就会引起齿轴上的键齿向滤磁环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。从而使得两线圈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***，由***向电机施与不同的电流而转动，由此产生跟随助力。

本实用新型由于组成元件少，不仅结构简单、安装容易、成本较低，而且检测精确度也很高。为电动助力转向***提供了一种低成本高精度的扭矩传感器。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中的齿轴主视图。

图3是图2的左视图。

图4是图1中轴杆的结构图。

图5是图1中滤磁环的结构图。

图6是图1沿A-A线的剖视图。

图7是本实用新型的一个组装部件图。

图8是本实用新型的电路图。

图9是现有技术ZL02281010.2的结构图。

具体实施方式

参见图1：反映了本实用新型的具体结构，从图中可以看出本实用新型具有一齿轴1、一滤磁环2、一轴杆3、两电磁线圈(4、5)。

参见图2和图3：反映了齿轴1的结构，齿轴1的一端是连接方11用于***轴杆3中，紧邻连接方11是键齿段6，从图可以看出齿轴1还有一中心孔12用于插接轴杆3。

参见图4：反映轴杆3的结构，它有一插口32，用于插接齿轴1，还有一芯杆31，用于***齿轴1的中心孔12。

参见图5：反映了滤磁环2的结构，从图中可以看出滤磁环2的一端有安装孔21，用于与轴杆3固接，另一端开有两圈窗口圈(A、B)，两窗口圈的窗口数量相同，但窗口圈A和窗口圈B之间有一个角位差，使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与键齿数量相等。

参见图6：反映了本实用新型所有零部件的安装位置关系。齿轴1的一端***轴杆3，轴杆3的芯杆***齿轴1中，使二者具有很好的同轴度，并能发生一定范围的相对转动。滤磁环2一端套在轴杆3上并通过安装孔21固定，另一端套在齿轴1的键齿段6上，使两圈窗口圈(A、B)位于键齿段6处。两电磁线圈(4、5)分别套在滤磁环2的两窗口圈(A、B)上。

参见图7，该图是尚未装电磁线圈的一个组装图，反映了键齿段6和滤磁环2的相互关系，每个键齿都只在两窗口圈中相邻的两窗口之间发生相对运动。图中我们用虚线将套在滤磁环2中的键齿段6表示出来，现在来看键齿61，它正处于一个调试好的初始安装位，它的上面是窗口圈A的一个窗口A1，下面是窗口圈B的一个窗口B1，当输入轴与输出轴有相对转动时，反映在本传感器上的就是滤磁环2与键齿段6的相对转动，如果滤磁环相对键齿段6逆时针(往下)转动，那么窗口A1逐渐覆盖键齿61，而窗口B1则逐渐远离键齿61，同理对于键齿段的其它键齿也和键齿61一样。这样窗口圈A的所有窗口都逐渐覆盖键齿段的各个键齿，而窗口圈B的所有窗口则逐渐远离所有的键齿，那么与窗口圈A对应的电磁线圈4的电感量增加，与窗口圈B0对应的电磁线圈5的电感量将减小。反之亦然。

参见图8：从本实用新型的电路图可以看出，本实用新型检测是通过一个电桥进行检测的。它由电阻R1、电阻R2和电磁线圈4、电磁线圈5组成，电阻R1的阻抗为Z_A，电阻R2的阻抗为Z_B，A线圈感抗为Z‘_A，B线圈感抗为Z’_B。则电桥平衡时即电桥的输出＝0时的条件如下式：

Z‘_A×Z_B＝Z_A×Z’_B即

$\frac{{Z^{\′}}_A}{Z_A+{Z^{\′}}_A}-\frac{{Z^{\′}}_B}{Z_B+{Z^{\′}}_B}=0$

左臂的分压是 右臂的分压是

当输入轴相对输出轴向右旋转时，反映在图1-图3的就是滤磁环2相对键齿段的逆时针(往下)转动，与窗口圈A对应的电磁线圈4的电感量增加，与窗口圈B对应的电磁线圈5的电感量将减小，此时电桥将产生一个左正右负的压差即

$\frac{{Z^{\′}}_A}{Z_A+{Z^{\′}}_A}-\frac{{Z^{\′}}_B}{Z_B+{Z^{\′}}_B}>0$

同理当输入轴相对输出轴向左旋转时，反映在图1-图3的就是滤磁环2相对键齿段的顺时针(往上)转动，与窗口圈A对应的电磁线圈4的电感量减小，与窗口圈B对应的电磁线圈5的电感量将增加，此时电桥将产生一个左正右负的压差。即

$\frac{{Z^{\&prime;}}_A}{Z_A+{Z^{\&prime;}}_A}-\frac{{Z^{\&prime;}}_B}{Z_B+{Z^{\&prime;}}_B}<0$

由此可见压差的正负即表示旋转的方向。压差的绝对值就代表了旋转角度的大小。旋转角度越大，Z’_A、Z’_B的变化就越大，那么 $|\frac{{Z^{\&prime;}}_A}{Z_A+{Z^{\&prime;}}_A}-\frac{{Z^{\&prime;}}_B}{Z_B+{Z^{\&prime;}}_B}|$ 越大，即压差越大。

因此本实用新型的检测灵敏度较高，而结构却较简单。

Claims (1)

1、一种用于汽车电动助力转向***电磁式扭矩传感器，其特征在于：包括一齿轴(1)、一滤磁环(2)、一轴杆(3)、两电磁线圈(4、5)，齿轴(1)与轴杆(3)可转动配合相连，齿轴(1)在与轴杆(3)相邻的一端有一段导磁的键齿段(6)，诸键齿均布于齿轴(1)轴面；滤磁环(2)一端固定在轴杆(3)上，另一端套在齿轴(1)的键齿段(6)上，滤磁环(2)在位于键齿段(6)的部分开有两圈窗口圈(A、B)，两窗口圈(A、B)均由若干绕滤磁环(2)均匀分布的窗口形成，两窗口圈(A、B)之间有一个转角差使它们的窗口周向错位，每窗口圈的窗口数量与所述键齿数量相同，两电磁线圈(4、5)分别套于滤磁环的两窗口圈(A、B)上，两电磁线圈(4、5)通以交流电并连于检测电桥，作为检测电桥的桥臂。

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