[發明專利]外置式非接觸式扭矩傳感器、組裝系統及組裝方法

在審

• 申請號: 202110323688.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112793662A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 杜攀攀;唐功友
• 申請（專利權）人: 青島恒諾汽車電子科技有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及外置式非接觸式扭矩傳感器、組裝系統，其用于安裝于電動助力轉向系統殼體的外部；其包括扭矩轉換角位移部件、磁力產生部件及磁力感應元件；磁力感應元件與磁力產生部件的充磁平面平行且兩者之間軸向設置有氣隙；本裝置組裝時，首先，將扭矩轉換角位移部件的軸承插入轉向管柱中的滑環的圓環槽內；然后，轉動扭矩轉換角位移部件至機械零點位置，并擰緊螺栓將傳感器固定安裝于電動助力轉向系統殼體的外部，完成傳感器的安裝和機械對中；其次，啟動編程操作實現傳感器的線性化輸入輸出特性和電子零點標定。本發明設計合理、結構緊湊且使用方便。

技術領域

本發明涉及外置式非接觸式扭矩傳感器、組裝系統及組裝方法，具體地說，是一種電動助力轉向系統用的用于測量扭矩的外置式非接觸式位置傳感器。

背景技術

汽車轉向系統的性能對于確保車輛的安全駕駛、操縱穩定性和改善駕駛的舒適性等方面起到了重要的作用。在汽車的助力轉向系統中，需要應用扭矩傳感器測量轉向系統中轉向軸桿的轉矩，助力轉向控制器根據扭矩傳感器的轉矩輸出信號確定轉向助力的大小，控制器的輸出信號控制執行機構實現助力轉向的功能。對于電動助力轉向系統而言，助力轉向控制器根據轉向軸桿的轉矩的大小，控制助力電動機按控制器輸出信號實現助力轉向的功能，而扭矩的大小則由扭矩傳感器進行測量。

通常按扭矩測量的傳感器結構分類，將扭矩傳感器分類成接觸式和非接觸式。然而，由于接觸式扭矩傳感器具有產生噪音以及耐久性較差的問題，所以目前優選的是非接觸式扭矩傳感器。對電動助力轉向系統用的非接觸式扭矩傳感器而言，目前我們還沒有見到有外置式非接觸式扭矩傳感器產品的報導。

在現有技術中，由中國專利CN101002078A所知說明了一種現有技術的非接觸式扭矩傳感器，其具有第一磁性轉子結構，其由包含多個徑向指向的沿相同外圓周均勻分布的磁體構成的外圓周充磁的多極磁環；第二定子結構，其包含兩個環型磁軛，它們含有多個軸向指向的齒，兩個環型磁軛的齒數相同，它們沿相同圓周均勻交錯分布。

這種結構導致了兩個環型磁軛的多個齒均勻的分布在多極磁環的外圓周，這導致了兩個環型磁軛的齒面與磁軛環型平面呈90度設置。這種技術方案需要一種價格昂貴的導磁材料，增加了傳感器機械結構的復雜度，導致了傳感器成本的增加。這種內置式的非接觸式扭矩傳感器不方便拆裝和更換。另外，這種內置式的非接觸式傳感器安裝時，機械對中和電子對中操作復雜度高。

發明內容

針對上述現有非接觸式扭矩傳感器機械結構復雜、成本高、不方便拆裝以及機械對中與電子對中不協調的問題，本發明提出了一種新的外置式非接觸式扭矩傳感器，以下可簡稱扭矩傳感器或傳感器。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

本發明安裝于電動助力轉向系統殼體的外部；其包括扭矩轉換角位移部件利用由轉向管柱內設置的扭桿和滑塊裝置將轉向軸的扭矩_T轉化為轉向軸軸向的位移量，扭矩轉換角位移部件將轉向軸軸向的位移量轉化為軸向垂直于轉向管柱軸向的角位移量α；其中，滑環鍵連接在轉向軸上；

進一步，角位移量α與轉向軸的扭矩_T呈反正弦函數關系，即：

α＝karcsinT

其中_k為增益系數；

磁力產生部件是一個軸向端面充磁的磁體；磁力產生部件同軸設置于扭矩轉換角位移部件的外端面；由根據所測扭矩的大小，扭矩轉換角位移部件帶動磁力產生部件與扭矩轉換角位移部件同軸轉動，即根據轉向軸的扭矩_T的大小，磁力產生部件轉動相應的角度α；

磁力感應元件是一個磁性感應元件；磁性感應元件根據磁力產生部件的轉動角度產生對應的扭矩測量輸出信號。