專利名稱：用于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁式扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁式扭矩傳感器。
背景技術(shù)：
目前車(chē)輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的扭矩傳感器分為接觸式和非接觸式，非接觸式由于不存在接觸磨損是當(dāng)前的主要發(fā)展方向。非接觸式又分為電容式、電磁式、光電式、光纖式等等，在這些公開(kāi)扭矩傳感器中，有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜使用元件多，有的造價(jià)昂貴。如中國(guó)專利ZL02281010.2公開(kāi)的一種測(cè)量汽車(chē)轉(zhuǎn)向扭矩的傳感器(圖9所示)，它由輸出軸、鋼球、磁環(huán)、滑套、輸入軸、扭桿、霍爾元件等組成。該專利由于元件較多，不僅會(huì)增加制造成本，而且檢測(cè)靈敏度也會(huì)有所降低。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、檢測(cè)靈敏度較高的用于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁式扭矩傳感器。
本實(shí)用新型提供的這種用于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁式扭矩傳感器，包括一齒軸、一濾磁環(huán)、一軸桿、兩線圈，齒軸與軸桿可轉(zhuǎn)動(dòng)配合相連，齒軸在與軸桿相鄰的一端有一段導(dǎo)磁的鍵齒段，諸鍵齒均布于齒軸軸面；濾磁環(huán)一端固定在軸桿上，另一端套在齒軸的鍵齒段上，濾磁環(huán)在位于鍵齒段的部分開(kāi)有兩圈窗口圈，兩窗口圈均由若干繞濾磁環(huán)均勻分布的窗口形成，兩窗口圈之間有一個(gè)轉(zhuǎn)角差使它們的窗口周向錯(cuò)位，每窗口圈的窗口數(shù)量與所述鍵齒數(shù)量相同，兩電磁線圈分別套于濾磁環(huán)的兩窗口圈上，兩電磁線圈通以交流電并連于檢測(cè)電橋，作為檢測(cè)電橋的橋臂。
工作過(guò)程本實(shí)用新型的齒軸與車(chē)輛電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入軸或輸出軸連接，當(dāng)齒軸與輸入軸連接時(shí)，軸桿將作為輸出軸，反之亦然。當(dāng)輸入軸對(duì)于輸出軸有相對(duì)轉(zhuǎn)角，即產(chǎn)生扭矩，就會(huì)引起齒軸上的鍵齒向?yàn)V磁環(huán)一個(gè)窗口圈的窗口靠近并逐漸覆蓋，同時(shí)逐漸遠(yuǎn)離另一窗口圈窗口，這種變化使導(dǎo)磁發(fā)生變化。從而使得兩線圈的電感量產(chǎn)生相反的變化，感抗隨之相應(yīng)地產(chǎn)生相反的變化。電橋產(chǎn)生一個(gè)正向電壓變化或反向電壓變化。電橋的輸出量值代表了角度及扭矩的變化大小及方向。由此獲得扭矩的大小及方向的信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)輸至電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由系統(tǒng)向電機(jī)施與不同的電流而轉(zhuǎn)動(dòng)，由此產(chǎn)生跟隨助力。
本實(shí)用新型由于組成元件少，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、成本較低，而且檢測(cè)精確度也很高。為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供了一種低成本高精度的扭矩傳感器。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中的齒軸主視圖。
圖3是圖2的左視圖。
圖4是圖1中軸桿的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是圖1中濾磁環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是圖1沿A-A線的剖視圖。
圖7是本實(shí)用新型的一個(gè)組裝部件圖。
圖8是本實(shí)用新型的電路圖。
圖9是現(xiàn)有技術(shù)ZL02281010.2的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1反映了本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出本實(shí)用新型具有一齒軸1、一濾磁環(huán)2、一軸桿3、兩電磁線圈(4、5)。
參見(jiàn)圖2和圖3反映了齒軸1的結(jié)構(gòu)，齒軸1的一端是連接方11用于插入軸桿3中，緊鄰連接方11是鍵齒段6，從圖可以看出齒軸1還有一中心孔12用于插接軸桿3。
參見(jiàn)圖4反映軸桿3的結(jié)構(gòu)，它有一插口32，用于插接齒軸1，還有一芯桿31，用于插入齒軸1的中心孔12。
參見(jiàn)圖5反映了濾磁環(huán)2的結(jié)構(gòu)，從圖中可以看出濾磁環(huán)2的一端有安裝孔21，用于與軸桿3固接，另一端開(kāi)有兩圈窗口圈(A、B)，兩窗口圈的窗口數(shù)量相同，但窗口圈A和窗口圈B之間有一個(gè)角位差，使它們的窗口周向錯(cuò)位，每窗口圈的窗口數(shù)量與鍵齒數(shù)量相等。
參見(jiàn)圖6反映了本實(shí)用新型所有零部件的安裝位置關(guān)系。齒軸1的一端插入軸桿3，軸桿3的芯桿插入齒軸1中，使二者具有很好的同軸度，并能發(fā)生一定范圍的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。濾磁環(huán)2一端套在軸桿3上并通過(guò)安裝孔21固定，另一端套在齒軸1的鍵齒段6上，使兩圈窗口圈(A、B)位于鍵齒段6處。兩電磁線圈(4、5)分別套在濾磁環(huán)2的兩窗口圈(A、B)上。
參見(jiàn)圖7，該圖是尚未裝電磁線圈的一個(gè)組裝圖，反映了鍵齒段6和濾磁環(huán)2的相互關(guān)系，每個(gè)鍵齒都只在兩窗口圈中相鄰的兩窗口之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖中我們用虛線將套在濾磁環(huán)2中的鍵齒段6表示出來(lái)，現(xiàn)在來(lái)看鍵齒61，它正處于一個(gè)調(diào)試好的初始安裝位，它的上面是窗口圈A的一個(gè)窗口A1，下面是窗口圈B的一個(gè)窗口B1，當(dāng)輸入軸與輸出軸有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反映在本傳感器上的就是濾磁環(huán)2與鍵齒段6的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，如果濾磁環(huán)相對(duì)鍵齒段6逆時(shí)針(往下)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么窗口A1逐漸覆蓋鍵齒61，而窗口B1則逐漸遠(yuǎn)離鍵齒61，同理對(duì)于鍵齒段的其它鍵齒也和鍵齒61一樣。這樣窗口圈A的所有窗口都逐漸覆蓋鍵齒段的各個(gè)鍵齒，而窗口圈B的所有窗口則逐漸遠(yuǎn)離所有的鍵齒，那么與窗口圈A對(duì)應(yīng)的電磁線圈4的電感量增加，與窗口圈B0對(duì)應(yīng)的電磁線圈5的電感量將減小。反之亦然。
參見(jiàn)圖8從本實(shí)用新型的電路圖可以看出，本實(shí)用新型檢測(cè)是通過(guò)一個(gè)電橋進(jìn)行檢測(cè)的。它由電阻R1、電阻R2和電磁線圈4、電磁線圈5組成，電阻R1的阻抗為ZA，電阻R2的阻抗為ZB，A線圈感抗為Z‘A，B線圈感抗為Z’B。則電橋平衡時(shí)即電橋的輸出＝0時(shí)的條件如下式Z‘A×ZB＝ZA×Z’B即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B=0]]>左臂的分壓是 右臂的分壓是 當(dāng)輸入軸相對(duì)輸出軸向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，反映在圖1-圖3的就是濾磁環(huán)2相對(duì)鍵齒段的逆時(shí)針(往下)轉(zhuǎn)動(dòng)，與窗口圈A對(duì)應(yīng)的電磁線圈4的電感量增加，與窗口圈B對(duì)應(yīng)的電磁線圈5的電感量將減小，此時(shí)電橋?qū)a(chǎn)生一個(gè)左正右負(fù)的壓差即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B>0]]>同理當(dāng)輸入軸相對(duì)輸出軸向左旋轉(zhuǎn)時(shí)，反映在圖1-圖3的就是濾磁環(huán)2相對(duì)鍵齒段的順時(shí)針(往上)轉(zhuǎn)動(dòng)，與窗口圈A對(duì)應(yīng)的電磁線圈4的電感量減小，與窗口圈B對(duì)應(yīng)的電磁線圈5的電感量將增加，此時(shí)電橋?qū)a(chǎn)生一個(gè)左正右負(fù)的壓差。即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B<0]]>由此可見(jiàn)壓差的正負(fù)即表示旋轉(zhuǎn)的方向。壓差的絕對(duì)值就代表了旋轉(zhuǎn)角度的大小。旋轉(zhuǎn)角度越大，Z’A、Z’B的變化就越大，那么|Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B|]]>越大，即壓差越大。
因此本實(shí)用新型的檢測(cè)靈敏度較高，而結(jié)構(gòu)卻較簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求1.一種用于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁式扭矩傳感器，其特征在于包括一齒軸(1)、一濾磁環(huán)(2)、一軸桿(3)、兩電磁線圈(4、5)，齒軸(1)與軸桿(3)可轉(zhuǎn)動(dòng)配合相連，齒軸(1)在與軸桿(3)相鄰的一端有一段導(dǎo)磁的鍵齒段(6)，諸鍵齒均布于齒軸(1)軸面；濾磁環(huán)(2)一端固定在軸桿(3)上，另一端套在齒軸(1)的鍵齒段(6)上，濾磁環(huán)(2)在位于鍵齒段(6)的部分開(kāi)有兩圈窗口圈(A、B)，兩窗口圈(A、B)均由若干繞濾磁環(huán)(2)均勻分布的窗口形成，兩窗口圈(A、B)之間有一個(gè)轉(zhuǎn)角差使它們的窗口周向錯(cuò)位，每窗口圈的窗口數(shù)量與所述鍵齒數(shù)量相同，兩電磁線圈(4、5)分別套于濾磁環(huán)的兩窗口圈(A、B)上，兩電磁線圈(4、5)通以交流電并連于檢測(cè)電橋，作為檢測(cè)電橋的橋臂。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁式扭矩傳感器，這種用傳感器包括一齒軸、一濾磁環(huán)、一軸桿、兩線圈，齒軸與軸桿可轉(zhuǎn)動(dòng)配合相連，齒軸在與軸桿相鄰的一端有一段導(dǎo)磁的鍵齒段，諸鍵齒均布于齒軸軸面；濾磁環(huán)一端固定在軸桿上，另一端套在齒軸的鍵齒段上，濾磁環(huán)在位于鍵齒段的部分開(kāi)有兩圈窗口圈，兩窗口圈均由若干繞濾磁環(huán)均勻分布的窗口形成，兩窗口圈之間有一個(gè)轉(zhuǎn)角差使它們的窗口周向錯(cuò)位，每窗口圈的窗口數(shù)量與所述鍵齒數(shù)量相同，兩電磁線圈分別套于濾磁環(huán)的兩窗口圈上，兩電磁線圈通以交流電并連于檢測(cè)電橋，作為檢測(cè)電橋的橋臂。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、檢測(cè)靈敏度較高。
文檔編號(hào)G01L5/22GK2903949SQ200620051248
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者陳五亮, 黃志平 申請(qǐng)人:株洲卓越高科技實(shí)業(yè)有限公司