專利名稱：用于汽車電動助力轉向系統電磁式扭矩傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于汽車電動助力轉向系統電磁式扭矩傳感器。
背景技術：
目前車輛電動助力轉向系統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前的主要發展方向。非接觸式又分為電容式、電磁式、光電式、光纖式等等，在這些公開扭矩傳感器中，有的結構復雜使用元件多，有的造價昂貴。如中國專利ZL02281010.2公開的一種測量汽車轉向扭矩的傳感器(圖9所示)，它由輸出軸、鋼球、磁環、滑套、輸入軸、扭桿、霍爾元件等組成。該專利由于元件較多，不僅會增加制造成本，而且檢測靈敏度也會有所降低。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、造價低廉、檢測靈敏度較高的用于汽車電動助力轉向系統電磁式扭矩傳感器。
本實用新型提供的這種用于汽車電動助力轉向系統電磁式扭矩傳感器，包括一齒軸、一濾磁環、一軸桿、兩線圈，齒軸與軸桿可轉動配合相連，齒軸在與軸桿相鄰的一端有一段導磁的鍵齒段，諸鍵齒均布于齒軸軸面；濾磁環一端固定在軸桿上，另一端套在齒軸的鍵齒段上，濾磁環在位于鍵齒段的部分開有兩圈窗口圈，兩窗口圈均由若干繞濾磁環均勻分布的窗口形成，兩窗口圈之間有一個轉角差使它們的窗口周向錯位，每窗口圈的窗口數量與所述鍵齒數量相同，兩電磁線圈分別套于濾磁環的兩窗口圈上，兩電磁線圈通以交流電并連于檢測電橋，作為檢測電橋的橋臂。
工作過程本實用新型的齒軸與車輛電動助力轉向系統的輸入軸或輸出軸連接，當齒軸與輸入軸連接時，軸桿將作為輸出軸，反之亦然。當輸入軸對于輸出軸有相對轉角，即產生扭矩，就會引起齒軸上的鍵齒向濾磁環一個窗口圈的窗口靠近并逐漸覆蓋，同時逐漸遠離另一窗口圈窗口，這種變化使導磁發生變化。從而使得兩線圈的電感量產生相反的變化，感抗隨之相應地產生相反的變化。電橋產生一個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，將這個信號輸至電動助力轉向系統，由系統向電機施與不同的電流而轉動，由此產生跟隨助力。
本實用新型由于組成元件少，不僅結構簡單、安裝容易、成本較低，而且檢測精確度也很高。為電動助力轉向系統提供了一種低成本高精度的扭矩傳感器。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
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中軸桿的結構圖。
圖5是圖1中濾磁環的結構圖。
圖6是圖1沿A-A線的剖視圖。
圖7是本實用新型的一個組裝部件圖。
圖8是本實用新型的電路圖。
圖9是現有技術ZL02281010.2的結構圖。
具體實施方式
參見圖1反映了本實用新型的具體結構，從圖中可以看出本實用新型具有一齒軸1、一濾磁環2、一軸桿3、兩電磁線圈(4、5)。
參見圖2和圖3反映了齒軸1的結構，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。
參見圖4反映軸桿3的結構，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。
參見圖5反映了濾磁環2的結構，從圖中可以看出濾磁環2的一端有安裝孔21，用于與軸桿3固接，另一端開有兩圈窗口圈(A、B)，兩窗口圈的窗口數量相同，但窗口圈A和窗口圈B之間有一個角位差，使它們的窗口周向錯位，每窗口圈的窗口數量與鍵齒數量相等。
參見圖6反映了本實用新型所有零部件的安裝位置關系。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，并能發生一定范圍的相對轉動。濾磁環2一端套在軸桿3上并通過安裝孔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2的兩窗口圈(A、B)上。
參見圖7，該圖是尚未裝電磁線圈的一個組裝圖，反映了鍵齒段6和濾磁環2的相互關系，每個鍵齒都只在兩窗口圈中相鄰的兩窗口之間發生相對運動。圖中我們用虛線將套在濾磁環2中的鍵齒段6表示出來，現在來看鍵齒61，它正處于一個調試好的初始安裝位，它的上面是窗口圈A的一個窗口A1，下面是窗口圈B的一個窗口B1，當輸入軸與輸出軸有相對轉動時，反映在本傳感器上的就是濾磁環2與鍵齒段6的相對轉動，如果濾磁環相對鍵齒段6逆時針(往下)轉動，那么窗口A1逐漸覆蓋鍵齒61，而窗口B1則逐漸遠離鍵齒61，同理對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鍵齒，而窗口圈B的所有窗口則逐漸遠離所有的鍵齒，那么與窗口圈A對應的電磁線圈4的電感量增加，與窗口圈B0對應的電磁線圈5的電感量將減小。反之亦然。
參見圖8從本實用新型的電路圖可以看出，本實用新型檢測是通過一個電橋進行檢測的。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。則電橋平衡時即電橋的輸出＝0時的條件如下式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 當輸入軸相對輸出軸向右旋轉時，反映在圖1-圖3的就是濾磁環2相對鍵齒段的逆時針(往下)轉動，與窗口圈A對應的電磁線圈4的電感量增加，與窗口圈B對應的電磁線圈5的電感量將減小，此時電橋將產生一個左正右負的壓差即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B>0]]>同理當輸入軸相對輸出軸向左旋轉時，反映在圖1-圖3的就是濾磁環2相對鍵齒段的順時針(往上)轉動，與窗口圈A對應的電磁線圈4的電感量減小，與窗口圈B對應的電磁線圈5的電感量將增加，此時電橋將產生一個左正右負的壓差。即Z′AZA+Z′A-Z′BZB+Z′B<0]]>由此可見壓差的正負即表示旋轉的方向。壓差的絕對值就代表了旋轉角度的大小。旋轉角度越大，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。
因此本實用新型的檢測靈敏度較高，而結構卻較簡單。
權利要求1.一種用于汽車電動助力轉向系統電磁式扭矩傳感器，其特征在于包括一齒軸(1)、一濾磁環(2)、一軸桿(3)、兩電磁線圈(4、5)，齒軸(1)與軸桿(3)可轉動配合相連，齒軸(1)在與軸桿(3)相鄰的一端有一段導磁的鍵齒段(6)，諸鍵齒均布于齒軸(1)軸面；濾磁環(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(2)在位于鍵齒段(6)的部分開有兩圈窗口圈(A、B)，兩窗口圈(A、B)均由若干繞濾磁環(2)均勻分布的窗口形成，兩窗口圈(A、B)之間有一個轉角差使它們的窗口周向錯位，每窗口圈的窗口數量與所述鍵齒數量相同，兩電磁線圈(4、5)分別套于濾磁環的兩窗口圈(A、B)上，兩電磁線圈(4、5)通以交流電并連于檢測電橋，作為檢測電橋的橋臂。
專利摘要本實用新型公開了一種用于汽車電動助力轉向系統電磁式扭矩傳感器，這種用傳感器包括一齒軸、一濾磁環、一軸桿、兩線圈，齒軸與軸桿可轉動配合相連，齒軸在與軸桿相鄰的一端有一段導磁的鍵齒段，諸鍵齒均布于齒軸軸面；濾磁環一端固定在軸桿上，另一端套在齒軸的鍵齒段上，濾磁環在位于鍵齒段的部分開有兩圈窗口圈，兩窗口圈均由若干繞濾磁環均勻分布的窗口形成，兩窗口圈之間有一個轉角差使它們的窗口周向錯位，每窗口圈的窗口數量與所述鍵齒數量相同，兩電磁線圈分別套于濾磁環的兩窗口圈上，兩電磁線圈通以交流電并連于檢測電橋，作為檢測電橋的橋臂。本實用新型結構簡單、造價低廉、檢測靈敏度較高。
文檔編號G01L5/22GK2903949SQ200620051248
公開日2007年5月23日 申請日期2006年6月8日 優先權日2006年6月8日
發明者陳五亮, 黃志平 申請人:株洲卓越高科技實業有限公司