[發明專利]汽車轉向扭矩測量裝置及汽車轉向扭矩的測量方法

有效

• 申請號: 201010272481.3
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN101949750A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 田地;華建平
• 申請（專利權）人: 杭州飛越汽車零部件有限公司
• 主分類號: G01L5/22
• 分類號: G01L5/22;G01L3/10
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 江助菊

技術領域

本發明涉及汽車轉向扭矩的測量裝置及其測量方法，尤其是一種非接觸式扭矩測量裝置及測量方法。

背景技術

轉向盤扭矩傳感器是電動助力轉向系統中的關鍵部件，電動助力轉向系統根據轉向盤扭矩傳感器輸出信號的大小和車速信號的大小來控制助力電機的電流以輸出助力，因此轉向盤扭矩傳感器品質的好壞直接影響電動助力轉向系統的性能。非接觸式轉向盤扭矩傳感器由于具有體積小，精度高、壽命長等優點，已成為電動助力轉向的首選。非接觸式扭矩傳感器又可分為電容式、電磁式、電感式、光電式等等。

中國專利02116308.1公開了一種光電式轉向盤扭矩傳感器，該種轉向盤扭矩傳感器結構簡單，但是其導線引出不方便。中國專利L200610031787.3公開了一種電磁式轉向盤扭矩傳感器，該種轉向盤扭矩傳感器結構也較簡單，靈敏度高，但是需要專門的信號發生與處理電路，信號容易受干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種精度高、調整方便、性能可靠、成本低的汽車轉向扭矩傳感裝置，用于電動助力轉向系統中轉向盤扭矩的測量。

本發明解決現有問題的技術方案是：一種汽車轉向扭矩測量裝置，包括輸入軸、輸出軸、PCB電路板，作為本發明的改進，所述的輸入軸、輸出軸之間設有隨輸入軸與輸出軸相對轉動而聯動產生軸向位移的滑套，滑套上設有環狀交錯分布的N、S磁極；所述的滑套套接有兩個與滑套磁極對稱的導磁環，所述的兩個導磁環之間設有檢測環磁通量、連接于PCB電路板上的霍爾元件。

作為本發明的進一步改進，所述的滑套通過螺旋導軌連接于輸入軸、輸出軸之間，隨輸入軸與輸出軸相對轉動而聯動產生軸向位移；所述的導磁環通過導磁環套機體固定連接。

作為本發明的進一步改進，所述的導軌還包括設置于輸入軸或輸出軸上的導向軌；所述的導磁環一側均布有梯形凸緣；所述的導磁環套其材質為樹脂。

作為本發明的進一步改進，所述的霍爾元件為可編程霍爾元件。

作為本發明的進一步改進，所述的滑套上設有三個交錯的磁極，其磁極分布為N、S、N或S、N、S。

本發明還公開了一種汽車轉向扭矩的測量方法，

利用霍爾元件檢測由扭矩引起磁通量變化，輸出與磁通變化量成比例的電信號變化量，輸出與扭桿變形量成比例，而扭桿變形量與作用在輸入軸、輸出軸上的扭矩成比例，測量出作用在輸入軸、輸出軸上的扭矩。

作為本發明方法的進一步改進，具體為輸入軸、輸出軸之間設有隨輸入軸與輸出軸相對轉動而聯動產生軸向位移的滑套，滑套上設有環狀交錯分布的N、S磁極；所述的滑套套接有兩個與滑套磁極對稱的導磁環，所述的兩個導磁環之間環設有檢測磁通量連接與PCB電路板上的霍爾元件，其測量具體如下：

a、滑套沒有軸向移動時，兩個導磁環之間的磁通量為φ₀；

b、輸入軸與輸出軸發生相對轉動，固定連接于輸入軸與輸出軸之間的扭桿也隨之產生變形，滑套的軸向位移與扭桿變形量成比例，即當滑套產生軸向移動時，兩個導磁環對應的N、S極面積發生改變，且極性變化方向相反，兩個導磁環之間的磁通量為φ′₀；滑套產生軸向移動后的兩個導磁環之間的磁通變化量Δφ＝(φ′₀-φ₀)與滑套的軸向移動位移成比例；

c、霍爾元件輸出與磁通變化量成比例的電信號變化量，霍爾元件輸出電信號給電動助力轉向控制器。

作為本發明的進一步改進，所述的霍爾元件為可編程霍爾元件；所述的導磁環通過導磁環套機體固定連接。

作為本發明方法的進一步改進，所述的導軌還包括設置于輸入軸或輸出軸上的導向軌；所述的導磁環一側均布有梯形凸緣；所述的導磁環套其材質為樹脂。

作為本發明方法的進一步改進，所述的滑套上設有三個交錯的磁極，其磁極分布為N、S、N或S、N、S。

本發明是一種非接觸式轉向盤扭矩傳感器和測量方法，采用可編程霍爾元件檢測隨作用扭矩變化的磁通量，磁通量的變化量與扭矩變化量成比例。與現有技術相比較其有益效果是可以應用于電動助力轉向系統，檢測轉向盤扭矩，不僅結構簡單、安裝方便，而且成本較低、精度較高，具有很好的應用前景。

附圖說明

本發明的上述結構可以通過附圖和實施例作進一步說明。

圖1是本發明采用鋼球連接的滑套上布置三個磁極的結構示意圖。

圖2是圖1結構中滑套與導磁環的結構圖。

圖3-5是圖1結構中滑套與導磁套的位置關系圖。

圖6是本發明的扭矩傳感器輸出信號大小與扭桿變形的關系圖。