專利名稱：汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車電動助力轉向裝置，尤其涉及汽車電動助力轉向裝置中的可感知與方向盤連接的轉向軸轉動的扭矩傳感器。
背景技術：
為了提高汽車駕駛的舒適性，在現有中高檔汽車上與方向盤相連接的轉向軸上一般都設有電動助力轉向系統。電動助力轉向系統是采用控制模塊，對兩段式轉向軸上所設的扭矩傳感器和感應汽車速度的傳感器所發出的信號進行分析處理，從而進一步對加裝在轉向軸上的伺服電機進行控制，使伺服電機實現正轉或反轉，以對轉向軸提供合適大小的輔助扭力，提高駕駛安全性和舒適性。要想使伺服電機能及時、準確地提供輔助扭力，其中最重要的一點就是轉動軸位置傳感器所發出的信號必須真實地反映轉動軸的轉動方向和轉動角度。
中國專利200420110889.0中公開了一種電動助力轉向軸總成，在該轉向軸上設有一機械接觸式扭矩傳感裝置，其設置在兩段式的轉向軸的端部聯接處，所述轉向軸的是由端部聯接在一起的輸入軸和輸出軸構成，輸入軸的上端部與方向盤固定連接。該扭矩傳感裝置的結構包括套接在輸入軸上的滑套、設于滑套與輸入軸之間的幾個鋼球、設于滑套外側并與滑套相聯接的扭矩傳感器。所述鋼球與輸入軸端部外周面上所設的螺旋凹槽相配合，并且與設于滑套中的環狀凹槽相配合，在輸出軸的聯接端固連有一圓筒狀的套筒，該套筒的端部開有與所述鋼球數目相一致的開口，輸出軸與輸入軸相聯接時，鋼球位于所述的開口內。當與方向盤直接固連的輸入軸在方向盤的帶動下發生轉動時，由于輸出軸與輸入軸之間設有扭力桿，輸入軸與輸出軸之間具有一個相對的轉動角度，而輸出軸相對不動，這樣，輸入軸在周向轉里時，螺旋凹槽會促使鋼球軸向滑動，鋼球軸向滑動時會進一步促使滑套進行軸向滑動，進而會使扭矩傳感器上的力臂發生轉動，使扭矩傳感器輸出信號，促使助動電機實時而動，為汽車的轉向提供助力。
這種扭矩傳感器具有一定的缺陷，首先，結構復雜，輸入軸上的螺旋凹槽及滑套上的環狀凹槽加工精度要求高。具次，由于鋼球是在相應的滑軸中進行滑動，當本扭矩感應裝置工作時間過久后鋼球與凹槽之間會出現磨損的現象，這樣輸入軸與輸出軸之間偏轉相同的角度時，扭矩傳感器所感應信號的強弱不一致，這會影響到輔助電機提供輔助力的準確性，需要重新設定信號處理模塊或更換相應的部件。
發明內容
為克服現有用于汽車上的助力轉向感應裝置所具有的上述缺陷，本實用新型需要解決的技術問題是提供一種新型結構的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，其具有結構簡單、加工方便的優點，且在使用過程中.所輸出的感應信號一致好。
為解決所述技術問題，本實用新型的技術方案一種汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，設置在兩段式轉向軸之間端部的聯接處，所述的兩段式轉向軸包括輸入軸和輸出軸，輸入軸與輸出軸的軸向上設有連接兩者的扭力桿，其特征在于，所述扭矩傳感器包括固連在輸入軸上的、由非磁敏材料制成的濾磁環，在濾磁環的外側并列間隙地套接有至少兩個感應線圈，在濾磁環上對應于每個感應線圈的位置處設有一組周向設置的通透的窗口，每組窗口之間在濾池環上的周向位置相互錯開，所述輸出軸的端部間隙地插在濾磁環內，在輸出軸的插接端的外周面上設有若干軸向設置的凸體。本扭矩傳感器裝配在汽車上后，輸出軸的上端與方向盤固定連接。輸入軸的下端與汽車上的轉向系統相聯接。所述的濾磁環一般由銅、鋁等非磁敏材料制成的，而轉向軸則由鐵等導磁材料制成的。上述的感應線圈上通有直流電，并且感應線圈上設有導線與電動助力轉向裝置中的信號處理模塊電連接。當輸出軸在方向盤的帶動下與輸入軸發生相對轉動時.輸出軸上所設的凸體也與濾磁環發生相對轉動，這樣濾磁環上所設通透的窗口就會與凸體之間發生變化，所述不同的感應線圈之間的磁場會產生變化，該磁場的變化可以電流的形式產生一個電信號，該電信號通過導線被傳導到信號處理模塊上，從而為電動助力轉向裝置中的伺服電機的轉動控制提供準確的信號源，處理模塊通過預先設定的方式對所述的電信號進行處理，并使所述伺服電機為轉向軸的轉動提供實時的輔助動力。
作為優選，所述感應線圈為兩個，所述的窗口為兩組，且每組中窗口的數目相等，每組窗口周向均布在濾磁環上。感應線圈為兩個，加之兩組窗口中的數目一致，結構簡單，且兩個感應線圈之間所產生的電信號足夠的強。
作為優選，所述輸出軸上所設的凸體的數目與所述每組窗口中窗口的數目相等，且該凸體周向均布在輸出軸的外周而上。凸體與窗口的數目相等，便于對控制模塊的處理方式進行預先設定，使控制模塊上輸出的信號準確一致。
作為優選，所述每個窗口寬度相等，兩組窗口錯開的距離等于窗口的寬度，且所述凸體的寬度等于每個窗口的寬度。對于窗口與凸體的寬度要求，使得凸體在與窗口之間發生相對轉動時，凸體能夠從完全被遮蓋住到完全與窗口重合的轉變。
作為優選，所述的輸出軸與輸入軸的端部之間設行凸頭凹孔結構，所述的凸頭間隙地插接在所述凹孔中，所述扭力桿分別穿過所述的凸頭和凹孔。凸頭設置在輸入軸或輸出軸的端部，其與輸入軸或輸出軸連為一體.當輸出軸在方向盤的作用下發生轉動時，剛開始凸頭會在所述的凹孔內發生相對轉動，當完全轉動到位后，輸出軸上的扭矩會通過凸頭凹孔結構而傳輸到輸入軸上。
作為優選，所述的凸頭設于輸出軸的端部，所述凹孔設于輸入軸的端部。凸頭一體成型在輸出軸的端部，凹孔成型在輸入軸的端，所述的扭力桿分別穿過凹孔和凸頭。
作為優選，所述輸入軸端部的外周而周向設有環狀凹槽、軸向上設有若干條狀凹槽，所述濾磁環上設有與這些凹槽相配合的壓坑。濾磁環在與輸入軸相連接時，通過沖壓加工的方式在濾磁環上形成若干壓坑，該壓坑頂壓在所述的凹槽內，從而使濾磁環與輸入軸的端部之間保持良好的周向和軸向固定。
因此，本實用新型的有益效果
1、由于本汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器之間采取的是非接觸式結構，其內各相關的可動作部件之間沒有磨損，產品的使用壽命長，相比于接觸式扭矩傳感器具有更小的延時和滯后性，受軸的偏轉和軸向偏移的影響更小。
2、由于本扭矩傳感器中各相關可動作部件之間沒有磨損，因此便于產生較穩定的電信號，所輸出的電信號不會隨著產品的使用時間的推離而發生改變，便于對信號處理模塊進行預先的設定。
3、由于采用感應線圈磁通的變化產生電信號，各零部件便于加工，安裝方便、快捷。
4、本扭矩傳感器結構簡單，制造成本低于現行的扭桿電位計式扭矩傳感器。
圖1是本扭矩傳感器的結構示意圖；圖2是本扭矩傳感器裝配在轉向軸上時一種工作狀態的剖視結構圖圖3是本扭矩傳感器裝配在轉向軸上時另一種工作狀態的剖視結構圖具體實施方式
見圖1，本汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器設置在轉向軸上，轉向軸由輸出軸1和輸入軸6構成。在輸出軸1與輸入軸6之間設有扭力桿3，該扭力桿3的兩端分別固連在輸出軸1和輸入軸6上，扭力桿3沿轉向軸的軸向位置設置。在扭力桿3的一端設有扭力孔11，輸出軸1上設有輸出軸孔13，該扭力桿3穿入到輸出軸1中后，所述的扭力孔11可與輸出軸孔13重合，在兩者的重合處可以設有一個固定銷分別穿過輸出軸孔13和扭力孔11，從而使扭力桿3與輸出軸1之間實現固連。在輸出軸1的端部還設有一個與其連為一體的凸頭12，該凸頭12插接在輸入軸6端部所設的凹孔10中，且凸頭12與凹孔10之間為間隙配合。上述的扭力桿3分別穿過凹孔10和凸頭12。
在輸入軸6的端部帶固連有一個圓筒狀的濾磁環7，該濾磁環7一般由銅、鋁等非磁敏材料制成的。相應地，在輸出軸1的端部的外周面上沿其軸向設有若干凸體2，該凸體2與輸出軸1連為一體，并且所述凸體2間隙地插接在圓筒狀的濾磁環7中。所述濾磁環7的外周間隙地并列套接有上感應線圈4和下感應線圈5，在濾磁環7上對于應于上、下感應線圈的位置處分別設有通透的兩組上窗口9和下窗口8。上、下窗口的數目與前述凸體2的數目一致，其沿濾磁環7的周向上均布，并且每個上窗口9在濾磁環7上的周向位置均與每個下窗口8在濾磁環7上的周向位置均相互錯開.也即是說，每個上窗口9與每個下窗口8在濾磁環7周向上具有一定的間隔。該間隔在濾磁環7周向上的尺寸優選等于所述凸體2的寬度，這樣，在本扭矩傳感器工作過程中，濾磁環7可完全遮擋住凸體2。對于上、下窗口的寬度，兩者寬度應相等，并且可等于或略大于凸體2的寬度。所述的上窗口9設置在濾磁環7的開口端，其是由在濾磁環7上所設的若干缺口而形成的。
為了實現濾磁環7與輸入軸6之間的固定連接，在輸入軸6的端部的外周面上設有一環狀凹槽和至少一條軸向設置的條狀凹槽，濾磁環7套接在輸入軸6的端部時，可通過沖壓的方式在所述凹槽的位置處形成若干壓坑14，這樣可實現濾磁環7與輸入軸6端部之間實現周向和軸向上的固定。
上述的輸出軸1的外端部與方向盤固定連接，而輸入軸6的外端部與汽車上的轉向系統相聯接，所述的上、下感應線圈固定在汽車上。本扭矩傳感器在工作時，設于輸出軸1端部上的凸體2與設于輸入軸6端部上的濾磁環7中的上、下窗口之間具有幾個相對的工作位置。見圖2，此時所述的凸體2與所述上窗口9完全重合。見圖3，輸出軸1轉動一個角度后，凸體2與下窗口8完全重合。本扭矩傳感器從圖2的位置處旋轉到圖3的位置處時，上、下感應線圈中的磁通量會發生改變，相應地，上、下感應線圈之間會產生一個感應電動勢，從而上、下感應線圈會以電流的形式向信號處理模塊輸送一個電信號。當然，在實際的工作過程中，所述凸體2與上、下窗口之間并不限于圖2、圖3中所示的相對位置，該凸體2可以處于上、下窗口之間的位置處，即凸體2完全不與上、下窗口重合，也可以只與上窗口9或下窗口8部分重合。凸體2與上、下窗口之間的極限相對位置還會與扭力桿3的極限扭力或凸頭12與凹孔10之間的間隙有關，一旦扭力桿3的極限扭力和凸頭12與凹孔10之間的間隙，以及上、下感應線圈的大小被確定后，可以對所述的信號處理模塊進行設定，以確定信號處理模塊處理信號的方式和處理參數，便于確定對輔助電機輸出合適大小和方向的直流電流。
權利要求1.一種汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，設置在兩段式轉向軸之間端部的聯接處，所述的兩段式轉向軸包括輸入軸和輸出軸，輸入軸與輸出軸的軸向上設有連接兩者的扭力桿，其特征在于，所述扭矩傳感器包括固連在輸入軸(6)上的、由非磁敏材料制成的濾磁環(7)，在濾磁環(7)的外側并列間隙地套接有至少兩個感應線圈，在濾磁環(7)上對應于每個感應線圈的位置處設有一組周向設置的通透的窗口，每組窗口之間在濾池環(7)上的周向位置相互錯開，所述輸出軸(1)的端部間隙地插在濾磁環(7)內，在輸出軸(1)的插接端的外周面上設有若干軸向設置的凸體(2)。
2.根據權利要求1所述的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，其特征在于，所述感應線圈為兩個，所述的窗口為兩組，且每組中窗口的數目相等，每組中窗口周向均布在濾磁環(7)上。
3.根據權利要求2所述的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，其特征在于，所述輸出軸(1)上所設的凸體(2)的數目與所述每組窗口中窗口的數目相等，且該凸體(2)周向均布在輸出軸(1)的外周面上
4.根據權利要求3所述的的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器.其特征在于，所述每個窗口寬度相等，兩組窗口錯開的距離等于窗口的寬度，且所述凸體(2)的寬度等于每個窗口的寬度。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，其特征在于，所述的輸出軸(1)與輸入軸(6)的端部之間設有凸頭凹孔結構，所述的凸頭(12)間隙地插接在所述凹孔(10)中，所述扭力桿(3)分別穿過所述的凸頭(12)和凹孔(10)。
6.根據權利要求5所述的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，其特征在于，所述的凸頭(12)設于輸出軸(1)的端部，所述凹孔(10)設于輸入軸(6)的端部。
7.根據權利要求1或2或3或4所述的汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器，其特征在于，所述輸入軸(6)的端的外周面周向設有環狀凹槽軸向上設有若干條狀凹槽，所述濾磁環(7)上設有與這些凹槽相配合的壓坑(14)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于汽車電動助力轉向裝置中的扭矩傳感器。其解決了現有機械接觸式扭矩傳感器結構復雜、加工精度要求高、使用壽命短、長時間使用后輸出信號不一致的缺陷。其設置在兩段式轉向軸之間端部的聯接處，所述的兩段式轉向軸包括輸出軸和輸入軸，輸出軸與輸入軸的軸向上設有連接兩者的扭力桿，所述扭矩傳感器包括固連在輸出軸上的、由非磁敏材料制成的濾磁環，在濾磁環的外側并列間隙地套接有至少兩個感應線圈，在濾磁環上對應于每個感應線圈的位置處設有一組周向設置的通透的窗口，每組窗口之間在濾池環上的周向位置相互錯開，所述輸入軸的端部間隙地插在濾磁環內，在輸入軸的插接端的外周面上設有若干軸向設置的凸體。
文檔編號B62D6/10GK2934010SQ200620106799
公開日2007年8月15日 申請日期2006年8月17日 優先權日2006年8月17日
發明者馬寅初, 胡建輝 申請人:浙江福林國潤汽車零部件有限公司